机械工程测试技术

本书为“十三五” 国家重点出版物出版规划项目——现代机械工程系列精品教材, 普通高等教育“十一五” 规划教材。 全书共十章。首先介绍机械测试信号分析和测量系统的基本特性等测试技术基础知识; 接着介绍机械工程中常见的参数式传感器及其应用和发电式传感器及其应用; 然后对近年来在机械工程测试中应用比较广泛的光电检测技术、无损检测技术、计算机测试技术进行专门介绍; 后, 从系统角度介绍了测试系统的设计方法, 并介绍了机械工程中一些典型测试系统的设计实例。 本书可作为机械工程学科各专业本科生的教材, 也可供相应专业工程技术人员参考。

第3版前言
第2版前言
第1版前言
1绪论1
1.1课程的意义及目的1
1.1.1本课程的意义1
1.1.2本课程的目的2
1.2测试方法的分类与系统组成4
1.2.1测试方法的分类4
1.2.2测试系统的组成5
1.3测试技术的发展6
1.3.1传感器技术的发展6
1.3.2计算机测试技术的发展8
1.4本课程的研究内容11
思考题与习题11
2机械测试信号分析12
2.1信号的表示与分类12
2.1.1信号的表示12
2.1.2信号的分类13
2.2信号的时域分析14
2.2.1时域信号特征参数14
2.2.2时域相关分析15
2.3信号的频谱分析17
2.3.1周期信号的频谱分析18
2.3.2非周期信号的频谱分析22
2.3.3随机信号的频谱分析27
2.4信号的时频分析30
2.5机械信号的测量误差与信号预处理33
2.5.1测量误差及其分类33
2.5.2信号的预处理35
思考题与习题36
3测量系统的基本特性38
3.1测量系统的静态特性38
3.2一般测量系统的动态特性41
3.2.1线性定常系统及其基本特性41
3.2.2测量系统频率响应函数43
3.3典型测量系统的动态特性44
3.3.1理想测量系统的动态特性44
3.3.2一阶测量系统的动态特性46
3.3.3二阶测量系统的动态特性47
3.4动态测量误差及补偿49
3.4.1测量系统的动态测量误差49
3.4.2动态测量误差的补偿方法52
思考题与习题54
4参数式传感器及其应用55
4.1电阻式传感器55
4.1.1电阻应变式传感器56
4.1.2热电阻式传感器60
4.1.3电阻式传感器的直流电桥调
理技术62
4.1.4电阻式传感器的应用66
4.2电感式传感器68
4.2.1电感式传感器工作原理68
4.2.2交流信号的调理技术71
4.2.3电感式传感器的应用76
4.3电容式传感器79
4.3.1电容式传感器工作原理79
4.3.2电容式传感器的应用82
4.4电涡流传感器84
4.4.1电涡流传感器工作原理84
4.4.2电涡流传感器的信号调理86
4.4.3电涡流传感器的应用87
思考题与习题90
5发电式传感器及其应用91
5.1压电式传感器91
5.1.1压电效应与压电材料91
5.1.2压电元件及其等效电路92
5.1.3压电传感器的调理电路93
5.1.4压电式传感器的应用95
5.2磁电式传感器98
5.2.1磁电式传感器基本原理及测量电路98
5.2.2磁电式传感器的应用99
5.3霍尔传感器101
5.3.1霍尔效应和霍尔传感器101
5.3.2霍尔元件的测量电路和误差补偿102
5.3.3霍尔传感器的应用104
5.4热电偶传感器105
5.4.1热电偶工作原理106
5.4.2热电偶基本定律107
5.4.3热电偶冷端温度补偿108
5.4.4热电势的测量109
5.4.5热电偶的分类及应用110
5.5红外探测器111
5.5.1红外探测器基本工作原理112
5.5.2红外线探测器的应用113
思考题与习题115
6光电检测技术117
6.1光电检测器的工作原理与性能比较117
6.1.1常用光电检测器的工作原理118
6.1.2光电检测器性能比较121
6.2典型光电检测方法及系统应用122
6.2.1光源及其特性123
6.2.2非相干光电检测方法及应用124
6.2.3相干光电检测方法及应用129
6.3固态图像传感器及其应用131
6.3.1固态图像传感器测量原理131
6.3.2固态图像传感器的应用133
6.4光纤传感器测量技术135
6.4.1光纤传感器基本原理135
6.4.2光纤传感器的应用137
思考题与习题138
7无损检测技术139
7.1超声波检测技术139
7.1.1超声波检测技术简介139
7.1.2超声波无损检测原理140
7.1.3超声波无损检测的应用142
7.2工业CT检测技术143
7.2.1工业CT成像技术简介143
7.2.2工业CT工作原理144
7.2.3工业CT检测系统的应用145
7.3磁粉检测技术146
7.3.1磁粉检测技术简介146
7.3.2磁粉检测技术原理147
7.3.3磁粉检测技术的应用148
7.4渗透检测技术149
7.4.1渗透检测技术简介149
7.4.2渗透检测技术原理150
7.4.3渗透检测技术的应用150
7.5其他技术在无损检测中的应用151
7.5.1电涡流传感器在无损检测中的应用151
7.5.2霍尔传感器在无损检测中的应用152
7.5.3红外技术在无损检测中的应用153
思考题与习题154
8计算机测试技术155
8.1数据采集技术156
8.1.1模拟信号的数字化处理156
8.1.2数据的采集与保持158
8.1.3A-D转换器类型及性能指标160
8.1.4A-D通道方案的确定161
8.2智能仪器164
8.2.1智能仪器的硬件结构164
8.2.2智能仪器的软件功能166
8.2.3智能仪器的自动测量功能167
8.2.4智能传感器169
8.3虚拟仪器170
8.3.1虚拟仪器的概念170
8.3.2虚拟仪器的体系结构171
8.3.3虚拟仪器软件的开发环境173
8.3.4虚拟仪器设计举例175
8.4计算机测试系统设计举例176
思考题与习题179
9测试系统设计180
9.1测试系统设计的基本原则180
9.1.1测试系统基本架构180
9.1.2测试系统设计的基本原则及步骤183
9.2测试系统的精度设计186
9.2.1测试系统的误差传递186
9.2.2测试系统的误差分配与校核188
9.3信号的放大与滤波环节设计189
9.3.1信号放大环节设计190
9.3.2信号滤波环节设计191
9.4测试系统的抗干扰设计195
9.4.1干扰因素及传播途径195
9.4.2常用抗干扰技术196
思考题与习题199
10典型测试系统设计实例201
10.1应变测量案例201
10.1.1应变测量方法简介201
10.1.2塔式起重机结构强度测试206
10.2温度测量案例209
10.2.1温度测量方法简介209
10.2.2高速机车轴温测试系统210
10.3位移测量案例215
10.3.1位移测量方法简介215
10.3.2润滑油膜厚度光纤测试系统216
10.4噪声测量案例221
10.4.1噪声测量方法简介221
10.4.2汽车悬架减振器异响声分析226
10.5结构模态分析案例230
10.5.1模态分析方法简介230
10.5.2机床模态分析实例234
10.6旋转机械的网络化监测诊断237
10.6.1设计任务237
10.6.2网络化监测诊断系统方案237
10.6.3传感器组238
10.6.4CPCI采集监测单元240
10.6.5网络数据库242
10.6.6网络化监测诊断软件平台242
参考文献245