機械工程測試技術基礎

前言

進入21世紀以來，我國制造業(yè)得到了飛速發(fā)展。中國已成為世界制造業(yè)大國，正面臨從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉(zhuǎn)型的關鍵時期。培養(yǎng)大批適應中國機械工業(yè)發(fā)展的優(yōu)秀工程技術人才，是實現(xiàn)這一重大轉(zhuǎn)變的關鍵。遵循高等教育、人才培養(yǎng)和社會主義市場經(jīng)濟的規(guī)律，圍繞《上海優(yōu)先發(fā)展先進制造業(yè)行動方案》，緊貼區(qū)域經(jīng)濟和社會需求的發(fā)展，上海工程技術大學機械工程學院抓住“上海市機械制造及其自動化本科教育高地建設”這一機遇，把握先進制造業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)互補、融合的趨向，把打造工程本位的復合應用型人才培養(yǎng)基地作為高地建設的核心，把培養(yǎng)具有深厚的科學理論基礎和一定的工程實踐能力及創(chuàng)新能力的優(yōu)秀的復合應用型人才——生產(chǎn)一線工程師，作為高地建設的戰(zhàn)略發(fā)展目標。正是基于上述考慮，本編寫委員會聯(lián)合清華大學出版社推出“上海市本科教育高地建設機械制造及其自動化系列教材”，希望根據(jù)“以生為本，以師為重，以教為基，以訓為媒，突出工程實踐”的教育思想理念和當前的科技水平和社會發(fā)展的需求，精心策劃和編寫本系列教材，培養(yǎng)出更多視野寬、基礎厚、素質(zhì)高、能力強和富于創(chuàng)造性的工程技術人才。本系列教材的編寫，注重文字通順，深入淺出，圖文并茂，表格清晰，符合國家與部門標準。在編寫時，作者重視基礎性知識，精選傳統(tǒng)內(nèi)容，使傳統(tǒng)內(nèi)容與新知識之間建立起良好的知識構(gòu)架；重視處理好教材各章節(jié)間的內(nèi)部邏輯關系，力求符合學生的認識規(guī)律，使學習過程變得順理成章；重視工程實踐與教學實驗，改變原教材過于偏重理論知識的傾向，力圖引導學生通過實踐訓練，發(fā)展自己的工程實踐能力；倡導創(chuàng)新實踐訓練，引導學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力和團隊協(xié)作能力。本系列教材的編寫和出版，是上海市本科教育高地建設課程和教材改革中的一種嘗試，教材中一定會存在不足之處，希望全國同行和廣大讀者不斷提出寶貴意見，使我們編寫出的教材能更好地為教育教學改革服務，更好地為培養(yǎng)高質(zhì)量的人才服務。

內(nèi)容概要

本書是一本介紹檢測技術和檢測系統(tǒng)的專業(yè)書，全書共有10章，除第1章現(xiàn)代測試技術概述外，分5個部分。第1部分（第2、3章）主要介紹信號的特性、測試裝置的輸入輸出特性等基礎理論知識。第2部分（第4章）介紹9種常用及先進的檢測技術：電阻式、電感式、渦流式、電容式、壓電式、熱敏電阻式、熱電偶式、光電式、數(shù)字式檢測技術，除了介紹一般性檢測原理外，還列舉了一些應用實例。第3部分（第5、6章）介紹中間信號獲取、調(diào)理技術，分模擬信號和數(shù)字信號兩大類，除了介紹常規(guī)的電橋、濾波、放大等信號獲取、處理環(huán)節(jié)外，還綜合分析了信號數(shù)字化過程中的各種誤差種類以及處理等各種提高檢測性能的方法和技術。第4部分（第7、8章）介紹信號分析、誤差處理技術。第5部分（第9、10章）對現(xiàn)代先進的計算機檢測技術作了一個介紹，如虛擬儀器及LabVIEW技術、嵌入式系統(tǒng)與開發(fā)等相關內(nèi)容。    本書以應用型本科教育為主要目的，力求知識的全面性、應用性、實用性，是自動化、機械、儀器儀表、測控等專業(yè)的必修課教材，也可供其他專業(yè)（如力學、化工、生物醫(yī)學和冶金等）選用。

書籍目錄

1　現(xiàn)代測試技術概述　1.1　測試技術的地位及作用　1.2　測試系統(tǒng)的組成　1.3　現(xiàn)代測試技術的發(fā)展動向　　1.3.1　傳感器的發(fā)展趨勢　　1.3.2　測試技術的發(fā)展趨勢　復習與思考2　信號及其描述　2.1　信號的描述和分類　2.2  周期信號　2.3　非周期信號　2.4  隨機信號　復習與思考3　測試裝置基本特性　3.1　概述　3.2　測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性　3.3　測量系統(tǒng)的動態(tài)特性　3.4  實現(xiàn)不失真測量的條件　3.5  測量系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)的測定　復習與思考4　傳感器　4.1  概述　4.2  電阻式傳感器　　4.2.1  電位器式電阻傳感器　　4.2.2  應變式電阻傳感器　　4.2.3  電阻式傳感器應用舉例　　4.2.4  粘合劑和應變片的粘貼技術　4.3  電感式傳感器　　4.3.1  自感傳感器　　4.3.2  差動變壓器式電感傳感器（互感式電感傳感器）　　4.3.3  電感式傳感器的特點及應用　4.4　渦流式傳感器　　4.4.1　渦電流效應　　4.4.2  渦流式傳感器的類型　　4.4.3  幾種典型的渦流傳感器　　4.4.4　測量電路　　4.4.5  渦流式傳感器的應用　4.5  電容式傳感器　　4.5.1　基本工作原理　　4.5.2　結(jié)構(gòu)形式　　4.5.3　輸出特性　　4.5.4  電容式傳感器的應用　4.6　熱敏電阻　4.7　壓電式傳感器　　4.7.1  壓電效應　　4.7.2　壓電材料　　4.7.3  壓電式傳感器及其等效電路　　4.7.4　壓電式傳感器的信號調(diào)節(jié)電路　　4.7.5  壓電式傳感器的應用　4.8　熱電偶　4.9　光電傳感器　　4.9.1　光電傳感器原理　　4.9.2　外光電效應器件　　4.9.3  內(nèi)光電效應器件　　4.9.4  CCD/CMOS圖像傳感器　　4.9.5  常見光電傳感器的應用舉例　4.10　數(shù)字式傳感器　　4.10.1　編碼器　　4.10.2　感應同步器　　4.10.3　計量光柵　　4.10.4　頻率式數(shù)字傳感器　　4.10.5　智能傳感器簡介　復習與思考5　模擬信號的獲取與處理　……6　數(shù)字信號的獲取與處理7　信號分析8　測量誤差分析9　虛擬儀器及LabVIEW技術10　嵌入式系統(tǒng)與開發(fā)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：人類認識客觀世界和掌握自然規(guī)律的實踐途徑之一是試驗性的測量——測試。在科學研究中，測試可獲得研究對象的原始感性材料，從而為形成自然科學理論奠定基礎；同時，測試又是發(fā)展和檢驗自然科學理論的實踐基礎。在工程技術領域，由于實際研究對象的復雜性，很多問題難以進行完善的理論分析、推導和計算，所以必須依靠試驗來獲得研究對象的狀態(tài)、變化和特征等，這正是通過測試來實現(xiàn)的。測試（measurement and test）是具有試驗性質(zhì)的測量。測量是為確定被測對象的量值而進行的試驗過程；試驗是對迄今未知事物的探索性認識過程。因此，測試技術包括測量和試驗兩方面。測試技術正是研究有關測試方法、測試手段和測試理論的科學，它應用于不同的領域并在各個自然科學研究領域起著重要作用。從尖端技術到生活中的家電，從國防到民用，都離不開測試技術。先進的測試技術也是生產(chǎn)系統(tǒng)不可缺少的一個組成部分。在機械加工中，數(shù)控機床和生產(chǎn)流程的各個階段都離不開參數(shù)的測量。如在自適應控制磨床中，需要連續(xù)測定加工過程中的力矩、切削溫度、工具的撓度、切削力的大小等參數(shù)，由計算機控制以達到最好的加工效果。在軍事中，測試技術對武器裝備發(fā)展的支撐作用越來越突出，綜合測試能力已經(jīng)成為決定武器裝備作戰(zhàn)效能的重要因素。例如，在發(fā)射炮彈的一瞬間，就需要采用多種測試方法來測量各種參數(shù)，諸如膛壓的變化過程、彈底壓力、彈后壓力波、身管應力分布、彈丸在膛內(nèi)運動的軸向加速度和炮口激波壓力等，還有外彈道測試和終點彈道測試?，F(xiàn)代科技發(fā)展的一個鮮明特征就是航空航天技術的迅猛發(fā)展，測試技術是航空航天技術發(fā)展不可缺少的重要部分?，F(xiàn)代飛行器裝備著各種各樣的顯示系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，反映飛行器飛行參數(shù)和姿態(tài)、發(fā)動機工作狀態(tài)的各種物理參數(shù)都要進行檢測。美國阿波羅飛行器和航天飛船的運載火箭部分需檢測加速度、聲學、溫度、壓力、振動、流量、應變等總共3200個參數(shù)。一架新型飛機測量參數(shù)高達幾千甚至上萬個，包括種類有：各種模擬量參數(shù)、數(shù)字量信號、各種航空電子總線信號、多路視頻和語音、外部測試參數(shù)等。在交通領域，一輛現(xiàn)代化汽車需要對車速、方位、轉(zhuǎn)矩、振動、油壓、油量、溫度等參數(shù)進行檢測。交通監(jiān)視系統(tǒng)更是一個典型的監(jiān)測系統(tǒng)。

編輯推薦

《機械工程測試技術基礎》是由清華大學出版社出版。

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