机械测试系统原理与应用

目录
前言
绪论 1
0.1 测试技术的任务和重要性 1
0.2 测试过程和测试系统的组成 3
0.3 课程的对象和要求 4
第1章 测试系统及其基本特性 7
1.1 测试系统的组成 7
1.2 测试系统的数学描述 10
1.3 线性系统的主要特性 12
1.4 测试系统的静态特性 13
1.4.1 静态传递方程与定度曲线 14
1.4.2 灵敏度 14
1.4.3 线性度 15
1.4.4 回程误差 15
1.4.5 稳定性 16
1.5 测试系统的动态特性 16
1.5.1 测试系统动态传递特性的频域描述 17
1.5.2 测试系统动态传递特性的时域描述 23
1.5.3 测试系统动态特性参数的识别 25
1.6 测试系统的级联 30
1.7 测试系统不失真传递信号的条件 31
习题 33
参考文献 34
第2章 测试系统中的信号分析 35
2.1 信号酸类 35
2.1.1 信号的概念及其描述方法 35
2.1.2 信号分类 36
2.1.3 信号分析中的常用函数 40
2.2 信号的时域统计分析 41
2.2.1 均值 42
2.2.2 均方值 42
2.2.3 方差 42
2.3 信号的幅值域分析 42
2.3.1 概率密度函数 42
2.3.2 概率分布函数 44
2.4 信号的频域分析 44
2.4.1 周期信号的频谱 45
2.4.2 非周期信号的频谱 50
2.4.3 随机信号的频谱 58
2.5 信号的相关分析 61
2.5.1 相关函数 61
2.5.2 相关函数的性质 62
2.5.3 随机信号的相关函数与其频谱的关系 65
2.6 卷积 66
2.6.1 含有单位脉冲函数扠δ(t)的卷积 67
2.6.2 时域卷积定理 67
2.6.3 频域卷积定理 69
2.6.4 卷积与相关之间的关系 70
习题 71
参考文献 72
第3章 测试系统中的数据采集与处理 73
3.1 数据采集原理 73
3.1.1 采样定理 74
3.1.2 量化 78
3.1.3 编码 80
3.2 数据采集系统 82
3.2.1 数据采集系统的基本组成 82
3.2.2 数据采集系统的主要性能指标 84
3.2.3 数据采集系统的结构形式 85
3.3 信号调理原理 89
3.3.1 放大 89
3.3.2 滤波 91
3.3.3 隔离 93
3.4 数字信号处理 94
3.4.1 离散傅里叶变换 94
3.4.2 快速傅里叶变换(FFT) 98
3.4.3 基于DFT的数字信号处理 99
3.4.4 FFT分析仪简介 100
3.5 数字信号处理中的若干问题 102
3.5.1 FFT的谱分析极限 102
3.5.2 频率混叠现象及其抑制 103
3.5.3 信号的截断与泄漏 105
3.5.4 常用窗函数及其特性 108
习题 110
参考文献 111
第4章 振动测试系统 112
4.1 测振传感器 112
4.1.1 压电式加速度传感器 112
4.1.2 电阻应变式与压阻式加速度传感器 117
4.1.3 磁电式速度传感器 118
4.1.4 涡流式位移传感器 119
4.2 振动测试系统 120
4.2.1 振动测试基本方法 120
4.2.2 测振系统的定度和校准 124
4.2.3 测试方案的制定和测试系统的选择 126
4.3 振动测试的应用 126
4.3.1 瞬态激振测试 126
4.3.2 机械阻抗测试 129
4.3.3 振动模态测试 133
习题 136
参考文献 138
第5章 噪声测试系统 139
5.1 声学基本概念 139
5.1.1 声波和噪声 139
5.1.2 噪声的物理度量 140
5.1.3 声压级的叠加、扣除和平均 143
5.2 噪声的频谱和频带 147
5.2.1 窄带频谱和声压谱级 148
5.2.2 频带声压级与倍频程频谱 148
5.3 噪声的主观评价 152
5.3.1 纯音的主观评价 152
5.3.2 宽度噪声的主观评价 153
5.4 声(压)级测量和常用仪器 156
5.4.1 测量传声器 157
5.4.2 声级计 160
5.4.3 工业噪声现场测量 163
5.5 声强测量 165
5.5.1 声强测量原理 165
5.5.2 声强测量仪器 167
5.5.3 声强测量的应用 170
习题 171
参考文献 172
第6章 应变测试系统 173
6.1 应变片及电阻应变式传感器 173
6.1.1 金属线材的应变效应 173
6.1.2 应变片的工作原理 174
6.1.3 应变片的主要参数及其选用 176
6.1.4 电阻应变式传感器 177
6.2 应变测量电路 180
6.2.1 直流电桥 180
6.2.2 交流电桥 182
6.2.3 调制与解调 183
6.3 布片与组桥 188
6.4 提高应变测量精度的措施 191
习题 194
参考文献 196
第7章 转速、转矩及功率测量系统 197
7.1 转速测量 197
7.1.1 离心式转速测量 197
7.1.2 磁性转速测量 197
7.1.3 测速发电机 198
7.1.4 频率输出的转速测量 201
7.2 转矩及功率测量 204
7.2.1 转矩测量传感器 204
7.2.2 转矩及功率测量系统 207
习题 209
参考文献 210
第8章 温度测量系统 211
8.1 热电偶测温系统 211
8.1.1 测温原理 211
8.1.2 系统结构 213
8.1.3 测温系统的正确使用 214
8.2 热电阻测温系统 215
8.2.1 测温原理 215
8.2.2 系统结构 219
8.2.3 系统的正确使用 220
8.3 其他接触式测温系统 221
8.3.1 数字式测温系统 221
8.3.2 膨胀式测温系统 222
8.4 非接触式测温系统 223
8.4.1 红外测温系统 223
8.5 半导体PN结测温系统 229
习题 230
参考文献 230
第9章 流量测量系统 232
9.1 流量测量的基本知识 232
9.1.1 流量测量基本概念 232
9.1.2 管内流动基本知识 233
9.2 流量测量仪表 237
9.2.1 流量测量仪表的分类 237
9.2.2 流量测量仪表的测量特性 237
9.2.3 靶式流量计 238
9.2.4 涡轮流量计 240
9.2.5 电磁流量计 242
9.2.6 旋涡流量计 245
9.3 流量仪器的标定 249
9.3.1 流量仪表的校验方法 249
9.3.2 流量标准装置的作用 251
9.3.3 液体流量标准装置 251
9.3.4 静态容积法液体流量计标定 252
9.3.5 标准流量计法 255
9.3.6 现场在线流量校验装置 255
习题 257
参考文献 257
第10章 力、压力测量系统 258
10.1 概述 258
10.1.1 力的基本概念 258
10.1.2 压力的基本概念 259
10.1.3 基本的力、压力测量系统 260
10.2 应变式力、压力测量系统 262
10.2.1 测力传感器弹性元件及计算公式 262
10.2.2 应变式测力传感器举例 264
10.2.3 应变式压力传感器 265
10.3 压电式力、压力测量系统 267
10.3.1 压电效应与压电材料 268
10.3.2 压电敏感元件 268
10.3.3 压电式传感器的等效电路和前置放大器 269
10.3.4 压电式力传感器与压力传感器 271
10.3.5 压电式力、压力测量系统构成与应用实例 274
10.4 压磁式测力系统 276
10.4.1 压磁效应与压磁元件 276
10.4.2 压磁式力传感器工作原理 277
10.4.3 压磁式力传感器结构 277
10.5 位移式测力系统 278
10.5.1 电容式压力传感器 278
10.5.2 电感式压力传感器 279
10.5.3 涡流式压力传感器 279
10.6 力、压力测量系统的标定 280
10.6.1 压力测量系统的静态标定 280
10.6.2 压力测量系统的动态标定 281
10.6.3 力测量系统的标定 285
习题 286
参考文献 286