本书系统地阐述了现代测试技术领域的传感器技术、信号处理技术、测试系统的构成和设计方法，并结合工程应用实际介绍了测试技术在现代工业生产中的应用。 书中内容的编写，着重拓宽基础知识面，加强工程背景知识，以培养学生创新能力和工程实践能力为原则，尽可能减少在理论和原理性内容上与先修课程的重复，通过对应用实例的分析提高学生创新实践能力。为帮助读者理解掌握各章内容，书中有针对性地设置一定量的习题。 本书力求叙述简洁，突出实践。通过本书的学习，读者可建立从测试技术理论到测试系统实践的整体架构，掌握测试技术领域基础理论和专业知识。     读者对象：本书可作为高等院校、职业技术学院测控技术与仪器、仪器仪表及机电一体化等专业的相关课程教材和教学参考书，建议学时为48学时，也可供广大相关工程技术人员自学和参考。

前 言 机电测试技术是机械、电子、计算机及物理等学科领域先进技术的高度综合，是信息时代科技进步的重要标志。机电测试技术担负着现代工业生产系统运行中的信息采集、处理、分析及相关仪器系统设计的任务，是设备安全、可靠运行的保证。本书是在结合多所院校机电一体化、仪器仪表等相关专业本科教学培养要求的基础上组织编写的。 本教材在编写过程中，参考了大量的相关书籍，内容安排上尽量结合专业培养目标，从创新的角度组织测试系统设计所需要的传感器技术、信号处理技术、测试系统设计技术等相关基础理论和实践环节等内容。教材编写力求具有创新性、实用性和先进性，并且通俗易懂、深入浅出，使读者通过学习具备测试领域专业技能并具有主动创新能力。 本书是理工类专业本科生的一门专业基础课，内容组织上重点围绕测试系统的设计能力培养，具体内容包括电量和非电量的检测技术、测试信号的获取与调理技术、信号处理与分析技术、计算机自动测试系统的设计与评价技术等，并进一步探讨了测试技术的发展方向。 全书共分9章。河南机电学院郑艳玲编写第1章和第4章的4.9、4.10节，付广春编写第3章和第5章，李晓敏编写第2章的2.4节和第4章的4.11节，并同聂永芳联合完成第6章，聂永芳编写第7章，宋长源编写第4章的4.1～4.5节；河南理工大学张登攀编写第2章的2.1～2.3节和第8章；河南农业大学的李建伟编写第4章的4.6～4.8节和第9章。 本书在编写过程中得到了华中科技大学何岭松教授的大力支持，同时也得到了相关参与编写本书的院校老师和领导的大力支持和关心。感谢所有给予本书以关心和帮助的朋友，以及所参阅的相关文献的作者。 尽管参与编写的全体作者尽心尽力，但疏漏和不足之处在所难免，恳请广大读者和专家、学者批评指正。 编 者

目 录 第1章 概论 1 1.1 测试技术的作用 1 1.2 测试技术的基本概念 3 1.2.1 测量方法及其分类 3 1.2.2 测量误差 4 1.3 测试系统的组成 13 1.4 测试系统的发展 15 习题 16 第2章 测试信号的分析处理 17 2.1 信号的分类 17 2.1.1 按时间变量的取值方式分类 17 2.1.2 按信号随时间变化的规律分类 18 2.1.3 按信号的能量特征分类 20 2.1.4 从信号的可实现性分类 21 2.2 信号的描述与分析 21 2.3 信号频谱分析 23 2.3.1 周期信号的频谱分析 23 2.3.2 非周期信号的频谱分析 27 2.3.3 随机信号的频谱分析 32 2.4 数字信号处理 36 2.4.1 模拟信号的离散化 36 2.4.2 离散傅里叶变换 38 习题 40 第3章 测试系统的基本特性 42 3.1 测试装置与线性系统 42 3.2 测试系统的静态特性 44 3.2.1 静态传递特性与定度曲线 44 3.2.2 灵敏度 45 3.2.3 线性度 46 3.2.4 量程及测量范围 46 3.2.5 稳定度 46 3.3 测试系统的动态特性 47 3.3.1 典型信号的时域响应 47 3.3.2 传递函数 48 3.3.3 频率特性 49 3.4 不失真测试的实现条件 52 习题 54 第4章 测试系统常用传感器介绍 55 4.1 传感器概述 55 4.1.1 传感器的基本概念和组成 55 4.1.2 传感器的分类 58 4.2 电阻式传感器 58 4.2.1 电阻应变式传感器 59 4.2.2 电位器式传感器 69 4.3 电容式传感器 76 4.3.1 电容式传感器的工作原理 76 4.3.2 电容式传感器的测量电路 80 4.3.3 电容式传感器的应用 83 4.4 电感式传感器 85 4.4.1 自感式传感器 85 4.4.2 互感式传感器 93 4.5 涡流式传感器 100 4.5.1 涡流式传感器的工作原理 100 4.5.2 涡流式传感器的测量电路 103 4.5.3 涡流式传感器的应用 104 4.6 压电式传感器 107 4.6.1 压电效应 107 4.6.2 压电元件的等效电路 110 4.6.3 压电式传感器的测量电路 111 4.6.4 压电式传感器的应用 115 4.7 磁电感应式传感器 117 4.7.1 恒定磁通式磁电传感器 117 4.7.2 变磁通式磁电传感器 118 4.7.3 磁电感应式传感器的测量电路 118 4.7.4 磁电感应式传感器的应用 119 4.8 霍尔式传感器 120 4.8.1 霍尔效应与霍尔元件的材料 120 4.8.2 霍尔元件的构造及测量电路 122 4.8.3 霍尔元件的类型 123 4.8.4 霍尔式传感器的应用 124 4.9 光电式传感器 125 4.9.1 光电效应 125 4.9.2 光电器件及其特征 126 4.9.3 光电式传感器的测量电路 132 4.9.4 光电式传感器的应用 136 4.10 热电式传感器 139 4.10.1 热电阻传感器 139 4.10.2 热电偶传感器 141 4.10.3 热敏电阻 148 4.11 光纤传感器 150 4.11.1 光纤传感器的原理和分类 150 4.11.2 光纤传感器的应用 158 习题 161 第5章 测试信号调理电路 164 5.1 电桥电路 164 5.1.1 直流电桥 164 5.1.2 交流电桥 166 5.2 信号放大电路 167 5.2.1 基本放大电路 168 5.2.2 测量放大器 170 5.3 信号的调制与解调 170 5.3.1 信号的调幅与解调 171 5.3.2 信号的调频与解调 172 5.4 滤波器 174 5.4.1 模拟滤波器的原理与分类 175 5.4.2 滤波器的基本参数 176 5.4.3 RC滤波器 177 5.4.4 数字滤波器 179 习题 183 第6章 信号显示与记录仪表 184 6.1 概述 184 6.2 模拟式电压表 184 6.3 数字万用表 189 6.4 笔式记录仪 192 6.5 数字式存储示波器 193 6.6 磁带记录仪 194 习题 197 第7章 测试技术在机械工程中的应用 198 7.1 位移的测量 198 7.1.1 常用的位移传感器 198 7.1.2 位移传感器的应用——物位的测量 201 7.2 应变、力和扭矩的测量 202 7.2.1 应变的测量 202 7.2.2 力的测量 204 7.2.3 扭矩的测量 207 7.3 振动的测试 209 7.3.1 机械振动测试的主要内容 210 7.3.2 机械振动参数的测试 210 7.3.3 振动系统特性参数的测试 212 7.4 压力的测试 213 7.4.1 概述 213 7.4.2 常用的压力传感器 214 7.5 流量的测试 217 7.5.1 流量的表示方法 217 7.5.2 常用流量计 217 7.6 温度的测量 222 7.6.1 温度测量概述 222 7.6.2 测温方法与测温传感器的分类 223 7.6.3 常用测温计 223 7.7 转速测量 225 7.7.1 磁电式、光电式和霍尔式转速传感器 225 7.7.2 数字式频率计 227 7.7.3 机械式转速表 228 7.7.4 发电式转速表 229 习题 230 第8章 计算机测试系统 231 8.1 概述 231 8.2 数据采集系统 233 8.2.1 多路模拟开关 233 8.2.2 采样/保持电路 237 8.2.3 模数转换器和数模转换器 241 8.2.4 数据采集系统的构成方式 246 8.3 自动测试系统 247 8.3.1 自动测试系统的结构及特点 247 8.3.2 自动测试系统的发展历程 248 8.3.3 自动测试系统的总线技术 251 8.4 智能仪器 253 8.4.1智能仪器的组成 253 8.4.2 智能仪器的性能特点 254 8.4.3 智能仪器的典型功能 254 8.4.4 智能仪器的发展趋势 255 习题 256 第9章 现代测试技术的发展方向 257 9.1 测试技术的发展方向 257 9.1.1 新型传感器不断出现 257 9.1.2 测试系统的小型化、微型化及集成化 258 9.1.3 虚拟仪器化 258 9.1.4 测试系统的智能化 258 9.1.5 测试系统的网络化 258 9.1.6 软测量技术的发展 260 9.2 虚拟仪器技术 261 9.2.1 虚拟仪器概述 262 9.2.2 虚拟仪器的构成 262 9.2.3 虚拟仪器的特点 265 9.2.4 虚拟仪器设计示例 266 习题 274 参考文献 275

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