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本教材秉承“工程教育”的教学理念，对基础理论进行精简，对工程应用进行突出，为卓越工程技术人才的培养奠定基础。本教材分上下两篇。上篇共6章，包括绪论、信号分析与处理基础、测试系统特性分析、敏感元件与传感器技术、信号调理及记录仪器以及计算机测试技术；下篇共6章，包括力与力矩的测量、位移与速度的测量、振动与噪声的测量、温度的测量、转速与功率的测量以及流体参量的测量。教材中还设立了“应用点评”等环节，并免费为采用本教材授课的教师提供电子课件和书中所有插图（通过yuy@phei.com.cn进行申请）。

上篇  测试技术基础
第1章  绪论	（3）
1.1  测试技术概述	（3）
1.1.1  测试技术的发展与重要性	（3）
1.1.2  测试系统的一般组成	（5）
1.1.3  测试技术的发展趋势	（6）
1.1.4  课程的研究内容与学习方法	（7）
1.2  测量的基础知识	（8）
1.2.1  测量的基本概念与方法	（8）
1.2.2  测量误差的定义及分类	（10）
1.2.3  不确定度评定的基本知识	（14）
1.3  思考题与习题	（16）
第2章  信号分析与处理基础	（17）
2.1  信号与测试系统	（18）
2.2  信号的分类与其描述	（19）
2.2.1  信号的分类	（19）
2.2.2  信号描述方法	（21）
2.3  周期信号的频谱——傅里叶级数	（22）
2.3.1  周期信号的三角函数展开式与离散频谱	（22）
2.3.2  周期信号的复指数展开式	（24）
2.3.3  周期信号的功率	（25）
2.4  非周期信号的频谱——傅里叶变换	（26）
2.4.1  傅里叶变换与连续频谱	（26）
2.4.2  能量谱	（28）
2.4.3  傅里叶变换的性质	（29）
2.4.4  典型信号的频谱	（33）
2.5  随机信号分析	（36）
2.5.1  概述	（36）
2.5.2  随机信号的统计分析	（37）
2.5.3  相关分析及其应用	（39）
2.5.4  功率谱分析及应用	（45）
2.6  数字信号处理	（49）
2.6.1  概述	（49）
2.6.2  信号数字化出现的问题	（49）
2.6.3  离散傅里叶变换DFT	（53）
2.7  现代信号处理	（55）
2.8  思考题与习题	（56）
第3章  测试系统特性分析	（59）
3.1  概述	（60）
3.2  测试系统的静态特性	（60）
3.2.1  静态标定	（60）
3.2.2  静态特性指标	（61）
3.3  测试系统的动态特性	（64）
3.3.1  动态参数测试的特殊性	（64）
3.3.2  测试系统动态特性的分析方法及指标	（65）
3.3.3  测试系统的数学描述	（66）
3.3.4  测试系统的传递函数	（67）
3.3.5  测试系统的频率响应函数	（68）
3.3.6  一阶系统、二阶系统的动态特性	（70）
3.3.7  测试系统对典型激励的响应	（75）
3.3.8  系统时域和频域响应的求解	（79）
3.4  测试系统动态参数的测定	（81）
3.4.1  一阶系统动态特性参数的测定	（82）
3.4.2  二阶系统动态特性参数测定	（83）
3.5  实现无失真测试的条件	（85）
3.6  测试系统的负载效应	（87）
3.7  测试系统的抗干扰	（89）
3.7.1  测试装置的干扰源	（89）
3.7.2  供电系统干扰及其抗干扰	（89）
3.7.3  信道通道的干扰及其抗干扰	（90）
3.7.4  接地设计	（90）
3.8  思考题与习题	（92）
第4章  敏感元件与传感器技术	（93）
4.1  概述	（94）
4.1.1  传感器与传感器技术	（94）
4.1.2  传感器与传感器技术的发展历史与发展趋势	（94）
4.2  电阻应变式传感器	（95）
4.2.1  电阻应变效应	（95）
4.2.2  金属电阻应变片	（96）
4.2.3  半导体应变片	（97）
4.2.4  电阻应变传感器应用实例	（98）
4.3  电感式传感器	（99）
4.3.1  自感型传感器	（99）
4.3.2  互感型传感器	（102）
4.3.3  传感器实例	（103）
4.4  电容式传感器	（104）
4.4.1  工作原理与类型	（104）
4.4.2  测量电路	（107）
4.4.3  电容式传感器实例	（107）
4.5  压电式传感器	（108）
4.5.1  压电效应	（108）
4.5.2  压电材料	（108）
4.5.3  压电传感器的等效电路	（111）
4.5.4  测试电路	（112）
4.6  磁电式传感器	（112）
4.6.1  动圈式磁电传感器	（112）
4.6.2  磁阻式磁电传感器	（113）
4.6.3  传感器实例	（114）
4.7  光电式传感器	（114）
4.7.1  光电效应	（114）
4.7.2  光敏电阻	（115）
4.7.3  光电池	（116）
4.7.4  光敏晶体管	（117）
4.7.5  光电管	（119）
4.7.6  光电倍增管	（120）
4.8  热电式传感器	（120）
4.8.1  热电偶	（120）
4.8.2  热电阻	（124）
4.9  气敏传感器	（126）
4.10  固态图像传感器	（127）
4.11  霍尔传感器	（127）
4.11.1  工作原理	（127）
4.11.2  霍尔传感器实例	（128）
4.12  微型传感器	（129）
4.12.1  MEMS技术与微型传感器	（129）
4.12.2  压阻式微型传感器	（129）
4.12.3  电容式微型传感器	（130）
4.12.4  电感式微型传感器	（131）
4.12.5  微型传感器例	（132）
4.13  传感器的选用原则	（132）
4.14  思考题与习题	（133）
第5章  信号调理及记录仪器	（135）
5.1  信号放大电路	（136）
5.1.1  运算放大器	（136）
5.1.2  仪器放大器	（139）
5.1.3  实际运算放大器存在的问题	（139）
5.2  调制与解调	（140）
5.2.1  调制与解调	（140）
5.2.2  幅值调制与解调	（140）
5.2.3  频率调制与解调	（143）
5.3  滤波	（144）
5.3.1  概述	（144）
5.3.2  滤波器性能分析	（145）
5.3.3  一阶无源滤波器	（148）
5.3.4  有源滤波器	（150）
5.3.5  开关电容滤波器	（153）
5.4  电桥	（154）
5.4.1  直流电桥	（155）
5.4.2  交流电桥	（156）
5.5  显示与记录仪器	（158）
5.5.1  模拟显示	（158）
5.5.2  数字显示	（158）
5.5.3  磁记录	（159）
5.5.4  光盘式记录	（159）
5.6  思考题与习题	（160）
第6章  计算机测试技术	（161）
6.1  概述	（162）
6.2  计算机测试系统	（162）
6.2.1  数据的采集与保持	（162）
6.2.2  模/数与数/模转换技术	（163）
6.2.3  A/D与D/A通道设计	（164）
6.2.4  计算机采集与分析系统	（164）
6.3  智能仪表	（165）
6.3.1  概述	（165）
6.3.2  智能仪表的组成	（165）
6.3.3  智能仪表的功能模块	（166）
6.4  虚拟仪器系统	（167）
6.4.1  概述	（167）
6.4.2  LabVIEW虚拟仪器开发系统	（169）
6.4.3  LabVIEW虚拟仪器开发实例	（169）
6.5  思考题与习题	（171）
下篇  测试技术的工程应用
第7章  力和力矩的测量	（175）
7.1  力的测量原理	（176）
7.2  应力、应变的测量	（176）
7.2.1  应变的测量	（176）
7.2.2  应力的测量	（177）
7.3  力的测量	（179）
7.3.1  应变式力传感器	（179）
7.3.2  应变式压力传感器	（180）
7.3.3  压电式力传感器	（180）
7.3.4  压电式压力传感器	（183）
7.3.5  金属加工切削力的测量	（184）
7.4  扭矩的测量	（184）
7.4.1  应变式扭矩传感器的工作原理	（185）
7.4.2  应变片式扭矩传感器	（186）
7.4.3  磁电式扭矩传感器	（187）
7.5  力测量实例	（188）
7.5.1  塔机结构强度测试概述	（188）
7.5.2  测试方案	（188）
7.5.3  测点布置	（189）
7.6  思考题与习题	（190）
第8章  位移与速度的测量	（191）
8.1  概述	（192）
8.2  位移测量	（192）
8.2.1  电位计式位移传感器	（192）
8.2.2  电涡流位移传感器	（193）
8.2.3  容栅式位移传感器	（194）
8.2.4  互感式位移传感器	（195）
8.2.5  光电式位移传感器	（196）
8.2.6  光纤位移传感器	（197）
8.2.7  超声波测距原理	（197）
8.3  速度测量	（198）
8.4  位移速度测量实例	（201）
8.5  思考题与习题	（203）
第9章  振动与噪声的测量	（205）
9.1  振动测试原理	（206）
9.2  常用的测振传感器	（206）
9.3  振动的激励及激振器	（210）
9.4  振动测试的工程应用	（213）
9.5  噪声测量基础	（214）
9.5.1  噪声的度量	（214）
9.5.2  噪声的主观评价	（216）
9.6  噪声测试传感器与仪器	（217）
9.6.1  传声器	（217）
9.6.2  声级计	（218）
9.7  声强测量与声源辨识	（218）
9.8  声发射测试技术	（220）
9.8.1  概述	（220）
9.8.2  声发射测量传感器	（220）
9.8.3  声发射测量仪器	（221）
9.9  振动测试的工程实例	（222）
9.10  思考题与习题	（223）
第10章  温度的测量	（225）
10.1  概述	（226）
10.2  温度测试方法	（226）
10.3  热电偶	（227）
10.3.1  热电偶的工作原理	（227）
10.3.2  热电偶的基本定律	（228）
10.3.3  热电偶的分类	（228）
10.4  热电阻	（229）
10.4.1  金属丝热电阻	（229）
10.4.2  热敏电阻	（230）
10.5  热辐射测温	（230）
10.5.1  红外辐射测温仪	（230）
10.5.2  SMART牌AR300红外测温仪简介	（231）
10.6  温度测量的工程实例	（232）
10.6.1  问题的提出	（232）
10.6.2  测试系统的建立与实现	（233）
10.6.3  实际测试时应考虑问题	（242）
10.7  思考题与习题	（243）
第11章  转速与功率的测量	（245）
11.1  转速测量概述	（246）
11.2  常用转速测量方法	（246）
11.2.1  测速发电机	（246）
11.2.2  磁电式传感器测转速	（247）
11.2.3  光电式传感器测转速	（247）
11.2.4  霍尔式转速传感器	（248）
11.2.5  频率计的原理	（249）
11.2.6  闪光测速仪	（249）
11.2.7  机械式转速表	（250）
11.3  功率测量	（251）
11.3.1  功率测量概述	（251）
11.3.2  水力测功机	（252）
11.3.3  电涡流测功机	（254）
11.3.4  电力测功机	（256）
11.4  思考题与习题	（260）
第12章  流体参量的测量	（261）
12.1  压力的测量	（262）
12.1.1  弹性压力敏感元件	（262）
12.1.2  常用压力传感器	（263）
12.1.3  压力测量工程实例	（270）
12.2  流量的测量	（271）
12.2.1  概述	（271）
12.2.2  常用的流量计	（272）
12.3  思考题与习题	（283）
索引	（284）
参考文献	（285）
读者服务表	（287）

测试技术作为一项共性技术在工业生产与科学研究的各个领域都有着广泛的应用。随着科学技术的不断进步，产品信息化、数字化、智能化的趋势愈加明显，测试技术正日益成为科技发展水平的重要标志。我国许多高等工科院校自20世纪80年代以来都相继开设了“测试技术”这门课程，尤其对于机械与测控等相关专业更是一门十分重要的专业基础课。在长期的教学实践过程中，发现学生普遍存在难以将抽象物理概念与实际工程问题相联系的问题，并且缺乏灵活运用测试技术解决实际工程问题的能力。
    近年来，随着高等工科教育改革的不断深化，如何突出和加强大学生的工程实践与创新能力成为社会普遍关注的问题。为此，根据电子工业出版社“高等院校机电类工程教育系列规划教材”的出版计划，我们组织有关教师编写了这本面向工程教育的测试技术教材。
    该教材在原有教材的基础上，对相关内容进行了进一步整合，压缩了信号与系统中抽象的理论与公式推导，将重点放在基本概念及其物理意义的工程解释上，使学生更加易于理解、掌握和应用；同时保留和补充了大量关于抽象物理概念与测试技术工程应用的实例，突出了理论与实践、知识与应用相结合，从而为培养卓越工程技术人才奠定了基础。
本教材分为上下两篇。上篇共6章，主要论述测试技术基础理论和方法。第1章绪论介绍测试技术发展概况与测量基础；第2章介绍测试信号处理的基本理论、方法与现代信号处理的最新发展；第3章介绍测试系统基本特性及其分析评价方法，实现无失真测试的条件以及负载和干扰对测试的影响及其解决措施；第4章介绍信号获取方法与传感器理论；第5章介绍信号转换与调理的原理和方法；第6章介绍计算机测试技术原理、构成与发展概况。下篇共6章，主要论述工程领域常见物理量的测试方法及其工程应用实例，各学校可根据实际情况选讲部分内容，同时也可作为上篇基础知识学习的补充材料，加强学生解决实际工程测试问题的能力。本教材的配套教学资源包括电子课件和书中所有插图，采用本教材授课的教师通过yuy@phei.com.cn可免费获取。
    本教材既可作为高等工科院校机械类及相关工科专业本科生的教材使用，也可作为企业和科研单位技术人员从事测试工作的参考书。
    本教材第1、2章由西安理工大学郑建明教授编写，第3章由西安理工大学赵庆海教授编写，第4章由华南农业大学班华高级工程师编写，第5章由华南农业大学刘洪山副研究员编写，第6章由华南农业大学王涛工程师编写，第7、8章由西安理工大学杨静副教授编写，第9、10章由西安理工大学王凯副教授编写，第11、12章由西安理工大学王世军副教授编写。全书由郑建明、班华担任主编，赵庆海、杨静担任副主编，郑建明统稿。
    在本教材的编写过程中，参考和借鉴了大量有关测试技术方面的教材和论著，在此对他们的工作表示衷心的感谢。同时，由于时间紧迫和编者水平有限，书中难免存在错误与疏漏之处，恳请读者批评指正。

                                                                       编  者
                                                                    2010年11月

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