本书详细介绍了工程测量的基础知识、工程信号常用分析方法及可测性、测试系统的基本特性、计算机测试技术、测试结果表述及不确定度分析、常用信号调理电路及指示记录装置、应变电测技术、压电测量技术、光电测量技术、噪声测量技术、压力测量技术、以及位移、速度、加速度测量技术。
本书可作为机械工程及自动化、武器系统与工程、车辆工程专业的本科生教材，并可供相关专业的研究生、教师和工程技术人员参考。
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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 测试工作的任务 2
1.3 测试技术的发展 2
1.4 本书的特点及目的 3
习题与思考题 4
第2章 测量的基础知识 5
2.1 测量 5
2.1.1 直接测量 5
2.1.2 间接测量 6
2.2 标准 6
2.2.1 SI的构成 6
2.2.2 SI基本单位 6
2.3 非电量电测系统的组成 8
习题与思考题 12
第3章 工程信号及其可测性分析 13
3.1 概述 13
3.2 工程信号的分类 13
3.2.1 确定性信号 14
3.2.2 随机信号 15
3.3 周期信号描述 16
3.3.1 周期信号的分解和频谱 16
3.3.2 周期信号的可测性分析 23
3.4 时限信号(瞬态信号)描述 26
3.4.1 时限信号的分解和频谱 26
3.4.2 时限信号的可测性分析 29
3.5 随机信号描述 29
3.5.1 随机信号的特征参数 30
3.5.2 随机信号的特征估计 34
3.6 典型激励信号描述 37
3.6.1 冲激函数及其谱分析 37
3.6.2 单位阶跃信号及其谱分析 40
3.6.3 单位斜坡信号及其频谱 42
习题与思考题 42
第4章 测量系统的基本特性 43
4.1 概述 43
4.1.1 测量系统的基本要求 43
4.1.2 测量系统的线性化 44
4.2 测量系统的静态标定与静态特性 45
4.2.1 静态标定 46
4.2.2 静态特性指标 47
4.3 测量系统动态特性 52
4.3.1 动态参数测试的特殊问题 52
4.3.2 测量系统动态特性的主要指标 53
4.3.3 测量系统的数学模型 54
4.3.4 传递函数 54
4.3.5 频率响应函数 56
4.3.6 冲激响应函数 58
4.4 典型测量系统的动态特性 四
4.4.1 典型系统的频率响应 58
4.4.2 典型激励的系统瞬态响应 62
4.4.3 相似原理 64
4.5 测量系统无失真测试条件 66
4.6 动态特性参数获取方法 67
4.7 动态误差修正 70
4.7.1 频域修正方法 70
4.7.2 时域修正方法 70
4.8 数字测量系统的基本特性 71
4.8.1 采样 71
4.8.2 量化 73
习题与思考题 74
第5章 计算机测试技术 77
5.1 概述 77
5.2 现场总线与智能传感器 78
5.2.1 现场总线 78
5.2.2 智能传感器 88
5.2.3 智能传感器系统智能化功能的实现方法 91
5.3 自动测试系统 93
5.3.1 自动测试系统的基本概念 93
5.3.2 自动测试系统的发展概况 93
5.3.3 通用接口总线 94
5.3.4 VXI总线 99
5.3.5 PXI总线 104
5.4 虚拟仪器系统 107
5.4.1 概述 107
5.4.2 虚拟仪器的结构及特点 108
5.4.3 虚拟仪器的系统组成 109
5.4.4 虚拟仪器软件开发平台 110
习题与思考题 113
第6章 测试结果及误差分析 114
6.1 概述 114
6.2 实验数据的表示方法 114
6.2.1 表格法 114
6.2.2 图解法 115
6.2.3 经验公式 116
6.2.4 有效数字及数据修约 116
6.3 回归分析及其应用 116
6.3.1 一元线性回归 116
6.3.2 多元线性回归 120
6.3.3 非线性回归 122
6.3.4 回归分析应用举例 123
6.4 误差的定义及分类 124
6.4.1 误差的概念 124
6.4.2 误差的分类 125
6.4.3 误差的表示方法 126
6.4.4 表征测量结果质量的指标 127
6.5 不确定度评定的基本知识 127
6.5.1 有关不确定度的术语 128
6.5.2 产生测量不确定度的原因和测量模型 128
6.6 标准不确定度的A 类评定 130
6.6.1 单次测量结果试验标准差与平均值试验标准差 130
6.6.2 测量过程的合并样本标准差 132
6.6.3 规范测量中的合并样本标准差 134
6.6.4 极差 135
6.6.5 最小二乘法 135
6.6.6 不确定度A类评定的流程 136
6.7 标准不确定度的B类评定 137
6.7.1 B类不确定度评定的信息来源 137
6.7.2 B类不确定度的评定方法 138
6.7.3 B类标准不确定度评定的流程 141
6.8 合成标准不确定度的评定 141
6.8.1 输入量不相关时不确定度的合成 141
6.8.2 输入量相关时不确定度的合成 143
6.8.3 合成标准不确定度的自由度 144
6.8.4 合成不确定度的计算流程 144
6.9 扩展不确定度的评定及报告形式 145
6.9.1 扩展不确定度的评定 145
6.9.2 测量不确定度的报告与表示 146
习题与思考题 147
第7章 信号调理电路及指示记录仪器 151
7.1 滤波器 151
7.1.1 滤波器分类 151
7.1.2 理想滤波器 152
7.1.3 实际滤波器 155
7.1.4 模拟滤波器的应用 160
7.2 调幅解调 163
7.2.1 调幅与解调原理 163
7.2.2 调幅波的波形失真 165
7.2.3 典型调幅波及其频谱 166
7.3 调频解调 168
7.3.1 调频波及其频谱 168
7.3.2 直接调频与鉴频 170
7.3.3 应用举例 172
7.4 信号的放大与隔离 173
7.4.1 基本放大器 173
7.4.2 测量放大器 175
7.4.3 隔离放大器 176
7.5 记录仪器 177
7.5.1 磁带记录仪 177
7.5.2 波形存储器 182
7.5.3 数据采集系统 184
习题与思考题 188
第8章 应变电测技术 189
8.1 电阻应变片 189
8.1.1 电阻应变片的结构和工作原理 189
8.1.2 电阻应变片的种类、材料和参数 193
8.1.3 应变片的粘贴 197
8.2 电阻应变片的温度误差及补偿 199
8.2.1 温度误差及其产生原因 199
8.2.2 温度补偿方法 200
8.3 电阻应变片的信号调理电路 201
8.3.1 直流电桥 202
8.3.2 交流电桥 204
8.3.3 等臂对称电桥的加减特性 206
8.4 固态压阻式传感器 208
8.4.1 概述 208
8.4.2 压阻式压力传感器 209
8.4.3 压阻式加速度传感器 210
8.5 电阻应变仪 210
8.5.1 电阻应变仪的分类及其特点 210
8.5.2 载波放大式应变仪的组成及工作原理 211
8.5.3 电标定及电标定桥 212
8.5.4 常用电阻应变仪主要电路的特点 212
8.6 测量中应变片的排列与连桥 214
8.6.1 应变式传感器 214
8.6.2 各种载荷测量中应变片的排列和连桥 215
8.7 应力与应变测量 219
8.7.1 单向应力状态 219
8.7.2 主应力方向已知的平面应力状态 220
8.7.3 主应力方向未知的平面应力状态 220
习题与思考题 223
第9章 压电测量技术 226
9.1 压电效应与压电常数 226
9.1.1 压电效应 226
9.1.2 压电常数 226
9.2 压电材料及压电元件结构形式 230
9.2.1 压电晶体 230
9.2.2 压电陶瓷 232
9.2.3 压电薄膜 234
9.2.4 压电元件的结构形式 235
9.3 压电式传感器的等效电路 237
9.3.1 压电元件的等效电路 237
9.3.2 压电传感器的等效电路 238
9.4 测量电路 239
9.4.1 电压放大器 239
9.4.2 电荷放大器 243
9.5 压电式传感器 245
9.5.1 压电式力和压力传感器 245
9.5.2 压电式加速度传感器 246
9.6 误差分析 251
9.6.1 环境温度的影响 251
9.6.2 环境湿度的影响 253
9.6.3 电缆噪声 253
习题与思考题 254
第10章 光电测量技术 255
10.1 光电测量基本知识 255
10.1.1 光源、 255
10.1.2 光电效应及器件 256
10.2 光电器件的特性 260
10.2.1 光照特性 260
10.2.2 光谱特性 261
10.2.3 响应时间 262
10.2.4 温度特性 262
10.2.5 伏安特性 263
10.3 常用光电传感器及其应用 263
10.3.1 光电式传感器的类型 263
10.3.2 光电式传感器的应用 265
10.4 光纤传感器 266
10.4.1 光纤传感器的基础 266
10.4.2 光纤传感器的应用实例 269
习题与思考题 272
第11章 温度测量技术 273
11.1 概述 4 273
11.2 热电偶 275
11.2.1 测温原理 276
11.2.2 基本定则 279
11.2.3 热电偶的种类 284
11.2.4 热电偶的冷端温度补偿 286
11.2.5 热电偶的实用测温电路 288
11.2.6 温度测量的动态误差修正 290
11.3 热电阻温度计 291
11.3.1 金属丝热电阻 292
11.3.2 热敏电阻 294
11.4 热辐射测温 295
11.4.1 全辐射高温计 295
11.4.2 比色高温计 296
11.4.3 红外辐射测温仪 297
习题与思考题 300
第12章 噪声测量技术 301
12.1 噪声测试的物理学基本知识 301
12.1.1 声波、声速和波长 301
12.1.2 声波、声场和波阵面 302
12.1.3 声压、声强和声功率 302
12.1.4 声级和分贝 303
12.2 人对噪声的主观量度 305
12.2.1 响度与响度级 305
12.2.2 声级计的计权网络、A 声级 307
12.2.3 等效连续声级 307
12.2.4 噪声评价曲线 309
12.3 噪声测量仪器 309
12.3.1 传声器 309
12.3.2 声级计 311
12.3.3 噪声分析仪 316
12.4 噪声测量方法 317
12.4.1 测试环境对噪声的影响 317
12.4.2 噪声级的测量 317
12.4.3 声功率级测试 320
12.4.4 声强的测试 321
习题与思考题 322
第13章 压力测量技术 324
13.1 概述 324
13.1.1 压力的定义 324
13.1.2 压力的计量单位 324
13.1.3 压力测量分类 325
13.2 塑性测压法 325
13.2.1 概述 325
13.2.2 铜柱测压法 326
13.2.3 铜球测压法 328
13.3 弹性测压法 330
13.3.1 应变式压力传感器 330
13.3.2 压电式压力传感器 334
13.4 动态压力测量时的管道传输效应 336
13.4.1 传感器的安装 336
13.4.2 测量系统动态特性分析 336
13.5 测压系统的标定 338
13.5.1 测压系统的静态标定 338
13.5.2 测压系统的动态标定 339
习题与思考题 346
第14章 位移、速度、加速度测量 347
14.1 位移测量 347
14.1.1 电感式位移测量系统 347
14.1.2 电容式位移测量系统 354
14.1.3 电涡流式位移测量系统 358
14.1.4 光电位置敏感器件 360
14.2 速度测量 366
14.2.1 微积分电路法 366
14.2.2 平均速度法 366
14.2.3 瞬时速度法 369
14.2.4 转速测量 372
14.3 加速度测量 375
14.3.1 惯性式加速度计 375
14.3.2 应变式加速度计 377
14.3.3 压电加速度计 378
14.3.4 加速度计的标定 381
习题与思考题 383
第四章 机械振动测试 385
15.1 概述 385
15.2 测振系统的组成及合理选择 385
15.2.1 测振系统的组成 386
15.2.2 振动系统的合理选用 388
15.2.3 传感器的安装 389
15.3 振动系统特性测试 391
15.3.1 激振方式 391
15.3.2 机械结构参数的估计 396
15.4 机械阻抗测试 400
15.4.1 机械阻抗的基本概念 400
15.4.2 几种典型的机械导纳定义 400
15.5 振动分析方法及仪器 401
习题与思考题 405
参考文献 407
附录A 热电偶分度表 409
附录B 热电阻分度表 421
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