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目录1

绪论1

0.1 测试技术的任务和重要性2

0.2 测试过程和测试系统的组成4

0.3 课程的对象和要求6

第1章 测量误差的基本性质与处理8

1.1 测量误差的基本概念9

1.1.1 测量误差的定义9

1.1.2 误差分类10

1.1.3 测量结果的精度11

1.1.4 测量不确定度12

1.2 误差的基本性质与处理12

1.2.1 随机误差的概率分布12

1.2.2 随机误差的估计15

1.2.3 系统误差的发现准则和减少消除方法17

1.2.4 测量粗大误差的存在判定准则21

1.3 测量系统的误差计算方法23

1.4 测量系统最佳测量方案的确定27

习题33

第2章 信号分析基础35

2.1 信号的分类及其基本参数36

2.1.1 信号的概念及其描述方法36

2.1.2 信号分类37

2.1.3 信号分析中的常用函数44

2.1.4 信号的时域统计分析48

2.1.5 信号的幅值域分析48

2.2 周期信号及其频谱50

2.2.1 傅里叶级数与周期信号的分解51

2.2.2 周期信号的频谱53

2.3 非周期信号及其频谱55

2.3.1 傅里叶变换与非周期信号的分解55

2.3.2 非周期信号的频谱59

2.3.3 傅里叶变换的主要性质61

2.3.4 几种典型信号的频谱63

2.4 随机信号的频谱66

2.4.1 随机信号的自功率谱密度函数66

2.4.2 两随机信号的互谱密度函数68

2.4.3 相干函数与频率响应函数69

2.5 信号的相关分析69

2.5.1 相关系数与相关函数69

2.5.2 相关函数的性质72

2.5.3 随机信号的相关函数与其频谱的关系74

2.6 卷积76

2.6.1 含有单位脉冲函数6（t）的卷积76

2.6.2 时域卷积定理77

2.6.3 频域卷积定理78

2.6.4 卷积与相关之间的关系79

2.7.1 短时傅里叶变换80

2.7 时频分析80

2.7.2 魏格纳分布84

2.7.3 小波分析88

习题94

第3章 测试系统的基本特性97

3.1 测试系统概述98

3.1.1 线性系统及其微分方程描述98

3.1.2 线性系统的特性100

3.2 测试系统的静态传递特性101

3.2.1 静态传递方程与定度曲线102

3.2.2 灵敏度102

3.2.3 线性度102

3.2.4 回程误差103

3.2.5 稳定性103

3.3 测试系统的动态传递特性104

3.3.1 测试系统动态传递特性的频域描述104

3.3.2 测试系统动态传递特性的时域描述110

3.3.3 测试系统动态特性的识别112

3.4 测试系统不失真传递信号的条件116

习题118

第4章 模拟信号分析119

4.1 调制与解调120

4.1.1 幅值调制与解调原理120

4.1.2 角度调制与解调原理122

4.2 滤波器124

4.2.1 滤波器分类124

4.2.2 理想滤波器124

4.2.3 实际滤波器126

4.3 微分、积分与积分平均130

4.3.1 微分器130

4.3.2 积分器130

4.3.3 积分平均131

4.4.1 幅值调制在测试仪器中的应用132

4.4 模拟信号分析技术应用举例132

4.4.2 频率调制在工程测试中的应用133

4.4.3 模拟滤波器的应用134

4.4.4 模拟频谱分析135

习题137

第5章 信号采集与数字分析原理及技术138

5.1 信号数字分析的基本步骤139

5.2 模拟—数字转换原理与采样定理140

5.2.1 信号的离散采样与量化140

5.2.2 采样定理142

5.2.3 离散信号的频谱147

5.2.4 频率混叠现象及其防止149

5.2.5 离散采样的一般解释152

5.3 信号的时域截断与泄漏153

5.3.1 截断与泄漏153

5.3.2 常用窗函数及其特性156

5.4 离散傅里叶变换DFT及其快速算法FFT158

5.4.1 离散傅里叶变换原理158

5.4.2 DFT的周期性和共轭性161

5.4.3 离散傅里叶变换对的说明163

5.4.4 以DFT为基础的信号数字分析164

5.4.5 快速傅里叶变换FFT简介167

5.5 FFT分析仪简介168

习题170

第6章 传感器原理与测量电路172

6.1 概述173

6.2 电阻应变式传感器174

6.2.1 金属应变片式传感器174

6.2.2 压阻式传感器176

6.2.3 应变式力传感器的应用177

6.3.1 自感式传感器180

6.3 电感式传感器180

6.3.2 差动变压器式传感器182

6.3.3 电涡流式传感器184

6.4 电容式传感器186

6.4.1 工作原理与特性186

6.4.2 电容式传感器的应用189

6.5 压电式传感器191

6.5.1 压电效应及压电元件的结构191

6.5.2 电荷放大器193

6.5.3 压电式传感器的应用194

6.6 磁电式传感器196

6.6.1 磁电式速度传感器197

6.6.2 感应同步器198

6.6.3 磁栅式传感器200

6.7 霍尔传感器202

6.7.1 工作原理202

6.7.3 传感器的应用203

6.7.2 测量电路203

6.8 光栅传感器205

6.8.1 光栅与光栅传感器205

6.8.2 莫尔条纹205

6.8.3 辨向原理与辨向电路207

6.8.4 细分技术207

6.8.5 光栅传感器的应用208

6.9 光纤传感器209

6.9.1 光导纤维结构与传输原理209

6.9.2 光纤传感器及其分类210

6.9.3 光纤传感器的应用211

第7章 机械工程几何量测量214

7.1 几何量测量技术概况215

7.1.1 几何量测量的概念215

7.1.2 几何量测量的四大要素215

7.1.3 几何量测量系统的组成218

7.2 激光量块干涉仪计数法测量219

7.3 激光光电光波比长仪线纹测量222

7.4 DY—1光栅式测量仪大尺寸测量225

7.5 双频激光干涉法测量226

7.6 圆分度误差自动测量228

7.6.1 圆分度误差的评定指标228

7.6.2 标准度盘平均瞄准法原理229

7.6.3 光电式度盘自动测量仪230

7.7 形位误差和表面粗糙度测量232

7.7.1 直线度误差的测量232

7.7.2 平面度误差的测量234

7.7.3 圆度误差的测量237

7.7.4 表面粗糙度的测量240

7.8 丝杆螺旋线误差的测量243

7.8.1 螺旋线误差形成原理244

7.8.2 螺旋线误差的光栅激光动态测量244

7.8.3 螺旋线误差曲线分析246

7.9 三坐标测量机及其应用247

7.9.1 三坐标测量机类型和组成247

7.9.2 三坐标测量机的测量与应用253

习题257

第8章 振动测试260

8.1 测振传感器261

8.1.1 相对式测振传感器261

8.1.2 绝对式测振传感器261

8.2 典型测振传感器265

8.2.1 磁电式速度传感器265

8.2.2 压电式加速度传感器266

8.2.3 电阻应变式、压阻式加速度传感器268

8.2.4 伺服式加速度传感器269

8.2.5 光导纤维传感器270

8.3.1 振动测量的基本方法271

8.3 振动测量与试验271

8.3.2 机械阻抗的测量283

8.3.3 测振系统的定度和校准284

8.3.4 测试方案制定和测试系统的选择289

8.3.5 振动测试应用实例292

8.4 振动实验装置简介293

8.4.1 实验装置的目的293

8.4.2 实验装置的组成294

8.4.3 激振信号源简介296

8.4.4 测振仪简介296

8.4.5 虚拟式测试仪器库简介296

习题297

第9章 噪声测量301

9.1 声学基本概念302

9.1.1 声波和噪声302

9.1.2 噪声的物理度量303

9.1.3 噪声测量中的级与级的单位分贝（dB）305

9.1.4 声压级的叠加、扣除和平均306

9.2 噪声的频谱和频带311

9.2.1 窄带频谱和声压谱级311

9.2.2 频带声压级与倍频程频谱311

9.3 噪声的主观评价316

9.3.1 纯音的主观评价316

9.3.2 宽度噪声的主观评价318

9.4 噪声测量原理和常用仪器321

9.4.1 测量传声器322

9.4.2 声级计325

9.5 工业噪声测量328

9.5.1 一般现场测量329

9.5.2 声强测量330

习题337

第10章 应变、应力测试339

10.2.1 敏感栅材料的选择340

10.1 概述340

10.2 应变片的选择340

10.2.2 底基材料的选择341

10.2.3 栅长与栅厚的选择342

10.2.4 灵敏系数的选择342

10.2.5 测试环境的选择342

10.2.6 在特殊条件下对应变片的选择343

10.3 应变测量电路344

10.3.1 直流电桥344

10.3.2 交流电桥347

10.3.3 放大电路348

10.4 布片与组桥350

10.4.1 布片的一般原则350

10.4.2 组桥350

10.4.3 典型应力状态的布片及主应力计算352

10.5.2 克服附加电阻的影响354

10.5 保证应变测试精度的措施354

10.5.1 减少贴片误差354

10.5.3 准确定度355

10.5.4 温度补偿355

10.5.5 其他措施356

第11章 其他机械参量测量357

11.1 力与扭矩的测量358

11.1.1 力的测量358

11.1.2 扭矩的测量363

11.2 温度的测量371

11.2.1 接触法测温371

11.2.2 非接触法测温379

第12章 虚拟测试仪器383

12.1 导论384

12.1.1 虚拟仪器的概念384

12.1.2 虚拟仪器的产生和现状385

12.1.3 虚拟仪器的硬件系统386

12.1.4 虚拟仪器的软件系统387

12.1.5 虚拟仪器的开发388

12.1.6 基于PC平台的虚拟仪器的基本构成389

12.1.7 虚拟仪器的形成389

12.1.8 虚拟仪器的特点391

12.1.9 虚拟仪器的发展392

12.2 虚拟仪器的总线系统393

12.2.1 概述393

12.2.2 GPIB总线系统395

12.2.3 VXI总线系统397

12.2.4 PCI总线系统400

12.3 虚拟仪器开发系统405

12.3.1 概述405

12.3.2 “框架协议”开发系统简介406