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导论1

0-1 测试技术的功用和测试方法1

一、测试技术的功用1

前言1

二、测量原理和测量方法2

0-2 测试技术的发展方向3

一、测试技术朝着高精度、小型化和智能化方向发展3

二、测试技术朝着研制新型传感器方向发展3

0-3 测试系统的组成及其主要技术指标3

一、测试系统的组成3

二、典型测试系统实例7

三、测试系统的主要技术指标9

0-4 测试信号的分类及其描述方法（变量域）11

一、周期信号的频谱——傅里叶级数的三角函数展开式12

0-5 周期信号的描述12

二、傅里叶级数的复指数展开式15

三、周期信号的特征参数17

0-6 非周期信号的描述18

一、傅里叶变换18

二、典型信号的频谱20

三、傅里叶变换的基本性质23

第一章 测试技术理论基础27

1-1 测试系统的线性化27

1-2 测试系统的静态特性28

一、静态方程和定度曲线28

二、静态特性的主要参数29

1-3 测试系统的动态特性30

一、传递函数H（s）30

二、频率响应函数H（jω）；H（jω）与H（s）的关系和区别31

三、一阶、二阶系统的H（s）和H（jω）33

四、测试系统在典型输入时的动态特性39

1-4 测试系统实现信号不失真传递的条件42

1-5 信号模拟转换电路43

一、调制与解调43

二、谐振电路46

三、滤波器48

第二章 信号的显示与记录仪器55

2-1 显示与记录仪器的分类55

2-2 磁电系指针式仪表55

一、记录仪器的分类及其特点56

二、基本组成与测量原理56

三、动圈测量机构57

一、可动线圈笔式记录仪60

2-3 笔式记录仪60

二、自动平衡式记录仪63

三、X-Y记录仪64

2-4 光线示波器64

一、光线示波器的结构和工作原理64

二、光学系统和时标系统67

三、振动子的静态与动态特性67

四、光线示波器的特点及注意事项70

2-5 磁带记录器73

一、基本结构和工作原理73

二、磁带记录器的记录方式76

三、磁带记录器的应用79

2-6 数字、符号显示器80

二、液晶显示器81

2-7 图象显示器——阴极射线管（CRT）83

第三章 位移测量87

3-1 概述87

一、电位器的结构与分类88

二、线性电位器的工作原理、理想空载特性和灵敏度88

3-2 电位器式位移传感器88

三、线性电位器的空载特性曲线、线性度和分辨率89

四、电位器的负载特性、特性曲线和负载误差90

五、电位器式传感器的组合应用91

3-3 电感式位移测量系统92

一、单磁路电感式传感器92

二、差动式电传感器93

三、差动变压器式传感器95

四、差动变压器式电感传感器的应用实例97

3-4 电涡流式位移测量系统99

一、工作原理与特性分析99

二、电涡流强度与透穿深度100

三、低频透射式电涡流传感器101

四、电涡流传感器的结构、测量电路和应用101

一、电容式传感器的工作原理和类型105

二、变极距型电容传感器的特性105

3-5 电容式位移测量系统105

三、电容传感器的输出测量电路107

3-6 霍尔式位移传感器109

一、霍尔元件和霍尔效应109

二、霍尔元件的电磁特性109

三、霍尔元件的误差及其补偿方法110

四、霍尔式传感器的应用112

3-7 感应同步器位移测量系统113

一、感应同步器的结构与分类114

二、感应同步器的工作原理116

三、感应同步器的信号处理方式117

四、感应同步器位移测量系统简介118

3-8 磁栅位移测量系统119

一、磁栅的类型和结构119

二、静态磁头工作原理与信号处理方式120

三、应用实例－钢丝绳测长仪121

3-9 计量光栅位移测量系统122

一、计量光栅的分类与结构122

二、光栅传感器的组成和工作原理123

三、莫尔条纹测量位移的原理和特点124

3-10 光导纤维位移测量系统125

一、光导纤维的结构和传输原理126

二、光导纤维位移（压力）传感器测量原理126

三、光纤微弯曲位移（压力）传感器127

4-1 应变与应力测量128

一、电阻丝的电阻应变效应128

第四章 应变、应力、力和称重的测量128

二、应变片的特性及其工作参数130

三、应变片的种类与结构特点133

四、应变片的测量电路134

五、测量各种载荷时应变片的排列和接桥141

六、静、动态电阻应变仪145

4-2 力和称重的测量151

一、应变片式测力传感器的结构和工作原理151

七、几种新型、高水平动态应变仪简介151

二、压磁式测力传感器及其应用160

三、测力称重传感器的标定163

四、切削力的测量及其测力仪164

4-3 测力称重电子秤166

一、皮带电子秤与散粒物料的连续自动计量166

二、电子轨道秤（衡）168

三、吊车电子秤169

四、SPM-1型自动光测力学分析仪170

第五章 压力与真空测量171

5-1 压力测量的基本概念171

一、压力的定义和名称171

二、压力的计量单位171

三、压力与真空的划分172

四、压力测量系统的分类173

5-2 液柱式压力计和负荷式压力计173

一、液柱式压力计173

二、负荷式压力计178

5-3 机械弹性式开环压力测量系统180

一、半导体发光二极管（LED）180

一、弹簧管（波登管）压力表181

二、圆图式压力记录仪183

三、膜片式压力表183

四、膜盒式压力表185

五、波纹管式压力表185

5-4 压力传感器式开环压力测量系统185

一、电位器式压力传感器186

二、应变式压力传感器187

三、压阻式压力传感器190

四、电涡流式压力传感器193

五、电容式压力传感器194

六、压电式压力传感器194

七、霍尔式压力传感器195

5-5 伺服式闭环压力测量系统196

一、位置反馈式压力测量系统196

二、力反馈式压力测量系统199

一、压缩式真空计（麦氏－Meleod真空计）202

5-6 真空测量202

二、导热式真空计203

三、电离式真空计203

5-7 压力测量系统的标定204

一、压力测量系统的静态标定204

二、压力测量系统的动态标定204

第六章 温度和湿度测试208

6-1 概论208

一、温度测量的一般概念208

二、温度测量方法与分类208

三、温标及温度标准的传递209

6-2 膨胀式温度计和压力式温度计211

一、膨胀式温度计211

二、压力式温度计212

6-3 电阻温度计213

一、概述213

二、热电阻材料和常用热电阻214

三、半导体热敏电阻215

一、概述216

6-4 热电偶温度计216

四、热电阻温度计的测量电路216

二、热电偶工作原理217

三、热电偶基本定律218

四、热电偶材料和种类218

五、常用热电偶和特殊热电偶结构220

六、热电偶冷端补偿221

七、热电偶测量电路223

八、热电偶的校验224

九、热电偶测温误差分析225

一、辐射测温法的物理基础226

6-5 辐射式温度计226

二、全辐射高温计227

三、光学高温计229

四、比色温度计232

6-6 测温实例233

一、被车削的工件和刀具接触处温度测量233

二、感应加热工作温度的测量234

6-7 湿度测量234

一、概述234

三、干湿球湿度计235

二、毛发温度计235

四、电阻湿度计236

五、电容湿度计237

第七章 流量测量239

7-1 流体流量测量的基本知识239

一、流体流量的定义与单位239

二、流体的物理性质及基本关系式240

7-2 常见流量计及其测试系统243

一、流量计分类、参数及选用原则243

二、浮子流量计246

三、容积式流量计250

四、涡轮流量计253

五、节流式（压差）流量计255

六、电磁流量计257

七、靶式流量计259

八、超声流量计260

九、质量流量计262

7-3 流量仪表的校验与标定264

一、测速原理266

8-1 速度、转速、加速度测量原理及测试仪表266

第八章 速度、加速度及机械振动测试266

二、测速仪表与仪器271

三、转速（角速度）测试仪表275

四、加速度测试仪表和传感器279

8-2 机械振动测量289

一、振动测量目的289

二、测振系统的组成289

三、振动参数的测量290

四、机械结构动态参数测量——频率响应试验292

一、绝对标定法及中国振动计量基准301

8-3 测振仪器的标定方法301

二、比较标定法302

三、互易标定法302

8-4 振动信号分析仪器简介303

一、频谱分析仪分类及其工作原理303

二、VF-1型振动测试频谱分析仪304

一、声波、声速和波长305

三、声压、声强和声功率305

二、噪声的定义及噪声的危害和利用305

9-1 噪声测试的物理学基本知识305

第九章 噪声测试305

四、声级和分贝306

9-2 人对噪声的主观度量307

一、纯音的主观度量307

二、宽带噪声的主观度量308

9-3 噪声测试仪器310

一、传声器310

二、声级计312

三、噪声分析仪器313

二、一般现场的噪声测试——A声级测试314

一、测试环境对噪声的影响314

9-4 噪声的测试方法314

三、声功率级测试315

四、声强的测试316

9-5 机床噪声的测试和分析317

一、机床噪声的标准及国内外机床噪声水平317

二、机床噪声的测试方法318

三、机床空载时噪声的测试318

四、机床噪声频谱的测试和分析318

二、无损检测的分类319

10-2 磁粉探伤319

第十章 无损检测319

一、无损检测的目的319

10-1 概述319

一、磁粉探伤的物理学知识320

二、磁粉探伤原理324

三、常见的磁粉探伤机327

四、磁粉探伤方法329

一、超声波探伤的物理学基础331

10-3 超声波探伤331

五、磁粉探伤应用实例331

二、超声波探伤仪、探头和试块335

三、超声波探伤图形观察和缺陷分析337

四、超声波探伤的应用实例339

10-4 超声波测厚339

一、概述339

二、超声波测厚原理340

一、概述341

10-5 射线探伤341

三、超声波测厚应用实例341

二、射线探伤装置342

三、射线探伤方法343

10-6 射线测厚345

一、射线测厚原理345

二、X射线测厚系统345

三、核辐射线测厚系统345

四、激光测厚系统346

一、智能测量仪器347

二、计算机自动测试系统347

11-1 概述347

第十一章 微型计算机在测试技术中的应用347

三、计算机数据处理348

11-2 数据采集装置348

一、信号处理349

二、多路数据选择开关350

三、采样保持器350

四、多通道数据采集装置的几种结构形式352

一、数／模（D/A）转换器353

11-3 数／模和模／数转换器353

二、模／数（A/D）转换器358

11-4 微型计算机363

一、微型计算机的基本结构363

二、微型计算机的软件363

三、标准接口总线364

11-5 微型计算机数据采集系统举例366

一、系统组成366

二、工作过程367

一、误差的定义369

12-2 测试数据误差分析369

12-1 概述369

第十二章 测试系统静、动态数据处理和信号分析369

二、误差的来源370

三、误差的分类370

四、随机误差的特性与处理371

12-3 实验数据的表示方法378

一、表格法378

二、图解法379

三、方程法380

12-4 相关分析及其应用382

一、相关系数383

二、相关函数384

三、相关分析的工程应用386

12-5 频谱分析及其应用389

一、频谱分析389

二、频谱分析仪393

三、频谱分析的工程应用396

12-6 几种信号分析仪简介397

一、CX-1型微机信号分析仪397

二、DF4074W多通道FFT信号分析仪398

参考文献399