图书信息1

内容简介

图书信息2

内容简介

图书信息3

内容简介

图书信息4

内容简介(编辑推荐 目录)

图书信息5(基本信息 内容简介 图书目录 图书前言)

图书信息6

内容简介

前言

目录

部分章节

图书信息1

作　者：潘宏侠　主编

出 版 社：国防工业出版社

出版时间：2009-6-1

版　次：1

页　数：302

字　数：448000

印刷时间：2009-6-1

开　本：16开

纸　张：胶版纸

印　次：1

I S B N：9787118062885

包　装：平装

内容简介

随着国民经济和社会的发展，我国高等教育已形成大众化教育的大好形势，为适应建设创新型国家的重大需求，迫切要求培养高素质专门人才和创新人才，学校必须在教育观念、教学思想等方面做出迅速的反应，进行深入教学改革，而教学改革的主要内容之一是课程的改革与建设，其中包括教材的改革与建设，课程的改革与建设应体现、固化在教材之中。

图书信息2

机械工程测试技术 第2版

书号：　09685A　ISBN：　978-7-111-09685-6

作者：　陈花玲 主编 　印次：　2-3

责编：　刘小慧　开本：　16

字数：　301 千字 　定价：　￥24.00

所属丛书：　普通高等教育机械工程及自动化专业规划教材

装订：　平　出版日期：　2010-07-21

内容简介

本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

全书分为上、下篇，共十二章，上篇为测试基础，包括绪论、机械测试信号分析与处理、测量装置的基本特性、测量误差分析、信号的获取与调理、计算机测试技术；下篇为实用测试技术，包括力、压力和位移测量、温度测量、振动与噪声测量、转速与功率测量、流速与流量测量及其它测试技术实例。

本书可作为机械工程学科各专业本科生教材，亦可供相应专业工程技术人员参考使用。

图书信息3

机械工程测试技术基础 第3版

书号：　19050　ISBN：　7-111-19050-5/TH.1746

作者：　熊诗波 黄长艺 　印次：　3-17

责编：　高文龙　开本：　16

字数：　　定价：　￥26.00

所属丛书：　普通高等教育“十五”国家级规划教材

装订：　平　出版日期：　2010-12-16

内容简介

本版教材吸取作者近十余年来的教学经验和科技新成就，对第2版作了较大的修改，增加了“声和声发射的测量”一章，加强传感器章节的内容，并用新编写的“计算机测试系统和虚拟仪器”来更换原来的《计算机辅助测试》一章。本版教材仍保持注重物理概念和工程应用的阐述、重点突出、条理清晰和分析透彻的优点，便于教和学。

全书包括信号及其描述，测试装置的基本特性，常用传感器与敏感元件，信号的调理与记录，信号处理初步，位移测量，振动测试，声与声发射测量，应变、力与扭矩测量，流体参量的测量，计算机测试系统与虚拟仪器等十一章。

本书可作为高等学校机械类专业及相近专业本科生的教材，也可供大专、夜大和成人教育有关专业选用，还可作为有关专业高等学校教师、研究生和工程技术人员的良好参考书。

图书信息4

机械工程测试技术

出版社:机械工业出版社; 第1版 (2010年8月1日)丛书名: 普通高等教育“十二五”规划教材

平装:205页

正文语种:简体中文

开本:16

ISBN:7111313623, 9787111313625

内容简介

本书主要内容包括信号描述、测量系统的基本特性、常用传感器技术、信号的调理与记录、信号分析与处理、测试技术的工程应用、计算机测试技术与虚拟仪器等。本书着重基本概念和原理的阐述，突出理论知识的应用，加强了针对性和实用性。本书可作为高等学校机械类和相近专业本科生教材，也适用于各类职业学院、职工大学等有关专业教学用书，还可供相关专业研究生和工程技术人员参考。

编辑推荐

本书可作为高等学校机械类和相近专业本科生教材，也适用于各类职业学院、职工大学等有关专业教学用书，还可供相关专业研究生和工程技术人员参考。

目录

前言

绪论1

0?1测试与测试技术1

0?2测试技术的重要性2

0?3测试技术的工程应用2

0?4测试技术的发展概况3

0?5测试技术研究的主要内容4

思考题与习题4

第1章信号描述5

1?1信号分类及描述5

1?2周期信号的频谱10

1?3瞬变非周期信号的频谱14

思考题与习题23

第2章测量系统的基本特性25

2?1测量系统及其主要性质25

2?2测量系统的静态特性27

2?3测量系统的动态特性30

2?4常见测量系统的频率响应特性33

2?5测量系统在典型输入下的响应38

2?6测量系统实现不失真测量的条件41

2?7测量系统动态特性的测量42

2?8测量系统的抗干扰性与负载效应45

思考题与习题49

第3章常用传感器技术50

3?1传感器的基本概念50

3?2电阻式传感器53

3?3电容式传感器59

3?4电感式传感器65

3?5压电式传感器70

3?6磁电与热电式传感器76

3?7光电式传感器81

3?8光纤传感器89

3?9半导体传感器94

3?10其他类型传感器99

思考题与习题106

第4章信号的调理与记录108

4?1电桥108

4?2调制与解调112

4?3信号的放大与衰减119

4?4滤波器123

4?5信号的显示与记录131

思考题与习题137

第5章信号分析与处理139

5?1数字信号处理系统的基本组成139

5?2模拟信号转换为数字信号140

5?3随机信号149

5?4信号的相关分析及应用153

5?5信号的功率谱分析及应用159

思考题与习题167

第6章测试技术的工程应用169

6?1应变、力与力矩的测量169

6?2温度的测量176

6?3流体参数的测量182

思考题与习题190

第7章计算机测试技术与虚拟

仪器191

7?1自动测试系统191

7?2智能仪器194

7?3虚拟仪器197

思考题与习题204

参考文献205〖1〗Ⅳ

图书信息5

基本信息

丛书名 ：普通高等教育机械类“十二五”

作 译 者：邵明亮

出版时间：2010-09千 字 数：526

版 次：01-01页 数：332

开 本：16(185*260)

出 版：电子工业出版社

I S B N ：9787121117312

内容简介

本书从理论与实践相结合的角度，系统介绍了静态、动态应力测量系统的组成、原理及其测量单向应力、组合应力、平面应力和复杂应力的组桥方法；突出了对机器的空间质点位置、载荷谱、残余应力等性能参数测量的应用技术；还重点介绍了振动、噪声、实验模态测试系统的构成，测试方法和数据处理分析的内容；简介了当前测试领域的最新技术，如传感器网络技术、虚拟仪器技术、小波分析法等内容。 本书可作为机械工程类的本科生使用，也可作为机械工程类的研究生及机械工程行业工程技术人员的参考书。

图书目录

绪论（1）

上篇 应变测量——强度测试（7）

第1章 电测法的基本原理和信号的变换（8）

1.1 电测方法的基本原理（8）

1.1.1 非电量测试的研究对象（8）

1.1.2 电测方法的基本原理和测试环节（11）

1.1.3 电测法的主要特点（12）

1.1.4 检测技术的发展方向（12）

1.2 传感器概述（12）

1.2.1 传感器是人感知的延伸（13）

1.2.2 传感器的定义与基本组成（14）

1.2.3 传感器的分类（15）

1.2.4 传感器的发展趋势（16）

1.2.5 传感器网络技术（16）

1.3 电阻式应变片（20）

1.3.1 应变片的基本结构（20）

1.3.2 应变片的工作原理（20）

1.3.3 线应变的单位与国际单位制（22）

1.3.4 应变片的工作特性（24）

1.3.5 应变片的基本特性（26）

1.3.6 应变片的种类（27）

1.3.7 应变片特征参数（32）

1.3.8 黏结剂和应变片的粘贴工艺（33）

第2章 电桥及其应用（36）

2.1 电桥（36）

2.1.1 电桥在测试中的作用及种类（36）

2.1.2 直流电桥的输出（变换原理）（37）

2.1.3 交流电桥（38）

2.1.4 电桥特性（42）

2.2 应变测量的组桥方案（45）

2.2.1 桥接法、半桥接法和全桥接法（45）

2.2.2 桥路温度补偿法原理分析（46）

2.2.3 桥臂系数的概念（46）

2.2.4 拉伸（压缩）载荷的测量方案（47）

2.2.5 弯曲载荷的测量方案（48）

2.2.6 扭矩的测量（50）

2.2.7 测量剪力的布片方案（53）

2.2.8 在拉力和弯曲复合载荷下的“测拉除弯”测量方案（53）

2.2.9 在拉力和弯曲复合载荷下的“测弯除拉”测量方案（56）

2.2.10 拉、弯、扭复合应力下“测扭除拉弯”的测量方案（58）

2.2.11 主应力方向未知的平面应力的测量方案（59）

2.3 应变仪（60）

2.3.1 应变仪的种类（60）

2.3.2 测试装置动态（传递）特性的概念（61）

2.3.3 动态应变仪（63）

2.3.4 静态应变仪（69）

2.4 常用型材结构的复杂应力测试（72）

2.4.1 常用结构型材种类及其受力特点（73）

2.4.2 轴向受力构件及其破坏形式（75）

2.4.3 拉弯构件及其破坏形式（76）

2.4.4 有关桁架结构的基本知识（76）

2.4.5 测量结构型材复杂正应力的布片方案（78）

2.4.6 利用测得的正应力1、2、3和4计算四种应力的大小

（79）

2.4.7 测量型材截面剪应力的布点方案（82）

2.4.8 型材截面上平面应力状态的测点布置（87）

2.4.9 构件强度安全储备系数的计算（87）

2.5 拉力和荷重的测量——拉力和荷重传感器（88）

2.5.1 电阻应变片式拉力和荷重传感器变化原理（88）

2.5.2 传感器的弹性元件（90）

2.5.3 弹性元件的设计（93）

2.5.4 测力传感器的静标定（96）

2.6 扭矩传感器和扭矩测试（99）

2.6.1 测量传动轴扭矩的基本原理（99）

2.6.2 扭矩传感器种类（100）

2.6.3 旋转信号的接触式输出（101）

*2.6.4 旋转信号的非接触式输出——遥测仪器系统（103）

2.6.5 单通道无线传输系统（104）

2.6.6 相位差式扭矩传感器（106）

*2.7 测试和试验的基本程序（109）

2.7.1 编制测试试验大纲（109）

2.7.2 测试试验表格的编制（110）

2.7.3 试验实施（110）

2.7.4 试验总结阶段（111）

第3章 试验结果的基本分析和处理（112）

3.1 动态信号的特点及其频谱分析（113）

3.1.1 确定性信号（113）

3.1.2 非确定性信号（随机信号）（114）

3.1.3 动态信号的频谱分析（115）

3.2 动态周期信号的频谱（117）

3.2.1 傅里叶级数的三角函数表达式（117）

3.2.2 幅频图和相频图（118）

3.2.3 周期信号频谱的特点（122）

3.2.4 傅里叶级数的复指数函数形式（122）

3.2.5 周期信号频谱分析实例（124）

3.3 动态随机信号的频谱分析（125）

3.3.1 傅里叶变换数学表达式（125）

3.3.2 动态随机信号频谱图的特点（125）

3.3.3 随机信号频谱分析的应用实例（126）

3.4 信号的测量误差分析（128）

3.4.1 测量误差分析的目的（129）

3.4.2 与误差有关的术语（130）

3.4.3 误差分类（130）

3.4.4 测量的精密度与准确度（132）

3.4.5 随机误差的正态分布定律（132）

3.4.6 直接测量的误差分析（133）

3.4.7 疏失误差的剔除与拉依达准则（140）

3.4.8 用正态概率纸判别法判断是否存在系统误差（140）

3.4.9　间接测量的误差分析（141）

第4章 静态、动态应力测量的工程应用（142）

4.1 整机质心位置和质量测量（142）

4.1.1 整机质量及其质心的测试方法（142）

4.1.2 称重法测试物体质心坐标公式（144）

4.2 机械钻孔释放法测试残余应力（149）

4.2.1 测量残余应力的意义及其测试方法（149）

4.2.2 测量残余应力专用应变花（150）

4.2.3 钻孔法测量残余应力的基本方法（151）

4.2.4 钻孔法测量残余应力的实例（153）

4.3 载荷谱的测试和疲劳寿命试验（155）

4.3.1 疲劳寿命试验的意义（155）

4.3.2 机器零部件的疲劳积损破坏和疲劳试验（156）

4.3.3 载荷谱的概念及种类（159）

4.3.4 程序加载疲劳试验（161）

4.3.5 程序载荷谱的绘制步骤（162）

4.3.6 单一工况的载荷频次图的绘制（165）

4.3.7 随机载荷过程的平稳性检验（166）

4.3.8 检验或确定载荷的概率分布形（167）

4.3.9 绘制综合载荷累积频次图（169）

4.3.10 累积频次的扩展——工作载荷谱的获得（170）

4.3.11　程序载荷谱的编制（170）

4.3.12 应力谱编制的实例（172）

中篇 振动、试验模态及噪声测试（179）

第5章 振动参数测试（180）

5.1 振动加速度传感器（180）

5.1.1 振动参数测量的内容与振动测试系统的组成（180）

5.1.2 压电效应与逆压电效应（180）

5.1.3 压电式加速度传感器的结构与使用（181）

5.1.4 振动加速度测量系统的基本组成（184）

5.2 电荷放大器与振动信号数据采集系统（185）

5.2.1 电荷放大器的工作原理（185）

5.2.2 振动信号数据采集系统（186）

5.3 振动信号的测量（189）

第6章 实验模态分析（191）

6.1 实验模态分析的测试设备（191）

6.1.1 激振装置（191）

6.1.2 激振器的支撑方式（193）

6.1.3 激励信号频率带宽（194）

6.1.4 冲击力锤（194）

6.1.5 拾振装置（196）

6.1.6 数据采集与分析系统（198）

6.2 实验模态的测试（199）

6.2.1 试验结构的支撑（199）

6.2.2 激励方式（201）

6.2.3 响应点（201）

6.2.4 激励信号的选择（202）

6.3 动态测试后处理（203）

6.3.1 连续信号离散化的过程（204）

6.3.2 采样定理和频率混叠现象（204）

6.3.3 泄漏和窗函数（205）

6.3.4 平均技术（206）

6.3.5 频响函数的估算形式（206）

6.3.6 频响函数的相干函数（207）

6.4 系统（参数）识别（208）

6.4.1 频域方法的模态参数识别（208）

6.4.2 时域方法的模态参数识别（208）

6.5 模态试验在工程中应用的实例（208）

6.5.1 激振器试验——白车身模态试验（208）

6.5.2 力锤试验——车外后视镜固有频率测试分析（214）

第7章 噪声测量（217）

7.1 噪声的基本知识（217）

7.1.1 声级的评估（217）

7.1.2 噪声声级叠加（218）

7.1.3 噪声的计权计量（218）

7.2 噪声测量设备（221）

7.3 噪声测量分析（223）

7.3.1 噪声均值计算（223）

7.3.2 噪声计权对比（223）

7.3.3 车内噪声测量分析（224）

下篇 其他（226）

第8章 其他性能参数测试（227）

8.1 位移测量（227）

8.1.1 电感式位移传感器（227）

8.1.2 电阻应变式位移传感器（228）

8.1.3 光栅式位移传感器（229）

8.1.4 旋转变压器式角位移传感器（232）

8.1.5 位移测量应用实例（233）

8.2 转速测量（235）

8.2.1 测速发电机（235）

8.2.2 光电式转速传感器（236）

8.2.3 磁电式转速传感器（236）

8.2.4 闪频式测速法（237）

8.2.5 转速测量实例（237）

8.3 温度检测与控制技术（239）

8.3.1 温度与温标（239）

8.3.2 温度检测、控制方法综述（240）

8.3.3 温度传感器的分类（241）

8.3.4 热电偶及其测温技术（243）

8.3.5 金属热电阻及其测温技术（247）

8.3.6 热敏电阻（249）

8.3.7 集成温度传感器（251）

8.3.8 红外测温仪与红外热成像仪（252）

8.3.9 温度测控技术简介（253）

8.4 电动机功率测试（255）

8.4.1 测试系统的组成（255）

8.4.2 功率变送器的工作原理（255）

8.4.3 电动机功率测试实例（256）

第9章 虚拟仪器（261）

9.1 概述（261）

9.1.1 虚拟仪器概念（261）

9.1.2 虚拟仪器的发展（261）

9.2 虚拟仪器的构成（262）

9.2.1 虚拟仪器的硬件系统（262）

9.2.2 虚拟仪器的软件系统（264）

9.2.3 虚拟仪器技术的应用（265）

第10章 信号的相关分析和试验结果的回归分析（268）

10.1 时域信号的相关分析（268）

10.1.1 自相关函数（268）

10.1.2 互相关函数（270）

10.1.3 相关系数函数（271）

10.1.4 相关函数的推广（272）

10.1.5 相关函数的工程应用（272）

10.2 小波分析理论简介（274）

10.2.1 短时傅里叶变换（274）

10.2.2 小波函数（276）

10.2.3 连续小波变换（278）

10.2.4 离散小波变换（279）

10.2.5 多分辨率分析（279）

10.2.6 一维Mallat算法（280）

10.2.7 小波包分析（281）

10.2.8 小波分析在信号降噪中的应用（283）

10.3 试验结果的回归分析（285）

10.3.1 回归方程形式的确定（285）

10.3.2 线性回归转换（286）

10.3.3 线性回归方程中常数的估计（287）

10.3.4 回归方程的精度（288）

第11章 传感器在自动控制中的应用（291）

11.1 以发动机为动力驱动的车辆自动控制（291）

11.1.1 汽车控制系统的基本组成（291）

11.1.2 汽车自动控制的范围（293）

11.1.3 发动机电子控制系统（293）

11.1.4 空气流量传感器（296）

11.1.5 电子控制系统ECU（298）

11.2 以电动机作为驱动的机器自动控制（302）

11.2.1 数控机床环境量检测传感器（302）

11.2.2 数控机床位置检测（303）

11.2.3 压力的检测（303）

11.2.4 速度的检测（303）

11.2.5 机械位移和角位移的测量（303）

11.2.6 刀具磨损的监控（303）

11.2.7 霍尔传感器（304）

11.2.8 旋转编码器（305）

11.3 以流体介质为动力驱动的机器或装置的自动控制（307）

11.3.1 全自动牙轮钻机的控制项目（307）

11.3.2 主风压自动控制系统和轴压限制系统（308）

11.3.3 膜片式应变压力传感器（308）

11.3.4 主风压自动控制系统（309）

11.3.5 轴压限制系统的自动控制（311）

附录A 轮次分布表（314）

附录B x2分布表（315）

参考文献（317）

图书前言

“机械工程测试技术”课程属于技术基础课范畴，应在大三学年开设，起到承上启下的作用。

学生刚刚学习完“数理统计”、“概率论”、“材料力学”、“理论力学”、“电工学”等基础课程，这些课程的基本知识都在本课程中有所体现。学习本课程，可以让学生进一步加深对学过的抽象知识的理解与运用；同时本课程又涉及应力、扭矩、振动、外载荷等参数的测量，与专业课紧密相联，可以为下一步学习专业知识打下坚实的基础。

除了机械工程各专业外，还有许多专业，如电子信息工程专业、电子与电气工程专业、测控仪器专业等也都在讲授和研究传感器、测试仪器，相关的专著很多。但我们机械工程行业与他们研究的角度和侧重点不同，他们重在研究设计、制造性能良好的仪器和传感器，偏重于对测试装置的动态响应和仪器动态特性的研究，以及如何编制采样程序和数据分析软件；而我们重在正确选用、使用仪器和相关的数采软件去完成机械工程行业需要测试的各种性能参数，因此偏重于应用技术，正像战士只需知道怎样使用武器去消灭敌人，而不必研究制造枪炮一样；故教材对一些测试仪器的理论和原理删繁就简。

高科技离不开测试技术（如航空航天领域、智能机器人领域），科学实验离不开测试技术，产品设计离不开测试技术，自动控制离不开测试技术，故障诊断离不开测试技术，产品定型离不开测试技术，行业的基础理论研究离不开测试技术，学习国外先进技术离不开测试技术——测试技术在整个课程体系中的位置和作用可见一斑。

参加本书编写的有吉林大学的邵明亮教授（第1章、2.1～2.8节、3.1节、第4章、第5章、8.4节、11.1节、11.3节）、陈向东（3.3节），厦门理工学院副教授李文望（2.7节、第5章、第9章、10.1节）、蓝靛靛（第6章）、于国飞（3.2节）、施刚（8.3节）、蔡建进（10.2节）、欧阳青（11.2节），中国矿业大学的王启广（8.1节、8.2节），集美大学的王云超（10.3节），郑州宇通客车公司的赵登峰（第7章）。本书由邵明亮和李文望担任主编，由邵明亮统稿。厦门大学郭隐彪教授在百忙中审阅了此书，并提出了宝贵的修改意见。本书在编书过程中，还受到刘汉义、洪汉池老师和吴金华同学的大力协助，在此一并表示衷心的感谢！

书中标以“*”的章节，视学时数可以适当删减。

本书在编写过程中参考了有关的教材、专著、网络和论文，在此对相关作者表示衷心的感谢。限于学识、水平和经验，本书存在的不足和纰漏望同行专家不吝赐教。

本书获厦门理工学院教材出版基金资助。

图书信息6

书名：机械工程测试技术

书号：9787302222750

作者：韩建海、尚振东、郭爱芳等

定价：29.8元

出版日期：2010-5-1

出版社：清华大学出版社

内容简介

本书主要介绍了与机械工程相关的测试技术的基本概念、基础理论和应用技术。全书围绕测试系统的组成，讲述了常用传感器的原理与应用、测试信号调理电路、信号分析与处理、计算机测试系统、测试系统的特性、测试系统的干扰及其抑制、机械工程中常见量的测试等内容。

本书以典型案例教学为主线，贯穿整个理论教学和实验教学的全过程，强化工程实际应用，突出学生能力培养，重点介绍如何根据具体测试任务制定和优化测试方案、恰当选择器件和部件、合理设计测试系统各模块、构建满足特定功能和技术指标的测试系统、正确处理测试数据等，力求体现先进性、实用性，注意反映当今测试技术发展的新成果和新动向。

本教材适应普通高等院校机械类、近机械类各专业测试技术课程使用，同时可供有关工程技术人员参考。

前言

教育部高等学校机械设计制造及其自动化专业教学指导分委员会于2007年会同中国机械工程学会、清华大学出版社组成“中国机械工程学科教程研究组”。研究组构造了机械工程本科专业教育的知识体系和框架，建立了良好的课程知识体系，出版了《中国机械工程学科教程》。

本书采用测试知识边界再设计的方法，根据机械类、近机械类专业“测试技术”教材大纲编写，体现了《中国机械工程学科教程》中的思想，是“中国机械工程学科教程配套系列教材编审委员会”的立项项目。

本书定位为面向普通院校机械类、近机械类各专业测试技术课程的教材。按照应用型高级人才的培养目标和强化工程实际应用能力培养的要求，本书更加注重测试技术的系统应用，从工程应用角度审视信号测试的整体问题。随着测试技术的发展，许多测试器件都已商品化，而无需重新设计。因此，尽量删减元器件的内部工作原理，而将测试方案的制定和优化、器件的选择和应用等内容作为重点进行讲解。

本书以学生能力培养为目标，组织安排相关的教学内容，以典型工程实际案例教学为主线，贯穿整个理论教学和实验教学的全过程。在内容的编排上遵循由浅入深、由具体到抽象、循序渐进的规律。按传感器、调理电路、信号分析与处理、测试系统特性等顺序安排内容，依次对测试系统各组成部分的原理、功能、应用等做了介绍，重点放在原理和应用，然后针对机械工程中常见的被测量的测试方法进行讲解，使教材的整体章节系统与工程实际中的测试系统紧密地结合起来。在内容的具体编写上，立足于测试技术理论知识和工程实际应用的恰当结合，强化工程实际应用，内容全面、丰富，重点突出，层次清楚，既注重基础理论，又强调知识的综合应用，力求体现先进性、实用性，注意反映当今测试技术发展的新成就和新动向。

全书共分8章。首先从我们身边的测试技术谈起，介绍了测试系统的基本概念、基础理论和应用技术，然后围绕着测试系统的组成，讲述了常用传感器的原理与应用、测试信号调理电路、信号分析与处理、计算机测试系统、测试系统的特性、测试系统的干扰及其抑制、机械工程中常见量的测试等内容，每章均附有习题。

本书由河南科技大学的教师编写。第1章由韩建海执笔，第2、5章和8.3节、8.4节由郭爱芳执笔，第4章和第6章由尚振东执笔，第3章由王恒迪执笔，第7章由韩红彪执笔，8.1节、8.2节由蔡海潮执笔，马伟在大纲制定、内容安排、实验教学等方面做了大量工作。全书由韩建海、马伟担任主编，负责统稿，尚振东、郭爱芳、王恒迪和韩红彪担任副主编，协助统稿。

全书由清华大学的王伯雄教授主审。王教授对书稿的编写提出了不少宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢。

本书在编写过程中参阅了同行专家学者和一些院校的教材、资料和文献，在此向文献作者致以诚挚的谢意。由于编者水平有限，书中难免存在不足之处和错误，敬请广大读者不吝指正。

编者

2010年4月

目录

目录

CONTENTS

第1章绪论

1.1测试技术概述

1.2测试系统的组成

1.3测试技术的发展趋势

1.4本书主要内容和学习要求

习题与思考题

第2章传感器

2.1传感器概述

2.1.1传感器的组成与分类

2.1.2传感器的选择

2.2能量控制型传感器

2.2.1电阻式传感器

2.2.2电容式传感器

2.2.3电感式传感器

2.3能量转换型传感器

2.3.1压电式传感器

2.3.2磁电式传感器

2.3.3热电偶传感器

2.4光电传感器

2.4.1光电器件

2.4.2光纤传感器

2.4.3光栅传感器

2.4.4电荷耦合器件

2.4.5红外传感器

2.5半导体传感器

2.5.1霍尔传感器

2.5.2气敏传感器

2.5.3湿敏传感器

2.6项目设计实例

习题与思考题

项目设计

第3章信号转换与调理

3.1信号转换与放大

3.1.1信号转换

3.1.2信号放大

3.2测量电桥

3.2.1直流电桥

3.2.2交流电桥

3.3调制与解调

3.3.1调幅及其解调

3.3.2调频及其解调

3.4滤波器

3.4.1滤波器的分类

3.4.2滤波器的特性

3.4.3RC有源滤波器

3.4.4恒带宽滤波器与数字滤波器简介

3.4.5应用MATLAB设计和分析滤波器

3.5项目设计实例

习题与思考题

项目设计

目录

第4章测试信号分析与处理

4.1概述

4.1.1信号的概念和分类

4.1.2信号分析

4.2信号的时域分析

4.2.1信号的运算

4.2.2信号的波形变换

4.2.3信号的时域统计参数

4.2.4相关分析

4.3信号的频域分析

4.3.1周期信号及其频谱

4.3.2非周期信号及其频谱

4.3.3功率谱分析

4.4数字信号分析与处理

4.4.1采样与采样定理

4.4.2离散傅里叶变换(DFT)及其快速算法（FFT）

4.4.3FFT应用中的若干问题

4.5现代信号分析方法简介

4.6项目设计实例

习题与思考题

项目设计

第5章测试系统特性分析

5.1测试系统概述

5.1.1线性系统及其主要性质

5.1.2测量误差

5.2测试系统的标定

5.3测试系统的静态特性

5.3.1测试系统的静态数学模型

5.3.2测试系统的静态特性参数

5.4测试系统的动态特性

5.4.1测试系统的动态数学模型

5.4.2测试系统动态特性参数的测量

5.4.3实现不失真测量的条件

5.4.4负载效应

5.5测试系统的抗干扰设计

5.5.1电磁干扰

5.5.2屏蔽、接地与隔离设计

5.5.3电源干扰的抑制

5.6项目设计实例

习题与思考题

项目设计

第6章计算机测试系统

6.1计算机测试系统的组成

6.2微处理器及其选择

6.3嵌入式计算机测试系统

6.3.1微处理器

6.3.2数据采集系统

6.3.3软件设计

6.4虚拟仪器测试系统

6.4.1虚拟仪器概述

6.4.2信号调理器和数据采集卡

6.4.3软件开发平台

6.4.4LabVIEW中的信号分析与处理工具箱

6.4.5LabVIEW在滤波器设计和分析中的应用

6.5常用数据处理算法

6.5.1概述

6.5.2常用数据处理算法

6.6设计项目

习题与思考题

项目设计

第7章机械工程中常见量的测量

7.1力、扭矩测量

7.1.1拉压力传感器

7.1.2压力传感器

7.1.3扭矩传感器

7.1.4力、应力和压力测试系统的标定

7.2位置、位移等的测量

7.2.1限位开关

7.2.2接近开关

7.2.3物位传感器

7.2.4位移传感器

7.3温度测量

7.3.1温度测量方法

7.3.2温度传感器分类

7.3.3常见温度传感器

7.3.4温度传感器的选择

7.3.5温度传感器的应用

7.3.6温度测量系统的标定

7.4振动量的测量

7.4.1概述

7.4.2振动测量方法

7.4.3振动量的测量系统

7.4.4常见的振动传感器

7.4.5加速度传感器的选择

7.4.6振动测量的应用

7.5项目设计实例

习题与思考题

项目设计

第8章机械设备故障诊断技术

8.1概述

8.1.1机械故障诊断的内容

8.1.2机械故障诊断技术

8.2声发射诊断技术

8.2.1声发射原理

8.2.2声发射技术

8.2.3声发射信号的处理方法

8.2.4声发射检测仪器

8.3滚动轴承的故障诊断

8.3.1滚动轴承故障的检测方法

8.3.2滚动轴承故障的振动诊断

8.3.3滚动轴承故障的声发射诊断

8.4项目设计实例

习题与思考题

项目设计

参考文献

部分章节

第1章绪论机械工程测试技术第1章绪论1. 理解测试与测试技术的概念； 2. 掌握测试系统的组成和测试技术的发展趋势； 3. 了解本课程的主要内容与学习方法。测试技术属于信息科学范畴，是信息技术三大支柱（测试控制技术、计算机技术和通信技术）之一。测试技术是用来检测和处理各种信息的一门综合技术，在科学研究、工业生产、医疗卫生、文化教育等各个领域都起着相当重要的作用。本章主要介绍测试技术的基本概念，包括测试技术和测试系统； 介绍了测试技术的应用和发展趋势、测试系统的组成； 同时简要介绍了本书的主要内容、编写特点和学习要求。1.1测试技术概述1. 生活中的测试技术测试技术并不神秘，在我们生活中，就会遇到许多应用测试技术的实例。例如： 电子血压计中人体血压和心跳的测量、全自动洗衣机中衣服的重量和水位的测量、指纹门锁中对人手指纹的检测、电子体温计对人体温度的检测、电冰箱和电饭煲中的温度测试、数码相机中的自动对焦、自动门的人体检测、超市中商品的条形码扫描、汽车中的燃料量和速度测试等，不胜枚举。相信随着科学技术的发展和人们对物质文化生活需求的增长，运用测试技术的机电产品，将在我们的日常生活中扮演更加重要的角色。2. 计量、测量、试验和测试为了准确理解测试技术的概念，需要先搞清楚下面几个密切关联的基本概念。计量（metrology）是实现单位统一、量值准确可靠的活动（JJF—1001—1998通用计量术语及定义4.2）。测量（measurement）是指以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程。一个完整的测量过程必定涉及被测对象、计量单位、测量方法和测量误差四要素。试验（test）是对未知事物探索认识的过程。测试（measurement and test）是测量和试验的综合。工程测试可分为静态测量和动态测试。静态测量是指不随时间变化的物理量的测量，例如抽样测量辊压后钢板厚度的尺寸。动态测试是指随时间变化的物理量的测量，例如数控辊压机中，为保证生产出厚度合格的钢板，作为调整滚轮间距的依据，对加工出的钢板进行的实时连续测量。本书主要是关于如何用技术的手段实现动态测试，涉及测试原理、测试方法、测试系统、测试数据处理等。3. 测试技术测试技术（measurement and test technique）是测量和试验技术的统称,是关于将被测量转换为可检测、传输、处理、显示或记录的量，再与标准量比较的过程技术。人类认识和改造客观世界是以测试为基础的，进入以知识经济为特征的信息时代后，测试控制技术、计算机技术与通信技术一起构成了现代信息的三大基础。测试技术的水平在相当程度上影响着科学技术发展的速度和深度。许多新的发明制造都与测试技术的创新分不开。科学技术上的某些突破，也是以某一测试方法的突破为基础的。在现代科学研究和新产品设计中，为了掌握事物的规律性，人们需测试许多有关参数，用以检验是否符合预期要求和事物的客观规律。我们的祖先很早就设计出计时仪器——日晷。17世纪开普勒发明的望远镜可观测到数亿天体。利用现代航天、遥感、遥测技术，处在数万米高空的测试设备，能够识别地面1m2的平面轮廓； 扫描隧道电子显微镜的分辨力达0.1nm。这些强有力的观测工具在为人类揭开物质世界奥秘的同时，也对电子技术、材料科学的发展做出了突出贡献。机械工程领域中的科学实验、产品开发、生产监督、质量控制等，都离不开测试技术。作为自动化或控制系统中的一个环节，在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用。工业自动化生产过程中，为了保证正常、高效的生产，对生产过程自动化的程度提出了愈来愈高的要求，无论是产品的性能、品质参数还是加工过程中的在线测量，以及产品的包装等。例如数控机床中为了精确控制主轴转速，需要对机床主轴转速进行测试。机器人为了获得手臂末端在作业空间中的位置、姿态和手腕作用力等信息，需要对各个关节的位移、速度和手腕受力进行实时的测试。自动生产线上常需应用测试技术对零件进行分类和计数。图1.1为机械工程中几种典型的测试技术应用例子。图1.1机械工程中几种典型的测试技术应用例子（a） 机器人中的力、角度等的测试； （b） 自动生产线上的零件计数器； （c） 齿轮故障测试系统图1.1（续）测试技术的应用涉及每一个工程领域。本书主要以机械工程领域中各种物理量的检测为研究对象和教学案例，来讲解各种物理量的测量原理和测量信号的分析处理方法。1.2测试系统的组成1. 测试系统与测试信号对被测量的测试需要由一套专门的设备来完成。完成对被测量测试的专门设备称为测试系统。测试系统是通过某种技术方法，从被测对象的运动状态中提取所需的信息。这个信息从物理的角度讲，是以某种信号的形式反映出来的。信息本身不具有能量及物质，信息的传递必须借助于某种中间媒介，而这个包含特定信息的媒介即为信号。信号一般表现为声、光、电、磁等物理量。在工程实际中，测试系统包括信号的获取、加工、处理、显示、反馈、计算等，因此测试系统对被测参量测试的整个过程都是信号的流程。2. 测试系统的组成测试系统可以是某个大型设备中的一部分，例如图1.1（a）所示的机器人力、角位移测试系统是机器人系统中的一部分。测试系统也可以是专门研制的一种测试仪器，例如图1.1（b）所示生产线上的零件计数器。测试系统还可以是一系列仪器的组合，例如图1.1（c）所示的齿轮故障测试系统。虽然测试系统可大可小，其组成仪器可多可少，但都由一些最基本的、功能相同的部分所组成。机器人中的力测试系统由传感器（力传感器）、中间调理电路（整形电路等）和数据输出器件（数据线等）组成。齿轮故障测试系统由传感器（压电传感器）、中间调理电路（电荷放大器、信号调理器、数据采集器等）和信号分析、处理、显示单元（计算机）等组成。可见，测试系统一般主要由传感器、中间调理电路、显示存储和输出装置三部分组成。这三部分及其与被测对象之间的关系如图1.2所示。图1.2测试系统的组成传感器是“感知”被测量信息的工具，就像人们为了从外界获取信息，必须借助的感觉器官一样。传感器是将外界信息按一定规律转换成电量的装置，它是测试系统的首要环节。传感器的输出信号一般很微弱，需要通过滤波、放大、调制解调、阻抗变换、线性化、将电阻抗变换为电压或电流等。调理电路将传感器输出的信号转换成便于传输处理、适于观察记录的信号。这个环节常用的模拟电路是电桥电路、相敏电路、测量放大器、振荡器等； 常用的数字电路有门电路、各种触发器、A/D和D/A转换器等。调理电路环节有时可能是许多仪器的组合，有时也可能仅有一个电路板。输出（显示记录）装置的作用是将调理电路输出的电信号指示或记录下来，以供人们观察或进一步分析处理，或将测试结果输出，供后级系统使用。动态测试在现代测试中占了很大的比重，它常常需要对测得的信号进行分析和处理，从原始的测试信号中提取表征被测对象某一方面本质信息的特征量，以利于对被测对象作更深入的了解。测试信号携带的信息中，既有人们需要的信息，也含有人们不感兴趣的成分（干扰噪声），测试工作的任务就是剔除干扰噪声，提取有用信息。信号分析与处理单元常采用的仪器有频谱分析仪、波形分析仪、实时信号分析仪、快速傅里叶变换仪等，计算机技术在信号处理中已被广泛应用。1.3测试技术的发展趋势进入21 世纪以来，科学技术的高速发展，新工艺、新材料、新的制造技术催生了新的一代电子元器件，同时也促使测试技术产生了新的发展趋势。1. 新型传感器不断涌现自然科学研究的新成果不断丰富着测试技术的设计思想。新型测量问题的不断出现和最终解决有赖于传感原理和传感器研究的创新。综合目前国内外的研究状况，该领域大致有两方面主要工作： 研究开发全新传感原理和传感器； 深入研究和改进已有的传感原理和传感器，以获得更好的性能。前者如近年来获得广泛关注的基于MEMS工艺的集成多参数传感器、耐高温压力传感器、微惯性传感器、光纤传感器等； 后者如电容、电感、电涡流、光栅尺、磁栅尺、观测型扫描电镜、激光干涉仪等传统传感器的深入原理研究和性能改进措施。新材料技术的发展，特别是半导体、陶瓷、光导纤维、磁性材料，以及所谓的“智能材料”（如形状记忆合金、具有自增殖功能的生物体材料等)的开发，不但使可测量大量增多，而且使得传感器从结构型为主转向以物性型为主。2. 测试系统性能不断提高新型传感器的发明、各种先进的数字信号处理技术的应用、新材料和新工艺的使用，将测试系统的准确度、分辨率、灵敏度、线性度和测量效率提高了好几个数量级。例如工业参数测量仪器的测量准确度普遍提高到0.02%以上。测量和控制范围也大幅度提高，如电压测量范围从10-9V到106V，电阻测量范围从超导到1014Ω，频率测量范围最高达1010Hz，温度测量范围则从绝对零度到1010℃ 等。Agilent公司的PSA 频谱分析仪的测量灵敏度高达-169dBm(接近物理界热噪声-174dBm,dBm为相对于1mW的分贝数)，PNA网络分析仪的动态范围高达143dB。随着微型计算机时钟频率的大幅度提高，与全硬件控制的实时性的差距越来越小。微/纳米技术作为当前发展最迅速、研究广泛、投入最多的科学技术之一，被认为是当前科技发展的重要前沿。在该科技中，微/纳米的超精密测量技术是代表性的研究领域，也是微/纳米科技得以发展的前提和基础。在微/纳测量领域，基础问题包括纳米计量、纳米测量系统理论与设计、微观形貌测量等方面。涉及的重要工程测量问题有： 面向MEMS和MOEMS的微尺度测量、面向22～45nm极大规模集成电路制造的测量等。超大尺寸测量的主要任务是获取与评价大型和超大型装备与系统制造过程中机械特性和物理特性等信息，分析影响制造性能的要素与机理，为提升制造能力与水平提供科学依据。在超大尺寸测量领域内的共性基础问题包括距离测量原理、超大尺寸空间坐标测量、超大尺寸测量的现场溯源原理与方法。代表性研究方向和重要测量问题如： 大尺寸、高速跟踪坐标测量系统，车间范围空间定位系统(WPS)，GPS在超大机械系统中的应用关键技术； 数字造船中的结构尺寸、容积测量，飞机制造中形状尺寸测量，超大型电站装备和重机装备制造中的测量，面向大型尖端装备制造的超精密测量等。3. 测试系统的智能化和自动化程度不断提高微处理器在测试系统普遍采用，这不仅简化了硬件结构、缩小了体积及功耗、提高了可靠性、增加了灵活性，而且使仪器的智能化和自动化程度更高。微电子学、微细加工技术和集成化工艺等方面的进展，为这一发展趋势提供了巨大推动力。多核处理器技术成为仪器技术发展的助推剂。越来越多的仪器选用以通用软件和通用芯片为平台，采用通用商业软件和基于军用标准的软件，用通用软件代替仪器内部操作软件，易于与通用办公室应用软件连接，充分发挥其效能。涌现出将传感器、调理电路，甚至微处理器集成在一起的智能传感器，各种集成调理电路芯片不断面市，新型显示记录装置的智能化和自动化程度也不断提高。许多原本要用多台仪器实现的功能，现在可以通过集成在一台仪器内甚至一个芯片上的智能化仪器完成。传统的机械制造系统中，制造和检测常常是分离的。测量环境和制造环境不一致，测量的目的是判断产品是否合格，测量信息对制造过程无直接影响。现代制造业已呈现出和传统制造不同的设计理念和制造技术，测试技术从传统的非现场、“事后”测量，进入制造现场，参与到制造过程，实现现场在线测量。现场、在线测量的共同问题包括非接触快速测量传感器的研制与开发、测量系统及其控制、测量设备与制造设备的集成等方面。近年来数字化测量的迅速发展为先进制造中的现场、非接触测量提供了有效解决方案，多尺寸视觉在线测量、数码柔性坐标测量、机器人测量机、三维形貌测量等数字化测量原理、技术与系统的研究取得了显著的研究成果，并获得成熟的工业应用。4. 测试及仿真软件在仪器中广泛应用随着计算机的运算速度和处理数据能力的不断增加，以及计算机仿真技术的广泛应用，仪器的硬件和测试软件及仿真软件的结合越来越紧密。通过硬件的模块化设计，并配以不同的软件，从而形成不同功能的仪器和不同的测试解决方案。软件无线电的概念已有了全新的解释和现实的应用，例如，利用计算机强大的数学运算和数据处理能力将大量的数字信号处理功能和数据分析功能充分展现在计算机软件之中，通过与不同的数据采集前端相结合，组合出不同功能的信号分析仪。同时，其捕获的信号和数据分析的结果可以作为EDA仿真软件的数据输入来源，用于驱动ADS 高级设计仿真软件进行部件及系统级仿真； 从而实现了测量域和仿真域的有机结合，在设计、仿真和验证之间架起了桥梁，从而加速设计，提高设计质量，完善系统及部件的半实物仿真手段，达到迅速拓展满足需要的测量解决方案的目的。5. 虚拟仪器技术成为测试系统新的技术规范不断革新的计算机技术从各个层面上影响着、引导着各行各业的技术革新。基于计算机技术的虚拟仪器技术正以不可逆转的力量推动着测试技术的发展。机械测试类仪器的“有界无限”统一模型被建立。所谓“有界无限”是指“领域测试”是一个“界”，只要在这个“界”内，同类测试的功能或仪器都将被包含或可添加到这一系统中。基于这一模型理论，对测试功能虚拟控件进行多次、深度集成制造，便可由上述模型演变成为一个“有界无限”、包含大量测试仪器并可实际使用的复杂、巨型虚拟测试仪器库。这是一个复杂的功能测试系统，同时也是一个开放的系统。对于它已有的资源可以立即满足测试的要求，它还没有的资源可以很快地在模型内自动生成或开发，从而可以继续满足新的测试需求。通过这一模型的建立，将使传统仪器的“单机”概念消失，代之而起的是经多次、深度集成制造而成的大型“仪器库”。6. 信息融合技术是现代测试技术出现的新特点多传感器测量及测量信息融合技术是现代测试技术出现的新特点。现代复杂机电系统涉及信息多，测量信息量大，传感器数量较多，多源巨量信息分析评估困难，需借助数据融合理论进行处理，多传感器测量应用中的数据融合技术正逐渐成为提升测试系统性能的关键技术之一。7. 测试系统对外开放性不断提高现代测试系统通常都具备扩展接口，方便扩展和对外通信。新技术的应用，尤其是Internet和Intranet技术、现场总线技术、图像处理技术和传输技术以及自动控制、智能控制的发展和应用，使得现代测试仪器不断地朝着网络化发展。借助于网络技术的应用，可将不同地点的不同仪器、仪表联系在一起，实施网络化测量、数据的传输与共享、故障的网上诊断以及技术的网络化培训等。以美国为首的用户和仪器厂商近年来提出了一种新的测试仪器理念和技术——NxTest，它是基于局域网（LAN）的模块化合成仪器(synthetic instrument)。网络化的测试技术是方兴未艾的物联网技术的重要基础之一。 1.4本书主要内容和学习要求测试技术是一门面向工科类各相关专业的学科基础课，是综合应用相关课程的知识，解决科研、生产、国防建设所面临的工程测试问题的课程。该课程对培养学生的实验能力、创新能力等方面有重要作用。本课程所研究的对象是机械工程动态测试中常用的传感器、信号调理电路、信号分析与处理、测试系统特性、计算机测试系统与虚拟测试系统和机械故障诊断等内容。本书共分8章。第1章为绪论； 第2章传感器主要讲述传感器的概念、组成和分类，讲解了常用传感器的工作原理和应用； 第3章信号转换与调理讲解测试信号的转换、放大及滤波电路的工作原理和应用； 第4章测试信号分析与处理讲解了测试系统中常用的信号分析方法和处理方法； 第5章测试系统特性分析讲解了测试系统的标定方法和特性指标； 第6章计算机测试系统讲解了基于计算机技术的测试系统的组成和特点，以及虚拟测试系统的基本构成和特点； 第7章机械工程中常见量的测量介绍了机械工程中基本的常见量的测量； 第8章机械设备故障诊断技术以部分机械设备为例讲解了故障诊断技术。本书以案例和实验为主线，由浅入深地阐述测试技术的基本原理和应用，并将重点落实在应用上，相关内容围绕具体的测试项目进行讲解，重视图解，每章后都有基于“能力驱动”的习题和思考题，并提出测试项目供读者设计。本课程实践性很强，为使读者巩固和加深所学的基础知识，提高解决测试问题的能力，应结合实验学习。通过本课程的学习，学生应做到： （1） 掌握测试技术的基本理论； （2） 掌握常用传感器及其调理电路的工作原理、性能，并能合理地选用； （3） 熟练掌握测试系统静、动态特性的评价方法和实现不失真测试的条件； （4） 具有设计测试方案、分析和处理测试信号的能力。习题与思考题1.1按照自己的理解，简述计量、测量、试验、测试概念的异同点。1.2除了文中提到的实例外，我们身边的家用电器中还有哪些用到了测试技术？1.3测试系统包括哪些组成部分？除了文中提到的实例外，举出测试系统是一个设备组成部分的实例和若干设备组成一个测试系统的实例。1.4结合自己的专业，谈谈测试技术的作用。