機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)

前言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)制造業(yè)得到了飛速發(fā)展。中國(guó)已成為世界制造業(yè)大國(guó)，正面臨從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。培養(yǎng)大批適應(yīng)中國(guó)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的優(yōu)秀工程技術(shù)人才，是實(shí)現(xiàn)這一重大轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。遵循高等教育、人才培養(yǎng)和社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的規(guī)律，圍繞《上海優(yōu)先發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)行動(dòng)方案》，緊貼區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)需求的發(fā)展，上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院抓住“上海市機(jī)械制造及其自動(dòng)化本科教育高地建設(shè)”這一機(jī)遇，把握先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)互補(bǔ)、融合的趨向，把打造工程本位的復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)基地作為高地建設(shè)的核心，把培養(yǎng)具有深厚的科學(xué)理論基礎(chǔ)和一定的工程實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的優(yōu)秀的復(fù)合應(yīng)用型人才——生產(chǎn)一線工程師，作為高地建設(shè)的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)。正是基于上述考慮，本編寫(xiě)委員會(huì)聯(lián)合清華大學(xué)出版社推出“上海市本科教育高地建設(shè)機(jī)械制造及其自動(dòng)化系列教材”，希望根據(jù)“以生為本，以師為重，以教為基，以訓(xùn)為媒，突出工程實(shí)踐”的教育思想理念和當(dāng)前的科技水平和社會(huì)發(fā)展的需求，精心策劃和編寫(xiě)本系列教材，培養(yǎng)出更多視野寬、基礎(chǔ)厚、素質(zhì)高、能力強(qiáng)和富于創(chuàng)造性的工程技術(shù)人才。本系列教材的編寫(xiě)，注重文字通順，深入淺出，圖文并茂，表格清晰，符合國(guó)家與部門(mén)標(biāo)準(zhǔn)。在編寫(xiě)時(shí)，作者重視基礎(chǔ)性知識(shí)，精選傳統(tǒng)內(nèi)容，使傳統(tǒng)內(nèi)容與新知識(shí)之間建立起良好的知識(shí)構(gòu)架；重視處理好教材各章節(jié)間的內(nèi)部邏輯關(guān)系，力求符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，使學(xué)習(xí)過(guò)程變得順理成章；重視工程實(shí)踐與教學(xué)實(shí)驗(yàn)，改變?cè)滩倪^(guò)于偏重理論知識(shí)的傾向，力圖引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐訓(xùn)練，發(fā)展自己的工程實(shí)踐能力；倡導(dǎo)創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。本系列教材的編寫(xiě)和出版，是上海市本科教育高地建設(shè)課程和教材改革中的一種嘗試，教材中一定會(huì)存在不足之處，希望全國(guó)同行和廣大讀者不斷提出寶貴意見(jiàn)，使我們編寫(xiě)出的教材能更好地為教育教學(xué)改革服務(wù)，更好地為培養(yǎng)高質(zhì)量的人才服務(wù)。

內(nèi)容概要

本書(shū)是一本介紹檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)書(shū)，全書(shū)共有10章，除第1章現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)概述外，分5個(gè)部分。第1部分（第2、3章）主要介紹信號(hào)的特性、測(cè)試裝置的輸入輸出特性等基礎(chǔ)理論知識(shí)。第2部分（第4章）介紹9種常用及先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)：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(cè)技術(shù)，除了介紹一般性檢測(cè)原理外，還列舉了一些應(yīng)用實(shí)例。第3部分（第5、6章）介紹中間信號(hào)獲取、調(diào)理技術(shù)，分模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩大類(lèi)，除了介紹常規(guī)的電橋、濾波、放大等信號(hào)獲取、處理環(huán)節(jié)外，還綜合分析了信號(hào)數(shù)字化過(guò)程中的各種誤差種類(lèi)以及處理等各種提高檢測(cè)性能的方法和技術(shù)。第4部分（第7、8章）介紹信號(hào)分析、誤差處理技術(shù)。第5部分（第9、10章）對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)檢測(cè)技術(shù)作了一個(gè)介紹，如虛擬儀器及LabVIEW技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)等相關(guān)內(nèi)容。    本書(shū)以應(yīng)用型本科教育為主要目的，力求知識(shí)的全面性、應(yīng)用性、實(shí)用性，是自動(dòng)化、機(jī)械、儀器儀表、測(cè)控等專(zhuān)業(yè)的必修課教材，也可供其他專(zhuān)業(yè)（如力學(xué)、化工、生物醫(yī)學(xué)和冶金等）選用。

書(shū)籍目錄

1　現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)概述　1.1　測(cè)試技術(shù)的地位及作用　1.2　測(cè)試系統(tǒng)的組成　1.3　現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向　　1.3.1　傳感器的發(fā)展趨勢(shì)　　1.3.2　測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)　復(fù)習(xí)與思考2　信號(hào)及其描述　2.1　信號(hào)的描述和分類(lèi)　2.2  周期信號(hào)　2.3　非周期信號(hào)　2.4  隨機(jī)信號(hào)　復(fù)習(xí)與思考3　測(cè)試裝置基本特性　3.1　概述　3.2　測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性　3.3　測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性　3.4  實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量的條件　3.5  測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的測(cè)定　復(fù)習(xí)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(yīng)變式電阻傳感器　　4.2.3  電阻式傳感器應(yīng)用舉例　　4.2.4  粘合劑和應(yīng)變片的粘貼技術(shù)　4.3  電感式傳感器　　4.3.1  自感傳感器　　4.3.2  差動(dòng)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(diǎn)及應(yīng)用　4.4　渦流式傳感器　　4.4.1　渦電流效應(yīng)　　4.4.2  渦流式傳感器的類(lèi)型　　4.4.3  幾種典型的渦流傳感器　　4.4.4　測(cè)量電路　　4.4.5  渦流式傳感器的應(yīng)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(yīng)用　4.6　熱敏電阻　4.7　壓電式傳感器　　4.7.1  壓電效應(yīng)　　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(hào)調(diào)節(jié)電路　　4.7.5  壓電式傳感器的應(yīng)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(yīng)器件　　4.9.3  內(nèi)光電效應(yīng)器件　　4.9.4  CCD/CMOS圖像傳感器　　4.9.5  常見(jiàn)光電傳感器的應(yīng)用舉例　4.10　數(shù)字式傳感器　　4.10.1　編碼器　　4.10.2　感應(yīng)同步器　　4.10.3　計(jì)量光柵　　4.10.4　頻率式數(shù)字傳感器　　4.10.5　智能傳感器簡(jiǎn)介　復(fù)習(xí)與思考5　模擬信號(hào)的獲取與處理　……6　數(shù)字信號(hào)的獲取與處理7　信號(hào)分析8　測(cè)量誤差分析9　虛擬儀器及LabVIEW技術(shù)10　嵌入式系統(tǒng)與開(kāi)發(fā)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：人類(lèi)認(rèn)識(shí)客觀世界和掌握自然規(guī)律的實(shí)踐途徑之一是試驗(yàn)性的測(cè)量——測(cè)試。在科學(xué)研究中，測(cè)試可獲得研究對(duì)象的原始感性材料，從而為形成自然科學(xué)理論奠定基礎(chǔ)；同時(shí)，測(cè)試又是發(fā)展和檢驗(yàn)自然科學(xué)理論的實(shí)踐基礎(chǔ)。在工程技術(shù)領(lǐng)域，由于實(shí)際研究對(duì)象的復(fù)雜性，很多問(wèn)題難以進(jìn)行完善的理論分析、推導(dǎo)和計(jì)算，所以必須依靠試驗(yàn)來(lái)獲得研究對(duì)象的狀態(tài)、變化和特征等，這正是通過(guò)測(cè)試來(lái)實(shí)現(xiàn)的。測(cè)試（measurement and test）是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量。測(cè)量是為確定被測(cè)對(duì)象的量值而進(jìn)行的試驗(yàn)過(guò)程；試驗(yàn)是對(duì)迄今未知事物的探索性認(rèn)識(shí)過(guò)程。因此，測(cè)試技術(shù)包括測(cè)量和試驗(yàn)兩方面。測(cè)試技術(shù)正是研究有關(guān)測(cè)試方法、測(cè)試手段和測(cè)試?yán)碚摰目茖W(xué)，它應(yīng)用于不同的領(lǐng)域并在各個(gè)自然科學(xué)研究領(lǐng)域起著重要作用。從尖端技術(shù)到生活中的家電，從國(guó)防到民用，都離不開(kāi)測(cè)試技術(shù)。先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)也是生產(chǎn)系統(tǒng)不可缺少的一個(gè)組成部分。在機(jī)械加工中，數(shù)控機(jī)床和生產(chǎn)流程的各個(gè)階段都離不開(kāi)參數(shù)的測(cè)量。如在自適應(yīng)控制磨床中，需要連續(xù)測(cè)定加工過(guò)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(jì)算機(jī)控制以達(dá)到最好的加工效果。在軍事中，測(cè)試技術(shù)對(duì)武器裝備發(fā)展的支撐作用越來(lái)越突出，綜合測(cè)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(cè)試方法來(lái)測(cè)量各種參數(shù)，諸如膛壓的變化過(guò)程、彈底壓力、彈后壓力波、身管應(yīng)力分布、彈丸在膛內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軸向加速度和炮口激波壓力等，還有外彈道測(cè)試和終點(diǎn)彈道測(cè)試?，F(xiàn)代科技發(fā)展的一個(gè)鮮明特征就是航空航天技術(shù)的迅猛發(fā)展，測(cè)試技術(shù)是航空航天技術(shù)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(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的各種物理參數(shù)都要進(jìn)行檢測(cè)。美國(guó)阿波羅飛行器和航天飛船的運(yùn)載火箭部分需檢測(cè)加速度、聲學(xué)、溫度、壓力、振動(dòng)、流量、應(yīng)變等總共3200個(gè)參數(shù)。一架新型飛機(jī)測(cè)量參數(shù)高達(dá)幾千甚至上萬(wàn)個(gè)，包括種類(lèi)有：各種模擬量參數(shù)、數(shù)字量信號(hào)、各種航空電子總線信號(hào)、多路視頻和語(yǔ)音、外部測(cè)試參數(shù)等。在交通領(lǐng)域，一輛現(xiàn)代化汽車(chē)需要對(duì)車(chē)速、方位、轉(zhuǎn)矩、振動(dòng)、油壓、油量、溫度等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。交通監(jiān)視系統(tǒng)更是一個(gè)典型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

編輯推薦

《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)》是由清華大學(xué)出版社出版。

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