測試技術(shù)實驗教程

前言

　　機械是人類生產(chǎn)和生活的基本工具要素之一，是人類物質(zhì)文明最重要的一個組成部分。機械工業(yè)擔負著向國民經(jīng)濟各部門，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)和社會生活各個方面提供各種性能先進、使用安全可靠的技術(shù)裝備的任務(wù)，在國家現(xiàn)代化建設(shè)中占有舉足輕重的地位。20世紀80年代以來，以微電子、信息、新材料、系統(tǒng)科學(xué)等為代表的新一代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其在機械工程領(lǐng)域中的廣泛滲透、應(yīng)用和衍生，極大地拓展了機械產(chǎn)品設(shè)計制造活動的深度和廣度，改變了現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)工藝和設(shè)備以及生產(chǎn)組織模式，產(chǎn)生了一大批新的機械設(shè)計制造方法和制造系統(tǒng)。這些機械方面的新方法和系統(tǒng)的主要技術(shù)特征表現(xiàn)在以下幾個方面：　?。?）信息技術(shù)在機械行業(yè)的廣泛滲透和應(yīng)用，使得現(xiàn)代機電產(chǎn)品已不再是單純的機械構(gòu)件，而是由機械、電子、信息、計算機與自動控制等集成的機電一體化產(chǎn)品，其功能不僅限于加強、延伸或取代人的體力勞動，而且擴大到加強、延伸或取代人的某些感官功能與大腦功能?！　。?）隨著設(shè)計手段的計算機化和數(shù)字化，CAD／CAM／CAE／PDM集成技術(shù)和軟件系統(tǒng)得到廣泛使用，促進了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計、并行設(shè)計、快速設(shè)計、虛擬設(shè)計、智能設(shè)計、反求設(shè)計、廣義優(yōu)化設(shè)計、綠色產(chǎn)品設(shè)計、面向全壽命周期設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計理論和技術(shù)方法的不斷發(fā)展。機械產(chǎn)品的設(shè)計不只是單純追求某項性能指標的先進和高低，而是注重綜合考慮質(zhì)量、市場、價格、安全、美學(xué)、資源、環(huán)境等方面的影響?！　。?）傳統(tǒng)機械制造技術(shù)在不斷吸收電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面成果的基礎(chǔ)上形成了先進制造技術(shù)，并將其綜合應(yīng)用于機械產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的機械產(chǎn)品制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力?！　。?）機械產(chǎn)品加工制造的精密化、快速化，制造過程的網(wǎng)絡(luò)化、全球化得到很大的發(fā)展，涌現(xiàn)出CIMS、并行工程、敏捷制造、綠色制造、網(wǎng)絡(luò)制造、虛擬制造、智能制造、大規(guī)模定制等先進生產(chǎn)模式，制造裝備和制造系統(tǒng)的柔性與可重組已成為21世紀制造技術(shù)的顯著特征?！　。?）機械工程的理論基礎(chǔ)不再局限于力學(xué)，制造過程的基礎(chǔ)也不只是設(shè)計與制造經(jīng)驗及技藝的總結(jié)。今天的機械工程學(xué)科比以往任何時候都更緊密地依賴諸如現(xiàn)代數(shù)學(xué)、材料科學(xué)、微電子技術(shù)、計算機信息科學(xué)、生命科學(xué)、系統(tǒng)論與控制論等多門學(xué)科及其最新成就。　　上述機械科學(xué)與工程技術(shù)特征和發(fā)展趨勢表明，現(xiàn)代機械工程學(xué)科越來越多地體現(xiàn)著知識經(jīng)濟的特征。因此，加快培養(yǎng)適應(yīng)我國國民經(jīng)濟建設(shè)所需要的高綜合素質(zhì)的機械工程學(xué)科人才的意義十分重大、任務(wù)十分繁重。我們必須通過各種層次和形式的教育，培養(yǎng)出適應(yīng)世界機械工業(yè)發(fā)展潮流與我國機械制造業(yè)實際需要的技術(shù)人才與管理人才，不斷推動我國機械科學(xué)與工程技術(shù)的進步。

內(nèi)容概要

本書面向工程實踐，介紹測試技術(shù)課程的相關(guān)實驗，全面反映了測試技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)、新方法、新動向。全書內(nèi)容主要包括導(dǎo)論，基本理論實驗（信號及其描述實驗、測試裝置的基本特性實驗、傳感器技術(shù)實驗、信號分析及處理實驗），常用機械工程量測試（位移的測量實驗，機械振動的測試實驗，應(yīng)變、力和轉(zhuǎn)矩的測量實驗，流體參量的測量實驗，溫度的測量實驗）和新技術(shù)、新方法實驗（無損檢測實驗、計算機輔助測試、測試技術(shù)綜合及創(chuàng)新設(shè)計實驗、納米機械量測量實驗）。    本書具有內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)嚴謹、條理清晰等特點，既可作為《測試技術(shù)基礎(chǔ)》的配套教材，也可作為獨立的實驗教材。為提高教學(xué)效果，本書采用了“可拆+遞推”的結(jié)構(gòu)，便于按不同學(xué)校、不同層次和具體情況的需要選用。    本書可作為高等本科和?？平逃⒏叩嚷殬I(yè)教育以及成人教育的機械類、機電類、電氣類等專業(yè)的實驗教材，也可供相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生選用，還可作為有關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和應(yīng)用測試技術(shù)的參考書。

書籍目錄

第1章  導(dǎo)論  1.1 實驗的內(nèi)涵及其重要性  1.2 測試技術(shù)實驗教學(xué)的必要性  1.3 建立測試技術(shù)實驗課程的基本思路  1.4 測試技術(shù)實驗教程的要求第2章  信號及其描述實驗  2.1 信號的波形分析實驗  2.2 信號的時域分析實驗  2.3 典型信號頻譜分析實驗第3章  測試裝置的基本特性實驗  3.1 一階系統(tǒng)響應(yīng)時間測量實驗  3.2 一階系統(tǒng)儀器的頻率特性測量  3.3 二階系統(tǒng)儀器的頻率特性測量  3.4 測試裝置不失真測試條件實驗第4章  傳感器技術(shù)實驗  4.1 傳感器的靜態(tài)標定實驗  4.2 電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)的測量  4.3 電感傳感器特性實驗  4.4 電容傳感器特性實驗  4.5 壓電加速度傳感器特性實驗  4.6 電渦流傳感器原理及應(yīng)用實驗    4.7 霍爾傳感器特性實驗  4.8 光電傳感器轉(zhuǎn)速測量實驗  4.9 固態(tài)圖像采集實驗  4.10 聲傳感器噪聲測量實驗  4.11 氣體傳感器空氣質(zhì)量測量實驗  第5章  信號分析及處理實驗  5.1 金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋比較實驗  5.2 應(yīng)變片的粘貼和動態(tài)應(yīng)變儀使用實驗  5.3 典型信號相關(guān)分析實驗  5.4 信號的功率譜分析實驗  5.5 頻率混疊和采樣定理實驗  5.6 窗函數(shù)及其對信號頻譜的影響實驗  5.7 信號調(diào)制與解調(diào)實驗  5.8 濾波器特性實驗  5.9 FIR數(shù)字濾波設(shè)計實驗第6章  位移的測量實驗  6.1 線位移測量實驗  6.2 角位移測量實驗第7章  機械振動的測試實驗  7.1 機械振動認識及簡諧振動振幅與頻率測量實驗  7.2 機械振動系統(tǒng)固有頻率測量實驗  7.3 機械振動系統(tǒng)阻尼比測量實驗  7.4 機械振動系統(tǒng)試驗?zāi)B(tài)分析實驗  7.5 主動隔振與被動隔振實驗第8章  應(yīng)變、力和轉(zhuǎn)矩的測量實驗  8.1 力傳感器標定及稱重實驗  8.2 平面應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)力測量實驗  8.3 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)主應(yīng)力及循環(huán)應(yīng)力的測量實驗  8.4 轉(zhuǎn)矩的測量實驗  8.5 機械零件疲勞實驗第9章  流體參量的測量實驗  9.1 流體流量的測量及控制實驗  9.2 流體壓力測量實驗  9.3 皮托管測速實驗  9.4 液壓油恩氏粘度和絕對粘度的測試  第10章  溫度的測量實驗  10.1 熱電偶溫度測量實驗  10.2 熱輻射溫度測量實驗第11章  無損檢測實驗  11.1 超聲波探傷實驗  11.2 鋼絲繩疲勞損傷聲發(fā)射檢測實驗  11.3 汽輪機葉片渦流檢測實驗  11.4 磁粉探傷實驗第12章  計算機輔助測試  12.1 計算機接口技術(shù)實驗  12.2 計算機輔助測試系統(tǒng)應(yīng)用實驗第13章  測試技術(shù)綜合及創(chuàng)新設(shè)計實驗  13.1 滑動軸承性能檢測綜合實驗    13.2 電機一殼體支承系統(tǒng)振動噪聲測量綜合實驗  13.3 測試技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計實驗第14章  納米機械量測量實驗  14.1 納米碳管性能測量實驗  14.2 納米薄膜測量實驗  14.3 納米尺度彈性模量測試實驗  參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　導(dǎo)論　　1.1　實驗的內(nèi)涵及其重要性　　實驗是根據(jù)一定目的，運用必要的手段，在人為控制的條件下，觀察研究事物本質(zhì)和規(guī)律的一種實踐活動，它是科學(xué)認識事物的基礎(chǔ)，又是判斷認識是否具有真理性的標準?！　嶒炓话愣嘀缚茖W(xué)實驗，即自然科學(xué)實驗?？茖W(xué)實驗是根據(jù)一定目的、運用儀器設(shè)備等物質(zhì)手段，在人為控制的條件下，模擬自然現(xiàn)象以進行研究的方法。它以認識自然界事物的本質(zhì)和規(guī)律為目的和任務(wù)。實驗包括實驗者、實驗手段和實驗對象3要素。其特點是：可以純化、簡化或強化和再現(xiàn)科學(xué)研究對象，延緩或加速自然過程，為理論概括準備充分可靠的客觀依據(jù)，可以超越現(xiàn)實生產(chǎn)所及的范圍，縮短認識周期。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)實驗的范圍和深度得到不斷拓展和升華，科學(xué)實驗具有越來越重要的作用，成為自然科學(xué)理論的直接基礎(chǔ)。當然，科學(xué)實驗離不開科學(xué)理論的指導(dǎo)，科學(xué)理論對科學(xué)實驗有著巨大的推動作用?！　】茖W(xué)發(fā)展的歷史表明：許多偉大的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和突破性理論的產(chǎn)生莫不是來自科學(xué)實驗的?？v觀機械的發(fā)展和創(chuàng)新，人類從使用原始工具到原始機械、古代機械、近代機械乃至今天的智能機器人、宇航飛機等現(xiàn)代機械，無一不是歷經(jīng)科學(xué)實驗的探索和驗證。這里摘引一些文獻，從5位華裔科學(xué)家榮獲諾貝爾獎的成功經(jīng)歷，觀察和思考自然科學(xué)成就和實驗的關(guān)系。李政道和楊振寧在1956年提出“在基本粒子間的弱相互作用是不守恒的”李一楊假說，被另一位華裔女實驗物理學(xué)家吳健雄通過大量的實驗證明后而獲得1957年的諾貝爾獎。在實驗室夜以繼日工作了兩年多的丁肇中于1974年11月向全世界宣布，他的小組經(jīng)過艱苦復(fù)雜的實驗發(fā)現(xiàn)了一種新的基本粒子——J粒子，這項突破發(fā)現(xiàn)使他獲得1976年的諾貝爾物理獎。朱棣文以實驗物理的方法發(fā)展出激光冷卻和捕捉原子的方法而獲得1997年的諾貝爾獎。李遠哲1967年在哈佛大學(xué)從事分子動力學(xué)研究，自己設(shè)計動手，把一臺交叉分子束實驗裝置建立起來，這項工作為他日后獲得諾貝爾獎奠定了基礎(chǔ)。諾貝爾獎被公認代表自然科學(xué)的最高水平，據(jù)文獻統(tǒng)計，諾貝爾物理獎自1901年以來，可以認為72％以上的獎項是授予實驗項目的。實驗工作對理論性極強的物理學(xué)都是這樣重要，而對實踐素質(zhì)和能力要求更高的工科學(xué)生，尤其對機械工程的學(xué)生來說，其重要性就更為不言而喻了。在素質(zhì)教育中要強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、想象力和創(chuàng)造性，實驗正是培養(yǎng)這些能力極好的育床?！　　?/pre>




編輯推薦
　　叢書特點：　　1.定位準確，突出實用性，在保證內(nèi)容反映國內(nèi)外機械學(xué)科最新發(fā)展的基礎(chǔ)上，以滿足應(yīng)用型本科院校的本科專業(yè)教學(xué)要求，實現(xiàn)專業(yè)的業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標為基本原則?！　?.體系新穎，結(jié)構(gòu)合理，把握機械相關(guān)學(xué)科、課程之間的關(guān)系，各課程教材既反映本學(xué)科發(fā)展水平，保證教材自身體系的完整性，又避免內(nèi)容的重復(fù)，全系列叢書形成一個完整緊密的體系架構(gòu)?！　?.注重基本理論、基本特性和性能，又注重現(xiàn)行設(shè)計方法的理論依據(jù)和工程背景，面向就業(yè)，培養(yǎng)能力和職業(yè)素質(zhì)?！　?.按照科學(xué)發(fā)展觀，從可持續(xù)發(fā)展的角度結(jié)合課程特點，反映了學(xué)科現(xiàn)代新理論、新技術(shù)、新材料、新工藝，并借鑒了國內(nèi)外最新優(yōu)秀教材。





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