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绪论1

第1章 信号及其描述5

1.1 信号的分类与描述5

1.1.1 信号的分类5

1.1.2 信号的描述方法8

1.2 周期信号9

1.2.1 周期信号的三角函数展开9

1.2.2 周期信号的复指数展开11

1.3 瞬变信号14

1.3.1 瞬变信号的傅里叶变换14

1.3.2 傅里叶变换的主要性质16

1.4 几种典型信号的频谱20

1.4.1 单位脉冲函数（8函数）的频谱20

1.4.2 矩形窗函数和常值函数的频谱22

1.4.3 指数函数的频谱23

1.4.4 符号函数和单位阶跃函数的频谱24

1.4.5 正、余弦函数的频谱25

1.4.6 周期单位脉冲序列的频谱25

1.5 随机信号26

1.5.1 随机信号的概念及分类26

1.5.2 随机信号的主要统计参数28

习题29

第2章 信号的分析与处理32

2.1 信号的时域分析32

2.1.1 特征值分析32

2.1.2 概率密度函数分析35

2.2 信号的相关分析38

2.2.1 相关系数38

2.2.2 自相关分析39

2.2.3 互相关分析41

2.2.4 相关分析的应用44

2.3 信号的频域分析47

2.3.1 功率谱密度函数47

2.3.2 功率谱的应用50

2.3.3 相干函数53

2.3.4 倒谱分析55

2.4 信号的时频分析概述59

2.4.1 时频分析的基本概念59

2.4.2 常用时频分析法的应用60

2.5 数字信号处理基础61

2.5.1 数字信号处理的基本步骤61

2.5.2 时域采样和采样定理62

2.5.3 截断、泄漏和窗函数64

2.5.4 频域采样与栅栏效应67

2.5.5 DFT和FFT69

习题73

第3章 测试系统的特性75

3.1 线性系统及其主要性质75

3.2 测试系统的静态特性77

3.2.1 非线性度77

3.2.2 灵敏度78

3.2.3 分辨力78

3.2.4 回程误差79

3.2.5 漂移79

3.2.6 信噪比79

3.3 测试系统的动态特性79

3.3.1 传递函数80

3.3.2 频率响应函数80

3.3.3 脉冲响应函数81

3.3.4 环节的串联和并联81

3.4 测试系统在典型输入下的响应82

3.5 实现不失真测试的条件84

3.6 测试系统特性参数的测定86

3.6.1 测试系统静态特性的测定86

3.6.2 测试系统动态特性的测定87

3.7 负载效应89

3.7.1 负载效应89

3.7.2 减轻负载效应的措施90

习题90

第4章 常用传感器92

4.1 传感器概述92

4.1.1 传感器的分类92

4.1.2 传感器技术的主要应用93

4.1.3 传感器技术的发展趋势94

4.2 传感器的选用95

4.2.1 传感器的主要技术指标95

4.2.2 传感器的选用原则95

4.3 电阻式传感器97

4.3.1 电阻应变式传感器97

4.3.2 压阻式传感器101

4.3.3 变阻式传感器102

4.4 电感传感器104

4.4.1 自感式传感器104

4.4.2 互感式传感器106

4.4.3 压磁式传感器109

4.5 电容传感器111

4.6 压电式传感器116

4.7 磁电传感器118

4.7.1 磁电感应传感器119

4.7.2 霍尔传感器120

4.8 光电传感器122

4.8.1 光电效应及光电器件122

4.8.2 光电传感器的应用124

4.9 光纤传感器126

4.10 新型传感器128

4.10.1 微传感器128

4.10.2 智能传感器129

习题131

第5章 信号的调理与记录132

5.1 电桥132

5.1.1 直流电桥132

5.1.2 交流电桥134

5.2 信号的放大与隔离136

5.2.1 基本放大器136

5.2.2 测量放大器137

5.2.3 隔离放大器138

5.3 调制与解调140

5.3.1 幅值调制与解调140

5.3.2 频率调制与解调144

5.4 滤波器146

5.4.1 滤波器分类147

5.4.2 理想滤波器与实际滤波器147

5.4.3 恒带宽比和恒带宽滤波器152

5.4.4 无源滤波器与有源滤波器154

5.4.5 数字滤波器157

5.5 信号记录装置159

5.5.1 磁光盘记录器159

5.5.2 高速摄像仪161

5.5.3 数字存储示波器161

5.6 工业控制系统中模拟信号标准163

习题164

第6章 现代测试系统166

6.1 计算机测试系统的基本组成166

6.1.1 多路模拟开关166

6.1.2 A／D转换与D／A转换167

6.1.3 采样保持（S／H）172

6.1.4 多通道数据采集系统的组成方式173

6.2 计算机测试系统的总线技术174

6.2.1 总线的基本概念及其标准化174

6.2.2 总线的通信方式175

6.2.3 测控系统内部总线175

6.2.4 测控系统外部总线178

6.3 虚拟仪器182

6.3.1 虚拟仪器的出现183

6.3.2 虚拟仪器的硬件系统184

6.3.3 虚拟仪器的软件系统185

6.3.4 基于LabVIEW的虚拟仪器示例186

6.3.5 虚拟仪器的发展趋势186

6.4 网络化测试仪器188

6.4.1 基于现场总线技术的网络化测控系统189

6.4.2 面向Internet的网络测控系统190

6.4.3 无线传感网络测控系统191

6.4.4 网络化测试仪器与系统实例191

习题195

第7章 位移的测量196

7.1 常用位移传感器196

7.2 位移测量应用实例198

7.2.1 轴位移的测量198

7.2.2 回转轴径向运动误差的测量199

7.2.3 气动法位移测量201

7.2.4 厚度测量202

7.2.5 刚度测量203

7.2.6 机床位移测量204

7.2.7 光纤光栅位移测量209

习题211

第8章 振动的测量212

8.1 振动的基础知识212

8.1.1 振动的类型及其表征参数212

8.1.2 单自由度系统的受迫振动214

8.2 振动的激励与激振器216

8.2.1 振动的激励216

8.2.2 激振器219

8.3 振动测量与测振传感器222

8.3.1 常用测振传感器222

8.3.2 振动量测量及应用229

8.3.3 机械振动参数的估计233

8.3.4 测振装置的校准236

习题237

第9章 噪声的测量239

9.1 噪声测量的主要参数239

9.1.1 声压与声压级239

9.1.2 声强与声强级240

9.1.3 声功率及声功率级240

9.1.4 多声源的噪声强度241

9.2 噪声的分析方法与评价242

9.2.1 噪声的频谱分析242

9.2.2 噪声的响度分析及评价243

9.3 噪声测量仪器247

9.3.1 传声器247

9.3.2 声级计248

9.3.3 声级计的校准249

9.4 噪声测量及其应用250

9.4.1 噪声测量应注意的问题250

9.4.2 声功率的测量和计算251

9.4.3 噪声诊断的应用252

9.4.4 噪声测量环境的影响及修正252

习题254

第10章 力、扭矩、压力的测量255

10.1 力的测量255

10.1.1 应力、应变的测量255

10.1.2 力的测量装置260

10.2 扭矩的测量265

10.2.1 应变式扭矩测量266

10.2.2 压磁式扭矩测量269

10.2.3 磁电感应式扭矩测量269

10.2.4 光电式扭矩测量270

10.3 压力的测量270

10.3.1 压力测量弹性元件270

10.3.2 压力测量装置273

习题274

第11章 温度的测量276

11.1 温度标准和测量方法276

11.1.1 温度的测量方法276

11.1.2 温标及其传递277

11.2 热电偶温度计279

11.2.1 热电效应和热电偶279

11.2.2 热电偶基本定律281

11.2.3 标准化热电偶282

11.3 热电阻温度计286

11.3.1 金属电阻温度计286

11.3.2 半导体热敏电阻288

11.4 非接触式测温法289

11.4.1 全辐射温度计290

11.4.2 光学高温计和光电高温计291

11.4.3 比色高温计292

11.4.4 红外测温292

习题293

第12章 流量的测量294

12.1 容积式流量计294

12.1.1 椭圆齿轮流量计294

12.1.2 腰轮转子流量计295

12.1.3 齿轮流量计296

12.2 压差式流量计297

12.2.1 压差式流量计的计算公式297

12.2.2 节流装置298

12.3 流体阻力式流量计298

12.3.1 转子流量计（浮子流量计）298

12.3.2 靶式流量计299

12.4 速度式流量计301

12.4.1 涡轮流量计301

12.4.2 超声波流量计302

12.4.3 电磁流量计304

12.5 涡街流量计305

12.5.1 工作原理305

12.5.2 结构特性分析306

习题308

第13章 误差理论与数据处理309

13.1 测量误差的基本概念309

13.1.1 测量误差的表示方法309

13.1.2 测量误差的分类310

13.1.3 测量结果的评价311

13.2 测量误差的影响及其消除312

13.2.1 随机误差312

13.2.2 系统误差313

13.2.3 疏失误差317

13.3 数据处理的一般方法321

13.3.1 最小二乘线性拟合321

13.3.2 最小二乘多元线性拟合322

13.3.3 简单的一元非线性拟合324

习题325

附录1 实验指导原则327

附录2 课程项目设计330

常用术语（词汇）中英文对照表332

参考文献339