機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)

前言

教育部高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)于2007年會(huì)同中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)、清華大學(xué)出版社組成“中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程研究組”。研究組構(gòu)造了機(jī)械工程本科專業(yè)教育的知識(shí)體系和框架，建立了良好的課程知識(shí)體系，出版了《中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程》。本書采用測(cè)試知識(shí)邊界再設(shè)計(jì)的方法，根據(jù)機(jī)械類、近機(jī)械類專業(yè)“測(cè)試技術(shù)”教材大綱編寫，體現(xiàn)了《中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程》中的思想，是“中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程配套系列教材編審委員會(huì)”的立項(xiàng)項(xiàng)目。本書定位為面向普通院校機(jī)械類、近機(jī)械類各專業(yè)測(cè)試技術(shù)課程的教材。按照應(yīng)用型高級(jí)人才的培養(yǎng)目標(biāo)和強(qiáng)化工程實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)的要求，本書更加注重測(cè)試技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用，從工程應(yīng)用角度審視信號(hào)測(cè)試的整體問(wèn)題。隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，許多測(cè)試器件都已商品化，而無(wú)需重新設(shè)計(jì)。因此，盡量刪減元器件的內(nèi)部工作原理，而將測(cè)試方案的制定和優(yōu)化、器件的選擇和應(yīng)用等內(nèi)容作為重點(diǎn)進(jìn)行講解。本書以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo)，組織安排相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，以典型工程實(shí)際案例教學(xué)為主線，貫穿整個(gè)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過(guò)程。在內(nèi)容的編排上遵循由淺人深、由具體到抽象、循序漸進(jìn)的規(guī)律。按傳感器、調(diào)理電路、信號(hào)分析與處理、測(cè)試系統(tǒng)特性等順序安排內(nèi)容，依次對(duì)測(cè)試系統(tǒng)各組成部分的原理、功能、應(yīng)用等做了介紹，重點(diǎn)放在原理和應(yīng)用，然后針對(duì)機(jī)械工程中常見的被測(cè)量的測(cè)試方法進(jìn)行講解，使教材的整體章節(jié)系統(tǒng)與工程實(shí)際中的測(cè)試系統(tǒng)緊密地結(jié)合起來(lái)。在內(nèi)容的具體編寫上，立足于測(cè)試技術(shù)理論知識(shí)和工程實(shí)際應(yīng)用的恰當(dāng)結(jié)合，強(qiáng)化工程實(shí)際應(yīng)用，內(nèi)容全面、豐富，重點(diǎn)突出，層次清楚，既注重基礎(chǔ)理論，又強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合應(yīng)用，力求體現(xiàn)先進(jìn)性、實(shí)用性，注意反映當(dāng)今測(cè)試技術(shù)發(fā)展的新成就和新動(dòng)向。全書共分8章。首先從我們身邊的測(cè)試技術(shù)談起，介紹了測(cè)試系統(tǒng)的基本概念、基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)，然后圍繞著測(cè)試系統(tǒng)的組成，講述了常用傳感器的原理與應(yīng)用、測(cè)試信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)分析與處理、計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)的特性、測(cè)試系統(tǒng)的干擾及其抑制、機(jī)械工程中常見量的測(cè)試等內(nèi)容，每章均附有習(xí)題。

內(nèi)容概要

　　本書主要介紹了與機(jī)械工程相關(guān)的測(cè)試技術(shù)的基本概念、基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)。全書圍繞測(cè)試系統(tǒng)的組成，講述了常用傳感器的原理與應(yīng)用、測(cè)試信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)分析與處理、計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)的特性、測(cè)試系統(tǒng)的干擾及其抑制、機(jī)械工程中常見量的測(cè)試等內(nèi)容?！　”緯缘湫桶咐虒W(xué)為主線，貫穿整個(gè)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過(guò)程，強(qiáng)化工程實(shí)際應(yīng)用，突出學(xué)生能力培養(yǎng)，重點(diǎn)介紹如何根據(jù)具體測(cè)試任務(wù)制定和優(yōu)化測(cè)試方案、恰當(dāng)選擇器件和部件、合理設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)各模塊、構(gòu)建滿足特定功能和技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試系統(tǒng)、正確處理測(cè)試數(shù)據(jù)等，力求體現(xiàn)先進(jìn)性、實(shí)用性，注意反映當(dāng)今測(cè)試技術(shù)發(fā)展的新成果和新動(dòng)向。　　本教材適應(yīng)普通高等院校機(jī)械類、近機(jī)械類各專業(yè)測(cè)試技術(shù)課程使用，同時(shí)可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　測(cè)試技術(shù)概述　1.2　測(cè)試系統(tǒng)的組成　1.3　測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)　1.4　本書主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求　習(xí)題與思考題第2章　傳感器　2.1　傳感器概述　　2.1.1　傳感器的組成與分類　　2.1.2　傳感器的選擇　2.2　能量控制型傳感器　　2.2.1　電阻式傳感器　　2.2.2　電容式傳感器　　2.2.3　電感式傳感器　2.3　能量轉(zhuǎn)換型傳感器　　2.3.1　壓電式傳感器　　2.3.2　磁電式傳感器　　2.3.3　熱電偶傳感器　2.4　光電傳感器　　2.4.1　光電器件　　2.4.2　光纖傳感器　　2.4.3　光柵傳感器　　2.4.4　電荷耦合器件　　2.4.5　紅外傳感器　2.5　半導(dǎo)體傳感器　　2.5.1　霍爾傳感器　　2.5.2　氣敏傳感器　　2.5.3　濕敏傳感器　2.6　項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)例　習(xí)題與思考題　項(xiàng)目設(shè)計(jì)第3章　信號(hào)轉(zhuǎn)換與調(diào)理　3.1　信號(hào)轉(zhuǎn)換與放大　　3.1.1　信號(hào)轉(zhuǎn)換　　3.1.2　信號(hào)放大　3.2　測(cè)量電橋　　3.2.1　直流電橋　　3.2.2　交流電橋　3.3　調(diào)制與解調(diào)　　3.3.1　調(diào)幅及其解調(diào)　　3.3.2　調(diào)頻及其解調(diào)　3.4　濾波器　　3.4.1　濾波器的分類　　3.4.2　濾波器的特性　　3.4.3　RC有源濾波器　　3.4.4　恒帶寬濾波器與數(shù)字濾波器簡(jiǎn)介　　3.4.5　應(yīng)用MATLAB設(shè)計(jì)和分析濾波器　3.5　項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)例　習(xí)題與思考題　項(xiàng)目設(shè)計(jì)第4章　測(cè)試信號(hào)分析與處理　4.1　概述　　4.1.1　信號(hào)的概念和分類　　4.1.2　信號(hào)分析　4.2　信號(hào)的時(shí)域分析　　4.2.1　信號(hào)的運(yùn)算　　4.2.2　信號(hào)的波形變換　　4.2.3　信號(hào)的時(shí)域統(tǒng)計(jì)參數(shù)　　4.2.4　相關(guān)分析　4.3　信號(hào)的頻域分析　　4.3.1　周期信號(hào)及其頻譜　　4.3.2　非周期信號(hào)及其頻譜　　4.3.3　功率譜分析　4.4　數(shù)字信號(hào)分析與處理　　4.4.1　采樣與采樣定理　　4.4.2　離散傅里葉變換(DFT)及其快速算法（FFT）　　4.4.3　FFT應(yīng)用中的若干問(wèn)題　4.5　現(xiàn)代信號(hào)分析方法簡(jiǎn)介　4.6　項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)例　習(xí)題與思考題　項(xiàng)目設(shè)計(jì)第5章　測(cè)試系統(tǒng)特性分析第6章　計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)第7章　機(jī)械工程中常見量的測(cè)量第8章　機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：隨著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和處理數(shù)據(jù)能力的不斷增加，以及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用，儀器的硬件和測(cè)試軟件及仿真軟件的結(jié)合越來(lái)越緊密。通過(guò)硬件的模塊化設(shè)計(jì)，并配以不同的軟件，從而形成不同功能的儀器和不同的測(cè)試解決方案。軟件無(wú)線電的概念已有了全新的解釋和現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用，例如，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理能力將大量的數(shù)字信號(hào)處理功能和數(shù)據(jù)分析功能充分展現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟件之中，通過(guò)與不同的數(shù)據(jù)采集前端相結(jié)合，組合出不同功能的信號(hào)分析儀。同時(shí)，其捕獲的信號(hào)和數(shù)據(jù)分析的結(jié)果可以作為EDA仿真軟件的數(shù)據(jù)輸入來(lái)源，用于驅(qū)動(dòng)ADS高級(jí)設(shè)計(jì)仿真軟件進(jìn)行部件及系統(tǒng)級(jí)仿真；從而實(shí)現(xiàn)了測(cè)量域和仿真域的有機(jī)結(jié)合，在設(shè)計(jì)、仿真和驗(yàn)證之間架起了橋梁，從而加速設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，完善系統(tǒng)及部件的半實(shí)物仿真手段，達(dá)到迅速拓展?jié)M足需要的測(cè)量解決方案的目的。不斷革新的計(jì)算機(jī)技術(shù)從各個(gè)層面上影響著、引導(dǎo)著各行各業(yè)的技術(shù)革新。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬儀器技術(shù)正以不可逆轉(zhuǎn)的力量推動(dòng)著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。機(jī)械測(cè)試類儀器的“有界無(wú)限”統(tǒng)一模型被建立。所謂“有界無(wú)限”是指“領(lǐng)域測(cè)試”是一個(gè)“界”，只要在這個(gè)“界”內(nèi)，同類測(cè)試的功能或儀器都將被包含或可添加到這一系統(tǒng)中?；谶@一模型理論，對(duì)測(cè)試功能虛擬控件進(jìn)行多次、深度集成制造，便可由上述模型演變成為一個(gè)“有界無(wú)限”、包含大量測(cè)試儀器并可實(shí)際使用的復(fù)雜、巨型虛擬測(cè)試儀器庫(kù)。這是一個(gè)復(fù)雜的功能測(cè)試系統(tǒng)，同時(shí)也是一個(gè)開放的系統(tǒng)。對(duì)于它已有的資源可以立即滿足測(cè)試的要求，它還沒有的資源可以很快地在模型內(nèi)自動(dòng)生成或開發(fā)，從而可以繼續(xù)滿足新的測(cè)試需求。通過(guò)這一模型的建立，將使傳統(tǒng)儀器的“單機(jī)”概念消失，代之而起的是經(jīng)多次、深度集成制造而成的大型“儀器庫(kù)”。多傳感器測(cè)量及測(cè)量信息融合技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)出現(xiàn)的新特點(diǎn)?，F(xiàn)代復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)涉及信息多，測(cè)量信息量大，傳感器數(shù)量較多，多源巨量信息分析評(píng)估困難，需借助數(shù)據(jù)融合理論進(jìn)行處理，多傳感器測(cè)量應(yīng)用中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)正逐漸成為提升測(cè)試系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。

編輯推薦

《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》是中國(guó)機(jī)械工程學(xué)科教程配套系列教材，教育部高等學(xué)校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)推薦教材。

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