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目录1

前言1

1　绪论1

1.1　测试技术的工程意义1

1.2　现代机械测试的基本内容2

1.2.1　信号拾取与变换3

1.2.2　信号传输／记录3

1.2.3　信号处理与显示3

1.2.4　信号分析5

1.3　测试方法的分类5

1.4　测试系统的组成6

1.5　测试技术的发展7

1.5.1　传感器技术的发展8

1.5.2　计算机测试技术的发展9

1.5.3　微机全数字化测试分析——“微机卡泰”12

1.6　本书的宗旨与内容安排13

2　常规工艺量的测量15

2.1　力和压力的测量技术15

2.1.1　力传感器及其测量技术15

2.1.2　压力传感器及其测量技术16

2.2　温度测量技术18

2.2.1　液体膨胀温度计18

2.2.2　金属膨胀及双金属片20

2.2.3　电阻22

2.2.4　热电测温方法25

2.2.5　热辐射27

2.3　转速和功率测量29

2.3.1　转速测量29

2.3.2　功率测量33

2.4　流体流动的测量39

2.4.1　体积流量测量40

2.4.2　质量流量测量43

2.4.3　速度测量44

2.4.4　节流装置47

2.4.5　非扰动流测量装置51

3.1　概述54

3.2　位移测量54

3　常见机械信号的测量54

3.2.1　电位器式位移传感器56

3.2.2　电阻应变式位移传感器58

3.2.3　电容式位移传感器59

3.2.4　电感式位移传感器64

3.2.5　电涡流式位移传感器67

3.2.6　感应同步器68

3.2.7　光栅位移测量71

3.2.8　光学轴编码器位移测量74

3.3　电动式速度测量技术76

3.4　压电加速度测量技术78

3.5　噪声测量技术80

3.5.1　噪声测量的物理量81

3.5.2　噪声测量技术82

3.5.3　噪声测量应用86

4　模拟信号的获取与调理88

4.1　模拟信号获取与调理的一般方法88

4.2　信号的调制与解调88

4.2.1　电桥88

4.2.2　幅值调制和解调90

4.2.3　频率调制和解调93

4.3　信号的放大与滤波95

4.3.1　信号放大95

4.3.2　信号滤波99

4.4.1　磁带记录仪的特点与结构105

4.4　模拟信号的显示与记录105

4.4.2　磁带记录仪的工作原理106

4.4.3　磁带记录仪的记录方式108

4.4.4　磁带记录技术的性能参数110

4.4.5　显示记录装置的选择112

5　数字信号的获取与处理114

5.1　数字信号获取与处理系统简介114

5.2　模拟信号的数字化115

5.2.1　采样与量化115

5.2.2　采样定理118

5.2.3　频率混淆现象118

5.3　数字信号的预处理119

5.3.1　零均值化119

5.3.3　消除趋势项120

5.3.2　奇异点（野点）剔除120

5.4　数字信号处理122

5.4.1　信号的时域截断与泄漏122

5.4.2　离散傅里叶变换及FFT125

5.4.3　细化FFT129

6　虚拟仪器133

6.1　测试系统的发展133

6.1.1　模拟测试仪器133

6.1.2　计算机测试系统和智能仪器134

6.1.3　虚拟仪器136

6.2　虚拟仪器简介137

6.2.2　与传统仪器比较138

6.2.1　测试功能的实现138

6.3　虚拟仪器组成与构建140

6.3.1　虚拟仪器组成140

6.3.2　虚拟仪器系统总线142

6.3.3　虚拟仪器接口总线143

6.3.4　数据采集功能部件148

6.4　虚拟仪器软件系统149

6.4.1　虚拟仪器软件体系149

6.4.2　虚拟仪器开发平台150

6.5 LabVIEW虚拟仪器应用举例153

7 信号分析158

7.1 常用稳态信号分析方法158

7.1.1 时域分析方法158

7.1.2 频谱分析方法161

7.1.3　倒谱分析方法165

7.1.4　相关分析方法167

7.1.5　相干分析方法170

7.1.6　时序分析方法170

7.2　常用的非稳态信号分析方法172

7.2.1　非稳态信号的时频特性172

7.2.2　时频分析基本原理及方法175

7.2.3　三维瀑布图176

7.2.4　波特图176

7.2.5　奈奎斯特图176

7.2.6　短时傅里叶分析177

7.2.7　维格纳分布178

7.2.8　小波分析179

8　测试系统的设置与调试184

8.1　测试方案的选择184

8.1.1　测试系统的一般结构184

8.1.2　测试方式187

8.1.3　测试方案选择原则189

8.2　测试中干扰的排除190

8.2.1　干扰产生的原因190

8.2.2　干扰传播途径190

8.2.3　常用抗干扰技术191

8.3　构建测试系统时应注意的问题192

8.3.1　传感器的安装和测点布置192

8.3.3　固定件的结构、固定形式193

8.3.2　传感器与被测对象的接触和固定193

8.3.4　传感器对被测构件附加质量的影响194

8.3.5　传感器安装角度引起的误差195

8.3.6　电源和信号线干扰的排除195

8.3.7　接地196

8.3.8　其他问题197

8.4　测试系统的调试197

8.4.1　各环节的单独调试197

8.4.2　连接198

8.4.3　统调199

8.4.4　故障排除199

8.5.1　静态标定200

8.5　测试系统的标定200

8.5.2　动态标定201

9　测量误差分析204

9.1　测量误差204

9.1.1　真值与测量误差204

9.1.2　测量误差分类206

9.2　系统误差的发现与剔除207

9.2.1　系统误差的发现准则207

9.2.2　系统误差的消除208

9.3　随机误差分析211

9.3.1　随机误差的概率分布213

9.3.2　测量数据数学期望与标准差的估计215

9.4.1　拉依达准则217

9.4.2　格罗布斯准则217

9.4　粗大误差的判定与剔除217

9.5　测量结果误差的估计219

9.5.1　表征测量结果质量的指标219

9.5.2　直接测量结果的表达及误差估计219

9.5.3　间接测量结果的误差估计221

9.6　误差分配与测量方案的选择224

9.6.1　误差分配224

9.6.2　测量方案的选择225

10　测试技术在设备状态监测与分析中的应用227

10.1　设备状态监测与分析的需求227

10.1.1　工厂生产的安全性228

10.1.2　降低维修费用228

10.2.1　动态运动（振动）参数229

10.1.3　提高工厂的开工率229

10.2　监测的基本参数229

10.2.2　静态参数（位置测量）233

10.2.3　其他参数235

10.3　监测的基本流程236

10.4　常用的监测分析方法与监测系统的基本组成238

10.4.1　常用的监测分析方法238

10.4.2　监测系统的基本组成239

10.5　监测与分析系统的选择239

10.5.1　测点与探头的选择240

10.5.2　二次仪表的选择241

10.5.3　分析诊断系统的选择241

10.6.1　频谱分析方法在故障诊断中的应用242

10.6　测试技术在机械故障诊断中的应用实例242

10.6.2　轴心轨迹在故障诊断中的应用243

10.6.3　时序分析在故障诊断中的应用247

11　测试技术在工业控制中的应用250

11.1　生产线上的产品检验250

11.1.1　控制任务250

11.1.2　控制策略251

11.1.3　传感器的选择252

11.1.4　显示方式的选择253

11.1.5　后续测控系统的设计253

11.1.6　系统的效能分析254

11.2　薄钢板生产中的厚度控制254

11.2.1　控制任务254

11.2.2　控制策略255

11.2.3　传感器的选择257

11.2.4　显示与记录方式的选择257

11.2.5　后续测控系统的设计258

11.2.6　系统的效能分析259

11.3　化学加工配料技术259

11.3.1　控制任务259

11.3.2　控制策略259

11.3.3　传感器的选择260

11.3.4　显示方式的选择262

11.3.5　后续测控系统的设计262

11.3.6　系统的效能分析263

参考文献264