工程測試技術(shù)

前言

人類對自然界的一切認(rèn)識與改造均離不開對自然界信息的獲取，因此獲取信息的活動是人類最基本的活動之一。在日常生活中，人類可通過感覺器官獲取滿足生活的大量信息。但在浩瀚的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中欲獲取揭示事物內(nèi)在規(guī)律的信息，無論在獲取信息的幅值上，還是時間、空間上，或在分辨信息的能力方面，人類的感覺和大腦功能是十分有限的。測試作為定量地獲取事物信息的一種手段，成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究的一個重要領(lǐng)域。不同的學(xué)科、專業(yè)，其測試目的和規(guī)模、試驗(yàn)研究的對象以及使用的儀器設(shè)備會有一定的差異。但不論是復(fù)雜的宇航實(shí)驗(yàn)還是常規(guī)的醫(yī)院血樣化驗(yàn)，不同學(xué)科及專業(yè)的實(shí)驗(yàn)工作者所關(guān)心的問題都有很多共性，比如，都關(guān)心測試?yán)碚?、測試方法、測試系統(tǒng)的架構(gòu)、測試信號及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理方法，都關(guān)心如何控制實(shí)驗(yàn)條件以減少干擾因素的影響，都關(guān)心如何合理選擇測試系統(tǒng)，以求得較大的測試效費(fèi)比，即以較少的財力、人力和時間投入取得盡可能多的有用信息。測試技術(shù)是各工科專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程。本書以靜動態(tài)測試中構(gòu)成信號流程的基本理論、基本方法及工程手段為線索，架構(gòu)了測試的完整概念。針對各專業(yè)測試工作中的共性問題展開系統(tǒng)討論，以測試技術(shù)涵蓋的經(jīng)典內(nèi)容為重點(diǎn)，同時兼顧到了近幾年來測試技術(shù)發(fā)展中的新技術(shù)、新內(nèi)容，力求讓讀者較全面地理解和掌握測試?yán)碚?、測試方法及其最新發(fā)展。本書共15章。第1章測量的基礎(chǔ)知識，闡明了測試系統(tǒng)的基本要求、現(xiàn)代測試系統(tǒng)的組成及測試的發(fā)展方向，并介紹了本書的特點(diǎn)。第2章工程信號描述及其分析方法，介紹了信號的分類及描述方法，重點(diǎn)討論了周期信號及瞬態(tài)信號的分解與頻譜分析方法，為信號的可測性提供依據(jù)。第3章測試系統(tǒng)的基本特性，針對動態(tài)測試的特點(diǎn)，分析了測試系統(tǒng)的基本特性，并對動態(tài)誤差修正方法進(jìn)行初步探討。第4章計算機(jī)測試技術(shù)，簡要介紹了計算機(jī)測試系統(tǒng)及虛擬儀器技術(shù)等。第5章測試結(jié)果及誤差分析，介紹了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示方法、回歸分析方法及誤差分析方法，并詳細(xì)討論了不確定度的評定方法。第6章信號調(diào)理電路及指示記錄裝置，討論常用的信號調(diào)理電路及常用指示記錄儀器的工作原理與特性。第7章應(yīng)變電測技術(shù)，介紹了應(yīng)變片的工作原理、種類、材料、安裝連接方法及其調(diào)理電路，探討了應(yīng)變片測量時的溫度誤差及補(bǔ)償技術(shù)，同時還介紹了常見的應(yīng)變傳感器及其應(yīng)用技術(shù)。第8章壓電測量技術(shù)，介紹了壓電式傳感器的工作原理及其信號調(diào)理電路、壓電式傳感器的應(yīng)用，并對壓電傳感器的測量誤差作初步探討。第9章光電測量技術(shù)，介紹光電測量的基礎(chǔ)知識、光電器件的特性、常用光電傳感器及其應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了光纖傳感器測量技術(shù)。第10章溫度測量技術(shù)，介紹了測溫的分類方法及其常用的儀器設(shè)備，重點(diǎn)討論了熱電偶測溫及其動態(tài)誤差修正方法。第11章噪聲測量技術(shù)，介紹了噪聲測試的物理學(xué)基本知識及人對噪聲的主觀量度和常用的測量儀器，并討論了噪聲的測試方法。第12章壓力測量技術(shù)，介紹了壓力測量的基本知識及塑性測壓法、彈性測壓法，討論了管道效應(yīng)對動態(tài)壓力測量的影響，對常用測壓系統(tǒng)標(biāo)定方法作了詳細(xì)探討。

內(nèi)容概要

　　《工程測試技術(shù)》詳細(xì)介紹了測量的基礎(chǔ)知識，工程信號描述及其分析方法，測試系統(tǒng)的基本特性，計算機(jī)測試技術(shù)，測試結(jié)果及誤差分析，信號調(diào)理電路及指示記錄裝置，應(yīng)變電測技術(shù)，壓電測量技術(shù)，光電測量技術(shù)，溫度測量技術(shù)，噪聲測量技術(shù)，壓力測量技術(shù)，位移、速度、加速度測量，流量檢測和機(jī)械振動測試?！　　豆こ虦y試技術(shù)》可作為機(jī)械設(shè)計制造及其自動化、測控技術(shù)及儀器、精密儀器與機(jī)械、機(jī)械電子工程、武器系統(tǒng)與發(fā)射工程、地面武器機(jī)動工程及過程裝備與控制工程等專業(yè)的教科書或參考書，亦可供相關(guān)專業(yè)的研究生、教師及工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1 測量的基礎(chǔ)知識1.1 測試技術(shù)的內(nèi)涵及任務(wù)1.2 測量的基本概念1.2.1 直接測量1.2.2 間接測量1.3 標(biāo)準(zhǔn)1.3.1 SI的構(gòu)成1.3.2 SI基本單位1.4 測試系統(tǒng)的基本要求及特性1.4.1 測試系統(tǒng)的基本要求1.4.2 測試系統(tǒng)的基本特性1.5 非電量電測系統(tǒng)的組成1.6 測試技術(shù)的發(fā)展方向1.7 本書特點(diǎn)及教學(xué)目的習(xí)題2 工程信號描述及其分析方法2.1 概述2.2 工程信號的分類2.2.1 確定性信號2.2.2 隨機(jī)信號2.3 周期信號描述2.3.1 周期信號的分解和頻譜2.3.2 周期信號的可測性分析2.4 時限信號（瞬態(tài)信號）描述2.4.1 時限信號的分解和頻譜2.4.2 時限信號與周期信號的異同點(diǎn)2.4.3 時限信號的可測性分析2.5 隨機(jī)信號描述2.5.1 隨機(jī)信號的特征參數(shù)2.5.2 隨機(jī)信號的特征估計2.6 信號分析方法的應(yīng)用2.6.1 信號相關(guān)的物理解釋和工程應(yīng)用2.6.2 功率譜的應(yīng)用2.7 典型激勵信號描述2.7.1 沖激函數(shù)及其譜分析2.7.2 單位階躍信號及其譜分析2.7.3 單位斜坡信號及其頻譜習(xí)題3 測試系統(tǒng)的基本特性3.1 概述3.2 測試特性的獲得3.2.1 端點(diǎn)連線法3.2.2 最小二乘法3.3 測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性3.3.1 靈敏度3.3.2 量程及測量范圍3.3.3 非線性3.3.4 遲滯性3.3.5 重復(fù)性3.3.6 準(zhǔn)確度3.3.7 分辨率3.3.8 漂移3.4 測試系統(tǒng)的動態(tài)特性3.4.1 動態(tài)參數(shù)測試的特殊問題3.4.2 測試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3.5 測試系統(tǒng)的動態(tài)特性分析3.5.1 典型系統(tǒng)的頻率響應(yīng)3.5.2 典型激勵的系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)3.6 測試系統(tǒng)無失真測試條件3.7 測試系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)獲取方法3.8 動態(tài)誤差修正3.8.1 頻域修正方法3.8.2 時域修正方法習(xí)題4 計算機(jī)測試技術(shù)4.1 概述4.1.1 智能測量儀器4.1.2 計算機(jī)自動測試系統(tǒng)4.1.3 計算機(jī)數(shù)據(jù)處理4.2 采樣4.2.1 采樣過程4.2.2 采樣定理4.2.3 量化4.3 計算機(jī)輔助測試技術(shù)中的接口技術(shù)4.3.1 概述4.3.2 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口總線4.3.3 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口總線4.4 總線系統(tǒng)4.4.1 VXI總線系統(tǒng)4.4.2 PXI總線系統(tǒng)4.5 虛擬儀器系統(tǒng)4.5.1 概述4.5.2 虛擬儀器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)4.5.3 虛擬儀器的系統(tǒng)組成4.5.4 VXIplug&play4.5.5 虛擬儀器軟件開發(fā)平臺4.6 計算機(jī)輔助測試系統(tǒng)及其應(yīng)用4.6.1 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.6.2 微型計算機(jī)在火箭發(fā)動機(jī)測試中的應(yīng)用習(xí)題5 測試結(jié)果及誤差分析5.1 概述5.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示方法5.2.1 表格法5.2.2 圖解法5.2.3 經(jīng)驗(yàn)公式5.2.4 有效數(shù)字及數(shù)據(jù)修約5.3 回歸分析及其應(yīng)用5.3.1 一元線性回歸5.3.2 多元線性回歸5.3.3 非線性回歸5.3.4 回歸分析應(yīng)用舉例5.4 誤差的定義及分類5.4.1 誤差的概念5.4.2 誤差的分類5.4.3 誤差的表示方法5.4.4 表征測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)5.5 不確定度評定的基本知識5.5.1 有關(guān)不確定度的術(shù)語5.5.2 產(chǎn)生測量不確定度的原因和測量模型5.6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定5.6.1 單次測量結(jié)果試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差與平均值試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差5.6.2 最小二乘法5.6.3 不確定度A類評定的獨(dú)立性5.6.4 A類不確定度評定的自由度和評定度5.7 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評定5.7.1 B類不確定度評定的信息來源5.7.2 B類不確定度的評定方法5.7.3 B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定的流程5.8 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定5.8.1 輸入量不相關(guān)時不確定度的合成5.8.2 輸入量相關(guān)時不確定度的合成5.8.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的自由度5.8.4 合成不確定度的計算流程5.9 擴(kuò)展不確定度的評定及報告形式5.9.1 擴(kuò)展不確定度的評定5.9.2 測量不確定度的報告與表示習(xí)題6 信號調(diào)理電路及指示記錄裝置6.1 濾波器6.1.1 濾波器分類6.1.2 理想濾波器6.1.3 實(shí)際濾波器6.1.4 模擬濾波器的應(yīng)用6.1.5 常用數(shù)字濾波器6.2 信號放大電路6.3 調(diào)幅解調(diào)6.3.1 調(diào)幅與解調(diào)原理6.3.2 調(diào)幅波的波形失真6.3.3 典型調(diào)幅波及其頻譜6.4 調(diào)頻解調(diào)6.4.1 調(diào)頻波及其頻譜6.4.2 直接調(diào)頻與鑒頻6.4.3 應(yīng)用舉例6.5 記錄儀器6.5.1 磁帶記錄儀6.5.2 瞬態(tài)波形記錄分析儀習(xí)題7 應(yīng)變電測技術(shù)7.1 電阻應(yīng)變片7.1.1 電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和工作原理7.1.2 電阻應(yīng)變片的種類、材料和參數(shù)7.1.3 應(yīng)變片的黏貼7.2 電阻應(yīng)變片的溫度誤差及補(bǔ)償7.2.1 溫度誤差及其產(chǎn)生原因7.2.2 溫度補(bǔ)償方法7.3 電阻應(yīng)變片的信號調(diào)理電路7.3.1 直流電橋7.3.2 交流電橋7.3.3 等臂對稱電橋的“相鄰相減、相對相加”特性7.4 電阻應(yīng)變儀7.4.1 電阻應(yīng)變儀的分類及其特點(diǎn)7.4.2 載波放大式應(yīng)變儀的組成及工作原理7.4.3 電標(biāo)定及電標(biāo)定橋7.4.4 常用電阻應(yīng)變儀主要電路的特點(diǎn)7.5 測量中應(yīng)變片的排列與接橋7.5.1 應(yīng)變式傳感器7.5.2 各種載荷測量中應(yīng)變片的排列和連橋7.6 應(yīng)力與應(yīng)變測量7.6.1 單向應(yīng)力狀態(tài)7.6.2 主應(yīng)力方向已知的平面應(yīng)力狀態(tài)7.6.3 主應(yīng)力方向未知的平面應(yīng)力狀態(tài)習(xí)題8 壓電測量技術(shù)8.1 壓電式傳感器的工作原理8.1.1 壓電效應(yīng)8.1.2 壓電常數(shù)和表面電荷的計算8.1.3 壓電元件的基本變形8.2 壓電材料8.2.1 石英壓電晶體8.2.2 壓電陶瓷8.2.3 壓電元件常用結(jié)構(gòu)形式8.3 壓電式傳感器的等效電路8.4 壓電式傳感器的信號調(diào)節(jié)電路8.4.1 電壓放大器（阻抗變換器)8.4.2 電荷放大器8.5 壓電式傳感器的應(yīng)用8.5.1 壓電式測力傳感器8.5.2 壓電式加速度傳感器8.5.3 壓電阻抗頭8.6 壓電式傳感器的誤差8.7 常用壓電測量儀器簡介8.7.1 5011B型電荷放大器8.7.2 拉、壓力的石英力傳感器8.7.3 三分量力傳感器習(xí)題9 光電測量技術(shù)9.1 光源9.2 光電器件9.2.1 外光電效應(yīng)的光電器件9.2.2 內(nèi)光電效應(yīng)的光電器件9.2.3 光電耦合器件9.2.4 電荷耦合器件9.2.5 光電位置敏感器件9.3 光纖傳感器9.3.1 光纖的結(jié)構(gòu)和傳輸原理9.3.2 幾種常用的光纖傳感器9.4 紅外傳感器9.4.1 紅外輻射9.4.2 紅外探測器9.5 光柵9.6 光電編碼器9.7 光電應(yīng)用舉例習(xí)題10 溫度測量技術(shù)10.1 概述10.2 測溫法分類及儀器設(shè)備10.3 熱電偶10.3.1 熱電效應(yīng)及測溫原理10.3.2 熱電回路的基本定律10.3.3 熱電偶的種類10.3.4 熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償10.3.5 熱電偶的實(shí)用測溫電路10.3.6 溫度測量的動態(tài)誤差修正10.4 熱電阻溫度計10.4.1 金屬絲熱電阻10.4.2 熱敏電阻10.5 溫度測量應(yīng)用舉例習(xí)題11 噪聲測量技術(shù)11.1 噪聲測試的物理學(xué)基本知識11.1.1 聲波、聲速和波長11.1.2 聲波、聲場和波陣面11.1.3 聲壓、聲強(qiáng)和聲功率11.1.4 聲級和分貝11.2 人對噪聲的主觀量度11.2.1 響度與響度級11.2.2 聲級計的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、A聲級11.2.3 等效連續(xù)聲級11.2.4 噪聲評價曲線11.3 噪聲測量儀器11.3.1 傳聲器11.3.2 聲級計11.3.3 噪聲分析儀11.4 噪聲測量方法11.4.1 測試環(huán)境對噪聲的影響11.4.2 聲壓級測量11.4.3 聲功率級測試11.4.4 聲強(qiáng)的測試習(xí)題12 壓力測量技術(shù)12.1 概述12.1.1 壓力的定義12.1.2 壓力的計量單位12.1.3 壓力測量分類12.2 塑性測壓法12.2.1 概述12.2.2 銅柱測壓法12.2.3 銅球測壓法12.3 彈性測壓法12.3.1 應(yīng)變式壓力傳感器12.3.2 壓阻式壓力傳感器12.3.3 壓電式壓力傳感器12.3.4 壓力測量系統(tǒng)12.4 動態(tài)壓力測量的管道效應(yīng)12.4.1 直管道情況12.4.2 有腔室和管道的情況12.5 測壓系統(tǒng)的標(biāo)定12.5.1 測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定12.5.2 測壓系統(tǒng)的動態(tài)標(biāo)定習(xí)題13 位移、速度、加速度測量13.1 位移測量13.1.1 電感式位移測量系統(tǒng)13.1.2 電容式位移測量系統(tǒng)13.1.3 電渦流式位移測量系統(tǒng)13.2 速度測量13.2.1 微積分電路法13.2.2 平均速度法13.2.3 瞬時速度法13.2.4 轉(zhuǎn)速測量13.3 加速度測量13.3.1 慣性式加速度計13.3.2 應(yīng)變式加速度計13.3.3 壓電加速度計習(xí)題14 流量檢測14.1 概述14.1.1 流量測量的基本知識14.1.2 流量檢測方法14.1.3 流量儀表的主要技術(shù)參數(shù)14.2 常用流量計14.2.1 容積法流量計14.2.2 差壓式流量計14.2.3 速度法流量計14.3 流量計的標(biāo)定習(xí)題15 機(jī)械振動測試15.1 概述15.2 測振系統(tǒng)的組成及合理選擇15.2.1 測振系統(tǒng)的組成15.2.2 振動系統(tǒng)的合理選用15.2.3 傳感器的安裝15.3 振動系統(tǒng)特性測試15.3.1 激振方式15.3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計15.4 機(jī)械阻抗測試15.4.1 機(jī)械阻抗的基本概念15.4.2 幾種典型機(jī)械導(dǎo)納定義15.5 振動分析方法及儀器習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1 測量的基礎(chǔ)知識1.1 測試技術(shù)的內(nèi)涵及任務(wù)人類對自然界的一切認(rèn)識與改造均離不開對自然界信息的獲取，因此獲取信息的活動是人類最基本的活動之一。在日常生活中，人類可通過感覺器官獲取滿足生活的大量信息。但在浩瀚的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中欲獲取揭示事物內(nèi)在規(guī)律的信息，無論是在獲取信息的篇幅值上，還是時間、空間上，或在分辨信息的能力方面，人類的感覺和大腦功能是十分有限的。測試作為定量地獲取事物信息的一種手段，而成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究的一個重要領(lǐng)域。

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《工程測試技術(shù)》由清華大學(xué)出版社出版。

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