機械測試系統原理與應用（簡體書）

《機械測試系統原理與應用》全面系統地論述了測試系統及其基本特性，測試系統中的傳感器，測試系統中的數據采集，信號分析與數據處理，振動測試系統，噪聲測試系統，應變測試系統，力、轉速、轉矩及功率測量系統，壓力測量系統，流量測量系統。為了使讀者對測試系統有一個“一體化”的瞭解，測量傳感器分散在各測量系統中予以介紹。
《機械測試系統原理與應用》可作為高等院校“機械工程及自動化”“機械設計”“機械電子工程”“車輛工程”“測試技術與儀器”“能源動力”和其他相近專業的教材，也可供從事測試技術的科技人員參考。

《普通高等教育"十一五"國家級規劃教材:機械測試系統原理與應用》可作為高等院校“機械工程及自動化”“機械設計”“機械電子工程”“車輛工程”“測試技術與儀器”“能源動力”和其他相近專業的教材，也可供從事測試技術的科技人員參考。

前言
緒論
0．1測試技術的任務和重要性
0．2測試過程和測試系統的組成
0．3課程的對象和要求

第1章測試系統及其基本特性
1．1測試系統的組成
1．2測試系統的數學描述
1．3線性系統的主要特性
1．4測試系統的靜態特性
1．4．1靜態傳遞方程與定度曲線
1．4．2靈敏度
1．4．3線性度
1．4．4回程誤差
1．4．5穩定性
1．5測試系統的動態特性
1．5．1測試系統動態傳遞特性的頻域描述
1．5．2測試系統動態傳遞特性的時域描述
1．5．3測試系統動態特性參數的識別
1．6測試系統的級聯
1．7測試系統不失真傳遞信號的條件
習題
參考文獻

第2章測試系統中的信號分析
2．1信號的分類
2．1．1信號的概念及其描述方法
2．1．2信號分類
2．1．3信號分析中的常用函數
2．2信號的時域統計分析
2．2．1均值
2．2．2均方值
2．2．3方差
2．3信號的幅值域分析
2．3．1概率密度函數
2．3．2概率分佈函數
2．4信號的頻域分析
2．4．1週期信號的頻譜
2．4．2非週期信號的頻譜
2．4．3隨機信號的頻譜
2．5信號的相關分析
2．5．1相關函數
2．5．2相關函數的性質
2．5．3隨機信號的相關函數與其頻譜的關係
2．6卷積
2．6．1含有單位脈衝函數δ（t）的卷積
2．6．2時域卷積定理
2．6．3頻域卷積定理
2．6．4卷積與相關之間的關係
習題
參考文獻

第3章測試系統中的數據采集與處理
3．1數據采集原理
3．1．1採樣定理
3．1．2量化
3．1．3編碼
3．2數據采集系統
3．2．1數據采集系統的基本組成
3．2．2數據采集系統的主要性能指標
3．2．3數據采集系統的結構形式
3．3信號調理原理
3．3．1放大
3．3．2濾波
3．3．3隔離
3．4數字信號處理
3．4．1離散傅裡葉變換
3．4．2快速傅裡葉變換（FFT）
3．4．3基於DFT的數字信號處理
3．4．4FFT分析儀簡介
3．5數字信號處理中的若干問題
3．5．1FFT的譜分析極限
3．5．2頻率混疊現象及其抑制
3．5．3信號的截斷與洩漏
3．5．4常用窗函數及其特性
習題
參考文獻

第4章振動測試系統
4．1測振傳感器
4．1．1壓電式加速度傳感器
4．1．2電阻應變式與壓阻式加速度傳感器
4．1．3磁電式速度傳感器
4．1．4渦流式位移傳感器
4．2振動測試系統
4．2．1振動測試基本方法
4．2．2測振系統的定度和校準
4．2．3測試方案的制定和測試系統的選擇
4．3振動測試的應用
4．3．1瞬態激振測試
4．3．2機械阻抗測試
4．3．3振動模態測試
習題
參考文獻

第5章噪聲測試系統
5．1聲學基本概念
5．1．1聲波和噪聲
5．1．2噪聲的物理度量
5．1．3聲壓級的疊加、扣除和平均
5．2噪聲的頻譜和頻帶
5．2．1窄帶頻譜和聲壓譜級
5．2．2頻帶聲壓級與倍頻程頻譜
5．3噪聲的主觀評價
5．3．1純音的主觀評價
5．3．2寬度噪聲的主觀評價
5．4聲（壓）級測量和常用儀器
5．4．1測量傳聲器
5．4．2聲級計
5．4．3工業噪聲現場測量
5．5聲強測量
5．5．1聲強測量原理
5．5．2聲強測量儀器
5．5．3聲強測量的應用
習題
參考文獻

第6章應變測試系統
6．1應變片及電阻應變式傳感器
6．1．1金屬線材的應變效應
6．1．2應變片的工作原理
6．1．3應變片的主要參數及其選用
6．1．4電阻應變式傳感器
6．2應變測量電路
6．2．1直流電橋
6．2．2交流電橋
6．2．3調製與解調
6．3布片與組橋
6．4提高應變測量精度的措施
習題
參考文獻

第7章轉速、轉矩及功率測量系統
7．1轉速測量
7．1．1離心式轉速測量
7．1．2磁性轉速測量
7．1．3測速發電機
7．1．4頻率輸出的轉速測量
7．2轉矩及功率測量
7．2．1轉矩測量傳感器
7．2．2轉矩及功率測量系統
習題
參考文獻

第8章溫度測量系統
8．1熱電偶測溫系統
8．1．1測溫原理
8．1．2系統結構
8．1．3測溫系統的正確使用
8．2熱電阻測溫系統
8．2．1測溫原理
8．2．2系統結構
8．2．3系統的正確使用
8．3其他接觸式測溫系統
8．3．1數字式測溫系統
8．3．2膨脹式測溫系統
8．4非接觸式測溫系統
8．4．1紅外測溫系統
8．5半導體PN結測溫系統
習題
參考文獻

第9章流量測量系統
9．1流量測量的基本知識
9．1．1流量測量基本概念
9．1．2管內流動基本知識
9．2流量測量儀錶
9．2．1流量測量儀錶的分類
9．2．2流量測量儀錶的測量特性
9．2．3靶式流量計
9．2．4渦輪流量計
9．2．5電磁流量計
9．2．6旋渦流量計
9．3流量儀器的標定
9．3．1流量儀錶的校驗方法
9．3．2流量標準裝置的作用
9．3．3液體流量標準裝置
9．3．4靜態容積法液體流量計標定
9．3．5標準流量計法
9．3．6現場在線流量校驗裝置
習題
參考文獻

第10章力、壓力測量系統
10．1概述
10．1．1力的基本概念
10．1．2壓力的基本概念
10．1．3基本的力、壓力測量系統
10．2應變式力、壓力測量系統
10．2．1測力傳感器彈性元件及計算公式
10．2．2應變式測力傳感器舉例
10．2．3應變式壓力傳感器
10．3壓電式力、壓力測量系統
10．3．1壓電效應與壓電材料
10．3．2壓電敏感元件
10．3．3壓電式傳感器的等效電路和前置放大器
10．3．4壓電式力傳感器與壓力傳感器
10．3．5壓電式力、壓力測量系統構成與應用實例
10．4壓磁式測力系統
10．4．1壓磁效應與壓磁元件
10．4．2壓磁式力傳感器工作原理
10．4．3壓磁式力傳感器結構
10．5位移式測力系統
10．5．1電容式壓力傳感器
10．5．2電感式壓力傳感器
10．5．3渦流式壓力傳感器
10．6力、壓力測量系統的標定
10．6．1壓力測量系統的靜態標定
10．6．2壓力測量系統的動態標定
10．6．3力測量系統的標定
習題

第3章 測試系統中的數據采集與處理
在具體的測試中，首先要對被測信號進行數據采集，然后對采集到的數據根據測試的需要進行各種處理，其目的是：
1）將連續的模擬信號轉換成計算機可接收的離散數字信號。
2）還原采集到的電信號的物理意義。在數據采集系統中，被采集的物理量（溫度、壓力、流量等）經傳感器轉換后變成電量，因而采集到的數據是以電量（電壓、電流等）的形式表現的。它雖然含有被采集物理量的信息，但沒有明確的物理意義，不便于處理和使用，必須把它還原成原來對應的物理量。
3）消除數據中的干擾信號。在數據的采集、傳送和轉換過程中，由于系統內部和外部干擾和噪聲的影響，會在采集的數據中混入干擾信號，因而應采用各種方法（如剔除奇異項、濾波等）最大限度地消除混入數據中的干擾信號，以保證采集數據的精度。
4）分析計算數據的內在特征。通過對采集到的數據施行變換加工（如求均值或做傅里葉變換、小波變換等），或在有關聯的數據之間進行某些相互的運算（如計算相關函數等），以得到能表達數據內在特征的二次數據。
數據處理可以分為多種類型。按處理的方式劃分，數據處理可分為實時處理、在線處理和離線處理。一般來說，實時或在線處理（在采集數據的同時，對數據進行處理）由于處理時間受到限制，因而只能對有限的數據做一些簡單、基本的處理；而離線處理（數據采集完后再對數據進行處理）由于處理時間不受限制，因而可以做各種復雜的處理。按處理的性質劃分，數據處理可分為預處理和二次處理兩種。預處理通常是剔除數據奇異項，去除數據趨勢項，對數據進行數字濾波，對數據進行轉換等。二次處理有各種數學運算，如微分、積分、傅里葉變換和小波變換等。對數據進行二次處理之前應先對采集到的數據做某些預處理，使信號得到一次增強或凈化，從而使分析處理獲得高質量的有用信號或更準確的特征信息。
本章主要介紹測試系統中的數據采集和數字信號處理等方面的基本知識，數據預處理內容未介紹，請參閱相關書籍。