本书为“十三五” ****出版物出版规划项目———现代机械工程系列精品教材, 普通高等教育“十一五” 规划教材。
全书共十章。首先介绍机械测试信号分析和测量系统的基本特性等测试技术基础知识; 接着介绍机械工程中常见的参数式传感器及其应用和发电式传感器及其应用; 然后对近年来在机械工程测试中应用比较广泛的光电检测技术、无损检测技术、计算机测试技术进行专门介绍; 后, 从系统角度介绍了测试系统的设计方法, 并介绍了机械工程中一些典型测试系统的设计实例。
本书可作为机械工程学科各专业本科生的教材, 也可供相应专业工程技术人员参考。

第3 版前言
第2 版前言
第1 版前言
1　绪论 1
　1. 1　课程的意义及目的 1
　　1. 1. 1　本课程的意义 1
　　1. 1. 2　本课程的目的 2
　1. 2　测试方法的分类与系统组成 4
　　1. 2. 1　测试方法的分类 4
　　1. 2. 2　测试系统的组成 5
　1. 3　测试技术的发展 6
　　1. 3. 1　传感器技术的发展 6
　　1. 3. 2　计算机测试技术的发展 8
　1. 4　本课程的研究内容 11
　思考题与习题 11
2　机械测试信号分析 12
　2. 1　信号的表示与分类 12
　　2. 1. 1　信号的表示 12
　　2. 1. 2　信号的分类 13
　2. 2　信号的时域分析 14
　　2. 2. 1　时域信号特征参数 14
　　2. 2. 2　时域相关分析 15
　2. 3　信号的频谱分析 17
　　2. 3. 1　周期信号的频谱分析 18
　　2. 3. 2　非周期信号的频谱分析 22
　　2. 3. 3　随机信号的频谱分析 27
　2. 4　信号的时频分析 30
　2. 5　机械信号的测量误差与信号预处理 33
　　2. 5. 1　测量误差及其分类 33
　　2. 5. 2　信号的预处理 35
　思考题与习题 36
3　测量系统的基本特性 38
　3. 1　测量系统的静态特性 38
　3. 2　一般测量系统的动态特性 41
　　3. 2. 1　线性定常系统及其基本特性 41
　　3. 2. 2　测量系统频率响应函数 43
　3. 3　典型测量系统的动态特性 44
　　3. 3. 1　理想测量系统的动态特性 44
　　3. 3. 2　一阶测量系统的动态特性 46
　　3. 3. 3　二阶测量系统的动态特性 47
　3. 4　动态测量误差及补偿 49
　　3. 4. 1　测量系统的动态测量误差 49
　　3. 4. 2　动态测量误差的补偿方法 52
　思考题与习题 54
4　参数式传感器及其应用 55
　4. 1　电阻式传感器 55
　　4. 1. 1　电阻应变式传感器 56
　　4. 1. 2　热电阻式传感器 60
　　4. 1. 3　电阻式传感器的直流电桥调
理技术 62
　　4. 1. 4　电阻式传感器的应用 66
　4. 2　电感式传感器 68
　　4. 2. 1　电感式传感器工作原理 68
　　4. 2. 2　交流信号的调理技术 71
　　4. 2. 3　电感式传感器的应用 76
　4. 3　电容式传感器 79
　　4. 3. 1　电容式传感器工作原理 79
　　4. 3. 2　电容式传感器的应用 82
　4. 4　电涡流传感器 84
　　4. 4. 1　电涡流传感器工作原理 84
　　4. 4. 2　电涡流传感器的信号调理 86
　　4. 4. 3　电涡流传感器的应用 87
　思考题与习题 90
5　发电式传感器及其应用 91
　5. 1　压电式传感器 91
　　5. 1. 1　压电效应与压电材料 91
Ⅹ　
　　5. 1. 2　压电元件及其等效电路 92
　　5. 1. 3　压电传感器的调理电路 93
　　5. 1. 4　压电式传感器的应用 95
　5. 2　磁电式传感器 98
　　5. 2. 1　磁电式传感器基本原理及测
量电路 98
　　5. 2. 2　磁电式传感器的应用 99
　5. 3　霍尔传感器 101
　　5. 3. 1　霍尔效应和霍尔传感器 101
　　5. 3. 2　霍尔元件的测量电路和误差
补偿 102
　　5. 3. 3　霍尔传感器的应用 104
　5. 4　热电偶传感器 105
　　5. 4. 1　热电偶工作原理 106
　　5. 4. 2　热电偶基本定律 107
　　5. 4. 3　热电偶冷端温度补偿 108
　　5. 4. 4　热电势的测量 109
　　5. 4. 5　热电偶的分类及应用 110
　5. 5　红外探测器 111
　　5. 5. 1　红外探测器基本工作原理 112
　　5. 5. 2　红外线探测器的应用 113
　思考题与习题 115
6　光电检测技术 117
　6. 1　光电检测器的工作原理与性能
比较 117
　　6. 1. 1　常用光电检测器的工作原理 118
　　6. 1. 2　光电检测器性能比较 121
　6. 2　典型光电检测方法及系统应用 122
　　6. 2. 1　光源及其特性 123
　　6. 2. 2　非相干光电检测方法及应用 124
　　6. 2. 3　相干光电检测方法及应用 129
　6. 3　固态图像传感器及其应用 131
　　6. 3. 1　固态图像传感器测量原理 131
　　6. 3. 2　固态图像传感器的应用 133
　6. 4　光纤传感器测量技术 135
　　6. 4. 1　光纤传感器基本原理 135
　　6. 4. 2　光纤传感器的应用 137
　思考题与习题 138
7　无损检测技术 139
　7. 1　超声波检测技术 139
　　7. 1. 1　超声波检测技术简介 139
　　7. 1. 2　超声波无损检测原理 140
　　7. 1. 3　超声波无损检测的应用 142
　7. 2　工业CT 检测技术 143
　　7. 2. 1　工业CT 成像技术简介 143
　　7. 2. 2　工业CT 工作原理 144
　　7. 2. 3　工业CT 检测系统的应用 145
　7. 3　磁粉检测技术 146
　　7. 3. 1　磁粉检测技术简介 146
　　7. 3. 2　磁粉检测技术原理 147
　　7. 3. 3　磁粉检测技术的应用 148
　7. 4　渗透检测技术 149
　　7. 4. 1　渗透检测技术简介 149
　　7. 4. 2　渗透检测技术原理 150
　　7. 4. 3　渗透检测技术的应用 150
　7. 5　其他技术在无损检测中的应用 151
　　7. 5. 1　电涡流传感器在无损检测中
的应用 151
　　7. 5. 2　霍尔传感器在无损检测中的
应用 152
　　7. 5. 3　红外技术在无损检测中的
应用 153
　思考题与习题 154
8　计算机测试技术 155
　8. 1　数据采集技术 156
　　8. 1. 1　模拟信号的数字化处理 156
　　8. 1. 2　数据的采集与保持 158
　　8. 1. 3　A-D 转换器类型及性能指标 160
　　8. 1. 4　A-D 通道方案的确定 161
　8. 2　智能仪器 164
　　8. 2. 1　智能仪器的硬件结构 164
　　8. 2. 2　智能仪器的软件功能 166
　　8. 2. 3　智能仪器的自动测量功能 167
　　8. 2. 4　智能传感器 169
　8. 3　虚拟仪器 170
　　8. 3. 1　虚拟仪器的概念 170
　　8. 3. 2　虚拟仪器的体系结构 171
　　8. 3. 3　虚拟仪器软件的开发环境 173
　　8. 3. 4　虚拟仪器设计举例 175
　8. 4　计算机测试系统设计举例 176
　思考题与习题 179
Ⅺ　
9　测试系统设计 180
　9. 1　测试系统设计的基本原则 180
　　9. 1. 1　测试系统基本架构 180
　　9. 1. 2　测试系统设计的基本原则及
步骤 183
　9. 2　测试系统的精度设计 186
　　9. 2. 1　测试系统的误差传递 186
　　9. 2. 2　测试系统的误差分配与校核 188
　9. 3　信号的放大与滤波环节设计 189
　　9. 3. 1　信号放大环节设计 190
　　9. 3. 2　信号滤波环节设计 191
　9. 4　测试系统的抗干扰设计 195
　　9. 4. 1　干扰因素及传播途径 195
　　9. 4. 2　常用抗干扰技术 196
　思考题与习题 199
10　典型测试系统设计实例 201
　10. 1　应变测量案例 201
　　10. 1. 1　应变测量方法简介 201
　　10. 1. 2　塔式起重机结构强度测试 206
　10. 2　温度测量案例 209
　　10. 2. 1　温度测量方法简介 209
　　10. 2. 2　高速机车轴温测试系统 210
　10. 3　位移测量案例 215
　　10. 3. 1　位移测量方法简介 215
　　10. 3. 2　润滑油膜厚度光纤测试系统 216
　10. 4　噪声测量案例 221
　　10. 4. 1　噪声测量方法简介 221
　　10. 4. 2　汽车悬架减振器异响声分析 226
　10. 5　结构模态分析案例 230
　　10. 5. 1　模态分析方法简介 230
　　10. 5. 2　机床模态分析实例 234
　10. 6　旋转机械的网络化监测诊断 237
　　10. 6. 1　设计任务 237
　　10. 6. 2　网络化监测诊断系统方案 237
　　10. 6. 3　传感器组 238
　　10. 6. 4　CPCI 采集监测单元 240
　　10. 6. 5　网络数据库 242
　　10. 6. 6　网络化监测诊断软件平台 242
参考文献 245