工程测试与信息处理

第1章绪论1

1.1概述1

1.2测量的基本方法及单位2

1.2.1测量的基本方法2

1.2.2测量单位3

1.3非电量测试系统的组成4

1.4测试技术的应用6

1.5测试系统与控制系统7

1.5.1系统、输入和输出8

1.5.2开环测试系统和闭环测试系统8

1.5.3反馈测试系统和反馈控制系统8

1.6测试技术的发展趋势9

1.7MATLAB软件概述9

复习思考题14

第2章信号描述及分析15

2.1信号分类与描述15

2.1.1信号的概念15

2.1.2信号的分类15

2.1.3动态信号的分类16

2.1.4信号的描述19

2.2周期信号与离散频谱20

2.2.1周期信号的傅里叶级数三角函数形式20

2.2.2周期信号的傅里叶级数的复指数函数形式23

2.2.3周期信号三角函数形式与复指数函数形式傅里叶展开式之间的关系26

2.2.4周期信号的强度表述28

2.3非周期信号与连续频谱29

2.3.1傅里叶变换29

2.3.2傅里叶变换的主要性质33

2.3.3几种典型信号的频谱38

2.4随机信号41

2.4.1随机信号与样本函数42

2.4.2随机信号的主要特征参数42

2.5信号波形的MATLAB实现44

2.5.1连续阶跃信号的产生44

2.5.2连续指数信号的产生44

2.5.3连续正弦信号的产生44

2.5.4连续矩形脉冲信号的产生45

2.5.5连续周期矩形波信号的产生45

2.5.6连续抽样信号的产生46

2.5.7单位脉冲序列的产生46

2.5.8单位阶跃序列的产生47

2.5.9指数序列的产生47

2.5.10正弦序列的产生48

2.5.11离散周期矩形波序列的产生48

2.5.12白噪声序列的产生48

复习思考题49

第3章测试系统的组成与基本特性51

3.1测试系统概念及基本要求51

3.2测试系统的基本特性52

3.2.1测试系统的输入与输出特性52

3.2.2测试系统的静态特性54

3.3测试系统的动态特性57

3.3.1传递函数57

3.3.2频率响应函数59

3.3.3脉冲响应函数63

3.3.4测试系统动态特性的测试68

3.4不失真测试71

3.4.1不失真测试的数学模型71

3.4.2实现不失真测试的条件71

3.5测试系统的负载效应和适配73

3.6MATLAB测试系统的分析74

复习思考题75

第4章传感器77

4.1概述77

4.1.1传感器定义77

4.1.2传感器分类78

4.1.3传感器的选用原则78

4.2变（电）阻式传感器79

4.2.1变阻器（电位计）式位移传感器79

4.2.2电阻应变式传感器80

4.3电感式（位移）传感器85

4.3.1可变磁阻式（位移）传感器85

4.3.2涡流式（位移）传感器87

4.3.3差动变压器式传感器88

4.4电容式位移传感器90

4.4.1极距变化型电容传感器90

4.4.2面积变化型电容传感器90

4.4.3介质变化型电容传感器91

4.4.4电容传感器适配测量电路92

4.5压电式传感器94

4.5.1压电效应原理94

4.5.2压电式传感器及其等效电路96

4.5.3测量电路97

4.6磁电式传感器99

4.6.1动圈式传感器99

4.6.2磁阻式传感器100

4.7光电式传感器100

4.7.1光敏电阻101

4.7.2光电池与光敏晶体管101

4.7.3光电式转速传感器102

4.8MATLAB信号检测及处理103

4.8.1矩形函数的频域变换——辛格函数103

4.8.2矩形函数的卷积运算104

复习思考题105

第5章测试信号的调理106

5.1信号的调理106

5.1.1直流电桥106

5.1.2交流电桥110

5.2信号的放大113

5.2.1直流放大器114

5.2.2交流放大器116

5.3调制与解调116

5.3.1调幅与解调117

5.3.2调频与鉴频122

5.4滤波器124

5.4.1概念与分类124

5.4.2理想滤波器125

5.4.3实际滤波器126

5.4.4常见滤波器127

复习思考题130

第6章测试信号的数字处理132

6.1数字信号处理概述132

6.2数字信号转换器132

6.2.1数-模转换器（D/A转换器）133

6.2.2模-数转换器（A/D转换器）135

6.3采样定理137

6.4信号的截断与能量泄漏138

6.4.1信号的截断138

6.4.2能量的泄漏138

6.5离散傅里叶变换DFT138

6.6栅栏效应与窗函数139

复习思考题140

第7章测试信号的显示记录与分析141

7.1测试信号的显示141

7.2测试信号的记录142

7.3测试信号的分析143

7.3.1信号的时域分析143

7.3.2信号频域分析148

复习思考题152

附录

练习题153

练习题参考答案165

参考文献176