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1 传感与测试技术基础1

1.1 测试的基本概念1

1.1.1 测量方法2

1.1.2 测试技术基本任务2

1.2 传感器技术基础3

1.2.1 传感器的定义3

1.2.2 传感器的分类3

1.2.3 传感器技术的作用与地位4

1.3 信号的分类与描述4

1.3.1 信号的分类4

1.3.2 信号的基本描述方法5

1.3.3 周期信号的描述5

1.3.4 非周期信号的描述11

1.3.5 随机信号的描述18

1.3.6 典型信号的频谱19

1.4 误差分析与数据处理24

1.4.1 误差基本概念与分类24

1.4.2 测量数据中随机误差的处理26

1.4.3 测量数据中粗大误差的判定和剔除29

1.4.4 测量数据中系统误差的发现和修正31

1.4.5 测量不确定度及其评定方法32

1.4.6 实验数据的表示方法36

习题39

2 测试系统的基本特性41

2.1 测试系统的基本组成41

2.2 线性定常系统的主要性质42

2.3 测试系统的静态特性43

2.3.1 灵敏度44

2.3.2 线性度44

2.3.3 迟滞特性45

2.3.4 重复性45

2.3.5 测量范围和量程46

2.4 测试系统的动态特性描述46

2.4.1 传递函数——动态特性的复频域描述46

2.4.2 频率响应函数——动态特性的频域描述47

2.4.3 脉冲响应函数——动态特性的时域描述47

2.5 各种测试装置的动态特性48

2.5.1 一阶系统——惯性环节48

2.5.2 二阶系统——振荡环节52

2.5.3 高阶系统动态特性57

2.6 不失真测试58

2.6.1 不失真的含义及其实现条件58

2.6.2 波形失真原因分析59

2.6.3 一阶系统实现不失真测试的条件60

2.6.4 二阶系统实现不失真测试的条件60

2.7 测试系统的辨识与标定61

2.7.1 系统的静态标定61

2.7.2 单自由度系统的动态标定62

2.7.3 多自由度系统71

习题72

3 传感器技术74

3.1 应变式电阻传感器74

3.1.1 应变式传感器工作原理75

3.1.2 电桥79

3.1.3 应力、应变的测量86

3.2 变阻器式电阻传感器94

3.2.1 变阻器式传感器工作原理94

3.2.2 变阻器传感器的特点及应用96

3.3 电感式传感器97

3.3.1 自感式传感器98

3.3.2 互感式传感器103

3.3.3 电涡流式传感器106

3.4 电容式传感器108

3.4.1 电容式传感器工作原理108

3.4.2 电容式传感器的特点及应用113

3.5 霍尔传感器114

3.5.1 霍尔效应114

3.5.2 霍尔传感器的应用115

3.6 压电式传感器119

3.6.1 压电效应119

3.6.2 压电传感器的等效电路122

3.6.3 压电传感器的转换电路122

3.6.4 压电式传感器的应用123

3.7 光电式传感器124

3.7.1 光电效应125

3.7.2 光纤传感器126

3.7.3 色标传感器128

3.8 热电式传感器129

3.8.1 热电偶130

3.8.2 金属热电阻134

3.8.3 热敏元件136

3.8.4 集成温度传感器138

3.9 磁电式传感器140

3.9.1 工作原理140

3.9.2 磁电式传感器的应用145

3.10 旋转变压器和感应同步器146

3.10.1 旋转变压器式互感式传感器146

3.10.2 感应同步器式互感式传感器147

3.11 位置编码式数字传感器150

3.11.1 位置式编码器的编码方式150

3.11.2 测量精度的提高151

3.12 增量编码式数字传感器152

3.12.1 基本原理及结构152

3.12.2 方向辨别和计数154

3.12.3 测量精度的提高155

3.13 传感器的选用原则158

习题160

4 信号的变换与调理165

4.1 放大电路165

4.1.1 基本放大电路165

4.1.2 测量放大电路166

4.1.3 隔离放大电路167

4.2 信号的调制与解调168

4.2.1 幅值调制与解调169

4.2.2 频率调制与解调171

4.3 滤波电路172

4.3.1 滤波器的种类173

4.3.2 理想滤波器173

4.3.3 实际滤波器174

习题176

5 信号分析基础177

5.1 信号的特征值分析177

5.2 信号的概率密度函数分析179

5.2.1 概率密度函数179

5.2.2 概率密度函数的应用180

5.3 信号的相关分析181

5.3.1 互相关函数181

5.3.2 自相关函数183

5.3.3 相关函数的应用185

5.4 信号的频域分析187

5.4.1 巴塞伐尔定理187

5.4.2 功率谱分析187

5.4.3 相干函数189

5.4.4 倒谱分析190

5.5 信号数字化基础190

5.5.1 数字信号的预处理190

5.5.2 截断、泄漏和加窗处理191

5.5.3 栅栏效应195

5.5.4 时域采样与采样定理197

5.5.5 离散傅里叶变换（DFT）197

5.5.6 快速傅里叶变换（FFT）199

习题199

6 现代测试技术200

6.1 测量仪器发展历程200

6.2 虚拟仪器201

6.2.1 虚拟仪器概述202

6.2.2 虚拟仪器语言——LabVIEW简介205

6.3 网络测控技术——网络仪器209

6.3.1 基于集散控制系统的网络测控技术209

6.3.2 基于现场总线控制系统的网络测控技术209

6.3.3 基于工业以太网技术的网络测控技术210

6.3.4 基于Internet的嵌入式系统远程测控技术210

6.3.5 基于Multi-Agent的网络化智能测控212

习题213

参考文献214