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0绪论1

0.1 测试的基本概念1

0.2 测试技术的地位与作用1

0.3 测试技术的内容和任务2

0.3.1 测试技术的内容2

0.3.2 测试技术的任务2

0.4 测试过程和测试系统的组成3

0.5 测试技术的发展4

0.5.1 传感器技术的发展4

0.5.2 计算机测试技术的发展5

0.6 本课程的特点和学习要求5

1信号及其描述7

1.1 信号的分类与描述7

1.1.1 信号的分类7

1.1.2 信号的描述方法10

1.2 周期信号的描述11

1.2.1 周期信号的频域描述11

1.2.2 周期信号的特征参数描述16

1.3 非周期信号的描述17

1.3.1 傅里叶变换18

1.3.2 傅里叶变换的主要性质20

1.3.3 几种典型信号的频谱26

1.4 随机信号的描述32

1.4.1 随机信号的概念及分类32

1.4.2 随机过程的主要统计参数34

习题35

2测试系统的基本特性37

2.1 概述37

2.1.1 测试系统与线性系统37

2.1.2 线性系统及其主要性质38

2.1.3 测试系统的特性39

2.2 测试系统的静态特性40

2.2.1 非线性度40

2.2.2 灵敏度41

2.2.3 分辨力41

2.2.4 回程误差41

2.2.5 漂移42

2.3 测试系统的动态特性42

2.3.1 传递函数42

2.3.2 频率响应函数43

2.3.3 脉冲响应函数45

2.3.4 环节的串联和并联45

2.3.5 一阶和二阶系统的特性46

2.4 测试系统在典型输入下的响应50

2.4.1 测试系统在任意输入下的响应50

2.4.2 测试系统在单位阶跃输入下的响应51

2.4.3 测试系统在单位正弦输入下的响应52

2.5 实现不失真测试的条件53

2.6 测试系统特性参数的测定54

2.6.1 测试系统静态特性参数的测定54

2.6.2 测试系统动态特性参数的测定56

习题58

3常用传感器60

3.1 传感器概述60

3.1.1 传感器的概念60

3.1.2 传感器的分类60

3.1.3 传感器的性能要求61

3.2 电阻式传感器64

3.2.1 电阻应变式传感器64

3.2.2 压阻式传感器69

3.2.3 变阻式传感器69

3.3 电感式传感器71

3.3.1 自感型传感器71

3.3.2 互感型（差动变压器式）传感器75

3.3.3 压磁式传感器76

3.4 电容式传感器78

3.4.1 电容式传感器的工作原理及分类78

3.4.2 电容式传感器的特点81

3.4.3 电容式传感器的应用举例82

3.5 压电式传感器84

3.5.1 压电效应与压电材料84

3.5.2 压电式传感器及其等效电路86

3.5.3 压电元件常用的结构形式87

3.5.4 测量电路87

3.5.5 压电传感器的应用88

3.6 磁电式传感器88

3.6.1 磁电感应式传感器89

3.6.2 霍尔式传感器90

3.7 光电式传感器92

3.7.1 光电效应及光电器件92

3.7.2 光电式传感器的应用94

3.8 光纤传感器95

3.8.1 光纤传感器的工作原理96

3.8.2 光纤传感器的分类96

3.8.3 光纤传感器的应用97

3.9 其他类型传感器97

3.9.1 气敏传感器97

3.9.2 湿度传感器98

3.10 传感器的选用原则98

3.10.1 灵敏度98

3.10.2 线性范围99

3.10.3 响应特性99

3.10.4 稳定性99

3.10.5 精确度100

3.10.6 其他选用原则100

习题100

4信号的调理与记录102

4.1 电桥102

4.1.1 直流电桥102

4.1.2 交流电桥105

4.2 信号的放大与隔离107

4.2.1 基本放大器107

4.2.2 测量放大器108

4.2.3 隔离放大器109

4.3 调制与解调111

4.3.1 幅值调制与解调112

4.3.2 频率调制与解调116

4.4 滤波器118

4.4.1 滤波器分类119

4.4.2 滤波器性能分析119

4.4.3 RC调谐式滤波器123

4.4.4 恒带宽比和恒带宽滤波器124

4.4.5 无源滤波器与有源滤波器127

4.4.6 数字滤波器130

4.5 信号的显示与记录131

4.5.1 概述131

4.5.2 信号显示与记录的类型及特点132

习题132

5信号的分析与处理135

5.1 概述135

5.1.1 信号分析和处理的目的135

5.1.2 信号分析和处理的内容135

5.1.3 信号分析和处理的方法136

5.1.4 数字信号处理的基本步骤136

5.1.5 数字信号处理设备简介137

5.2 信号的时域分析138

5.2.1 特征值分析138

5.2.2 概率密度函数分析140

5.3 信号的相关分析143

5.3.1 相关系数143

5.3.2 自相关分析144

5.3.3 互相关分析147

5.3.4 相关技术的工程应用149

5.4 信号的频域分析152

5.4.1 巴塞伐尔（Paseval）定理152

5.4.2 功率谱分析及其应用153

5.4.3 相干函数159

5.4.4 倒频谱分析160

5.5 数字信号处理基础163

5.5.1 时域采样和采样定理163

5.5.2 截断、泄漏和窗函数166

5.5.3 频域采样与栅栏效应169

5.5.4 离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）171

习题172

6现代测试系统174

6.1 计算机测试系统的基本组成174

6.1.1 多路模拟开关175

6.1.2 A/D转换与D/A转换176

6.1.3 采样保持（S/H）179

6.1.4 多通道数据采集系统的组成方式180

6.2 计算机测试系统的总线技术181

6.2.1 总线的基本概念及其标准化182

6.2.2 总线的通信方式182

6.2.3 测控系统内部总线183

6.2.4 测控系统外部总线185

6.3 虚拟仪器188

6.3.1 概述188

6.3.2 虚拟仪器的硬件系统190

6.3.3 虚拟仪器的软件系统191

6.3.4 虚拟仪器的发展趋势193

6.4 网络化测试仪器194

习题195

7测试技术的工程应用196

7.1 位移的测量196

7.1.1 位移测量方法196

7.1.2 常用位移传感器196

7.1.3 位移测量应用实例198

7.1.4 微纳米测量技术200

7.2 力、扭矩的测量203

7.2.1 应力、应变的测量203

7.2.2 力的测量208

7.2.3 扭矩的测量212

7.3 振动的测试217

7.3.1 振动的基本知识217

7.3.2 振动传感器222

7.3.3 振动的激励及激振设备226

7.3.4 振动测试系统及其标定230

7.3.5 振动测试信号的分析及实例232

习题235

参考文献237