測試技術(shù)及應(yīng)用

前言

　　“測試”是人類認(rèn)識(shí)自然、掌握自然規(guī)律的實(shí)踐途徑之一，是形成、發(fā)展和檢驗(yàn)自然科學(xué)理論的實(shí)踐基礎(chǔ)。“測試技術(shù)”是科學(xué)研究中獲得感性材料、接受自然信息的主要工具之一，是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要支柱?！　‰S著近代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，“測試技術(shù)”所涵蓋的內(nèi)容更深刻、更廣泛，它已涉及到許多科學(xué)領(lǐng)域，無論是生物、海洋、氣象、地質(zhì)、雷達(dá)、通信還是機(jī)械、電子等工程，幾乎都離不開傳感器技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)?！　〗虒W(xué)實(shí)踐表明，在工科大學(xué)教育中，無論是本科、專科還是研究生教育，開設(shè)“工程測試技術(shù)”課程，對于學(xué)生掌握近代測試?yán)碚撆c技術(shù)、提高科研工作能力，都具有重要作用，是加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要舉措之一?！　”緯髡邉⒔?jīng)燕等同志長期從事工程測試領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作，該書既包含了他們教學(xué)工作的寶貴經(jīng)驗(yàn)，亦包含了他們豐碩的科研成果。深信本書的出版，將對工科有關(guān)專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和教學(xué)質(zhì)量的提高產(chǎn)生良好的效益?！　∥覒?yīng)作者之邀，寫此序言。祝愿作者們在進(jìn)一步的教學(xué)與科研工作中取得更大的成就。并歡迎廣大讀者與同行對本書提出指正與建議，以幫助作者進(jìn)一步做好工作。

內(nèi)容概要

　　《測試技術(shù)及應(yīng)用（第2版）》可作為高校機(jī)械工程類專業(yè)（特別是機(jī)械制造工程類專業(yè)）的本科生教材，也可供相近專業(yè)的大專、夜大、函大、高職類教學(xué)選用，亦可供研究生、有關(guān)教師和工程技術(shù)人員參考。十余年來，信息科學(xué)與材料科學(xué)的發(fā)展，制造技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，給測試技術(shù)課程賦予了新的內(nèi)容和要求。本教材力求在教學(xué)大綱的要求內(nèi)，在闡明工程測試技術(shù)基礎(chǔ)理論的前提下，盡量介紹它的最新技術(shù)，以開拓讀者的視野?！　〗Y(jié)合工程測試技術(shù)的實(shí)際及其發(fā)展，全書共分六章，內(nèi)容包括：測試系統(tǒng)分析，信號(hào)的獲?。盘?hào)的預(yù)處理，常見工程量測試，信號(hào)描述及處理，微機(jī)化測試分析儀及微機(jī)測試系統(tǒng)。

書籍目錄

緒論第一章 測試系統(tǒng)分析一、測試系統(tǒng)的一般組成二、有關(guān)測試裝置的常用術(shù)語三、測試裝置的基本特性四、測試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳遞特性的時(shí)域描述五、測試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的識(shí)別六、不失真測試裝置的數(shù)學(xué)模型七、測試中的干擾及正確接地習(xí)題1第二章 信號(hào)的獲取第一節(jié) 傳感器的分類第二節(jié) 電阻式傳感器一、工作原理二、金屬電阻應(yīng)變片三、半導(dǎo)體應(yīng)變片四、測量電路第三節(jié) 電感式傳感器一、自感型傳感器二、互感型傳感器三、傳感器應(yīng)用實(shí)例第四節(jié) 電容式傳感器一、工作原理與類型二、測量電路三、傳感器實(shí)例第五節(jié) 壓電式傳感器一、壓電效應(yīng)二、壓電材料三、壓電傳感器的等效電路四、測量電路五、電式超聲波傳感器六、壓電晶片的振動(dòng)七、壓電陶瓷的振動(dòng)八、超聲波傳感器的應(yīng)用第六節(jié) 磁電式傳感器一、動(dòng)圈式磁電傳感器二、磁阻式磁電傳感器三、傳感器實(shí)例第七節(jié) 半導(dǎo)體傳感器一、磁敏傳感器二、光敏傳感器三、熱敏電阻第八節(jié) 幾種新型傳感器一、固態(tài)圖像傳感器（CCD)二、光纖傳感器三、非晶態(tài)合金傳感器四、智能傳感器簡介第九節(jié) 幾種重要的傳感檢測技術(shù)一、激光檢測法二、超聲波檢測技術(shù)三、核輻射檢測技術(shù)四、聲發(fā)射傳感技術(shù)習(xí)題2第三章 信號(hào)的預(yù)處理第一節(jié) 電橋一、電橋的平衡條件二、直流電橋三、交流電橋第二節(jié) 調(diào)制與解調(diào)一、調(diào)幅與解調(diào)二、調(diào)頻與解調(diào)第三節(jié) 濾波器一、理想濾波器二、實(shí)際濾波器的技術(shù)參數(shù)三、RC濾波器第四節(jié) 信號(hào)的記錄一、磁帶記錄儀二、新型記錄儀第五節(jié) 模擬信號(hào)分析技術(shù)應(yīng)用舉例一、幅值調(diào)制在測試儀器中的應(yīng)用二、頻率調(diào)制在工程測試中的應(yīng)用三、模擬濾波器的應(yīng)用四、模擬頻譜分析習(xí)題3第四章 常見工程量測試第一節(jié) 位移測量一、常用位移傳感器二、光柵數(shù)字位移傳感器三、角位移傳感器四、位移測量實(shí)例第二節(jié) 速度測量一、線速度測量二、角速度測量第三節(jié) 力與壓力測量一、力的測量二、壓力的測量第四節(jié) 振動(dòng)測試一、單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)二、測振傳感器三、振動(dòng)的激勵(lì)及激振器四、振動(dòng)測試實(shí)例第五節(jié) 噪聲測試一、噪聲的度量二、噪聲測試常用儀器第六節(jié) 溫度測量一、溫度、溫標(biāo)及常用測溫方法二、熱電偶測溫三、熱電阻測溫四、熱電偶和熱電阻的測溫電路五、熱電偶和熱電阻的校驗(yàn)習(xí)題4第五章 信號(hào)描述及處理第一節(jié) 信號(hào)的分類與描述一、信號(hào)的分類二、信號(hào)的描述第二節(jié) 周期信號(hào)一、周期信號(hào)的時(shí)域描述二、周期信號(hào)的頻域描述三、周期信號(hào)的幅值描述第三節(jié) 非周期信號(hào)一、工程常見非周期信號(hào)的時(shí)域描述二、非周期信號(hào)的頻域特性第四節(jié) 隨機(jī)信號(hào)一、隨機(jī)信號(hào)的幅值描述二、隨機(jī)信號(hào)的時(shí)域描述三、隨機(jī)信號(hào)的頻域描述第五節(jié) 信號(hào)數(shù)字化一、采樣二、截?cái)嗟诹?jié) 有限離散傅里葉變換與快速傅里葉變換一、有限離散傅里葉變換（DFT)二、快速傅里葉變換（FFT)三、FFT的參數(shù)選擇第七節(jié) 基于FFT的譜分析方法一、確定性信號(hào)的傅里葉譜二、隨機(jī)信號(hào)的自功率譜密度分析三、互譜密度分析和頻率特性分析四、相干函數(shù)分析第八節(jié) 相關(guān)分析和譜分析的工程應(yīng)用一、相關(guān)分析及其應(yīng)用二、譜分析的工程應(yīng)用第九節(jié) 數(shù)字濾波簡介一、數(shù)字濾波的數(shù)學(xué)模型二、調(diào)用數(shù)字濾波子程序的幾個(gè)問題習(xí)題5第六章 微機(jī)化測試分析儀及微機(jī)測試系統(tǒng)第一節(jié) 概述一、模擬式儀器、數(shù)字式儀器和微機(jī)化儀器二、微機(jī)化測試分析儀的優(yōu)點(diǎn)三、微機(jī)化測試分析儀的發(fā)展第二節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助測試一、信號(hào)采集子系統(tǒng)二、PC機(jī)的ADC插卡三、模擬輸出與DAC插卡四、微機(jī)型數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)第三節(jié) 專用微機(jī)化測試分析儀一、專用微機(jī)化測試分析儀的特點(diǎn)二、專用微機(jī)化儀表三、基于DSP的專用數(shù)字信號(hào)分析儀第四節(jié) 虛擬儀器技術(shù)一、使用者自己構(gòu)建的儀器二、虛擬儀器（系統(tǒng))的構(gòu)成三、虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)LabVIEW四、自己構(gòu)建一個(gè)簡單的虛擬儀器五、虛擬儀器的例子第五節(jié) 自動(dòng)測試系統(tǒng)一、自動(dòng)測試系統(tǒng)的特點(diǎn)及形式二、測試系統(tǒng)的主要通信接口附表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章測試系統(tǒng)分析　　測試是通過對研究對象進(jìn)行具有試驗(yàn)性質(zhì)的測量以獲取研究對象有關(guān)信息的認(rèn)識(shí)過程。要實(shí)現(xiàn)這一認(rèn)識(shí)過程，通常需要使被測對象處于某種預(yù)定的狀態(tài)下，將被測對象的內(nèi)在聯(lián)系充分地暴露出來以便進(jìn)行有效的測量；然后，拾取被測對象所輸出的特征信號(hào)，使其通過傳感器被感受并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；再經(jīng)后續(xù)儀器進(jìn)行變換、放大、運(yùn)算等使之成為易于處理和記錄的信號(hào)，這些變換器件和儀器總稱為測量裝置。經(jīng)測量裝置輸出的信號(hào)需要進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以排除干擾、估計(jì)數(shù)據(jù)的可靠性以及抽取信號(hào)中各種特征信息等，最后將測試、分析處理的結(jié)果記錄或顯示，得到所需要的信息?！　?shí)際的測試系統(tǒng)，根據(jù)測試的目的和具體要求的不同，可能是很簡單的系統(tǒng)，也可能是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。例如，溫度測試系統(tǒng)可以由被測對象和一個(gè)液柱式溫度計(jì)構(gòu)成，也可以組成復(fù)雜的自動(dòng)測溫系統(tǒng)。上述測試系統(tǒng)中的各種裝置，具有各自獨(dú)立的功能，是構(gòu)成測試系統(tǒng)的子系統(tǒng)。信號(hào)從發(fā)生到分析結(jié)果的顯示，流經(jīng)各子系統(tǒng)中的某個(gè)子系統(tǒng)甚至是子系統(tǒng)中的某個(gè)組成環(huán)節(jié)，測量裝置或測量裝置的組成部分如傳感器、放大器、中間變換器、電器元件、芯片、集成電路等，都可以視為研究對象。因此，測試系統(tǒng)的概念是廣義的，在信號(hào)流傳輸通道中，任意連接輸入、輸出并有特定功能的部分，均可視為測試系統(tǒng)?！　∫?、測試系統(tǒng)的一般組成　　測試的基本任務(wù)是獲取有用的信息，而信息又是蘊(yùn)涵在某些隨時(shí)間或空間變化的物理量（即信號(hào)）之中的。因此，首先要檢測出被測對象所呈現(xiàn)的有關(guān)信號(hào)，再加以分析處理，最后將結(jié)果提交給觀察者或其他信息處理裝置或控制裝置等?！　⌒盘?hào)，就其具體的物理性質(zhì)而言，有位移信號(hào)、速度信號(hào)、加速度信號(hào)、力信號(hào)、光信號(hào)和電信號(hào)等。從信息的提取和信息的采用來看，目前以電信號(hào)最為方便。因此，各種非電信號(hào)多被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再傳輸、處理或運(yùn)用?！　」こ绦盘?hào)多隨時(shí)間或空間而變化。為用數(shù)學(xué)工具對信號(hào)作準(zhǔn)確、定量的描述、分析及研究，測試技術(shù)中將信號(hào)統(tǒng)一抽象為時(shí)間的函數(shù)。

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