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第1章 绪论1

1.1 测试技术的概念1

1.2 测试系统的组成2

1.3 测试技术的主要内容及其在工程中的应用5

1.3.1 测试技术的主要内容5

1.3.2 测试技术在机械工程中的应用6

1.4 测试技术的发展趋势7

1.5 测试技术基础知识8

1.5.1 量的基本概念8

1.5.2 国际单位制8

第2章 测试信号的描述与分析12

2.1 信号概述12

2.2 信号分类14

2.2.1 表象分类法14

2.2.2 能量分类法17

2.2.3 时频域分析法18

2.2.4 形态分类法19

2.2.5 可实现性分类法19

2.3 周期信号20

2.3.1 信号的时域与频域描述20

2.3.2 周期信号频谱分析25

2.3.3 频谱分析的应用28

2.4 非周期信号29

2.4.1 傅里叶变换与连续频谱29

2.4.2 能量谱30

2.4.3 傅里叶变换的性质31

2.4.4 功率信号的傅里叶变换34

2.4.5 非周期信号频谱分析37

2.5 随机信号39

2.5.1 概述39

2.5.2 随机过程的主要特征参数39

2.5.3 相关分析41

2.5.4 幅值域分析44

2.6 时-频域联合分析方法简介46

2.6.1 谱阵分析方法46

2.6.2 小波分析方法46

2.7 信号卷积积分47

2.7.1 卷积积分的概念47

2.7.2 时域卷积定理48

2.7.3 频域卷积定理48

思考与练习题48

第3章 测试系统的基本特性51

3.1 概述51

3.2 线性系统及其数学模型51

3.3 测试系统的静态特性53

3.4 测试系统的动态特性55

3.4.1 传递函数55

3.4.2 频率响应函数56

3.4.3 一阶、二阶系统的传递特性描述59

3.5 测试系统对典型激励的响应65

3.6 测试系统对任意输入的响应69

3.7 测试系统参数试验测定方法70

3.7.1 一阶系统动态特性参数的测定70

3.7.2 二阶系统动态特性参数的测定72

3.8 测试系统实现不失真测试的条件74

3.9 测试系统的负载效应76

思考与练习题78

第4章 传感器79

4.1 传感器概述79

4.1.1 传感器的定义79

4.1.2 传感器的分类79

4.1.3 传感器的发展趋势80

4.2 电阻式传感器80

4.2.1 变阻器式传感器81

4.2.2 电阻应变式传感器83

4.2.3 压阻式传感器87

4.3 电感式传感器88

4.3.1 自感式传感器88

4.3.2 互感式传感器94

4.3.3 压磁式互感传感器96

4.4 电容式传感器97

4.5 压电式传感器105

4.5.1 压电效应106

4.5.2 压电式传感器的测量电路108

4.5.3 压电式传感器的应用111

4.6 磁电式传感器112

4.6.1 磁电感应传感器112

4.6.2 霍尔传感器115

4.7 光电式传感器117

4.7.1 外光电效应117

4.7.2 内光电效应119

4.7.3 光生伏打效应121

4.7.4 光电式传感器的应用122

4.8 其他类型传感器124

4.8.1 光纤传感器124

4.8.2 光栅传感器127

4.8.3 超声波传感器129

4.8.4 红外传感器132

思考与练习题133

第5章 测试信号的转换与处理135

5.1 电桥135

5.1.1 直流电桥135

5.1.2 交流电桥139

5.2 调制与解调146

5.2.1 幅值的调制与解调147

5.2.2 频率的调制与解调154

5.3 滤波158

5.3.1 概述158

5.3.2 滤波器分类158

5.3.3 理想滤波器与实际滤波器159

5.3.4 滤波器类型163

5.3.5 滤波器的综合运用170

思考与练习题175

第6章 信号的显示与记录177

6.1 概述177

6.2 信号显示与记录的形式及分类177

6.3 显示和指示类信号输出178

6.3.1 模拟显示178

6.3.2 数码显示181

6.3.3 图视显示187

6.4 信号的记录193

6.4.1 信号记录仪的类型194

6.4.2 笔式记录仪194

6.4.3 磁带记录仪195

6.4.4 伺服记录仪196

6.4.5 数字存储示波器197

6.4.6 通用设备媒体的数字记录技术199

思考与练习题199

第7章 计算机数据采集与处理200

7.1 概述200

7.1.1 计算机数据采集200

7.1.2 计算机数据处理方法200

7.2 计算机数据采集系统202

7.2.1 数据采集系统的组成202

7.2.2 数据采集系统的特点204

7.2.3 数据采集系统的主要性能指标204

7.2.4 采样过程与采样定理205

7.2.5 数据采集通道的设计原则和芯片的选择211

7.3 小波分析方法212

7.3.1 小波变换212

7.3.2 离散小波变换的快速算法——Mallat算法214

7.4 虚拟仪器220

7.4.1 概述220

7.4.2 虚拟仪器的构成221

7.4.3 虚拟仪器的应用225

思考与练习题225

第8章 测试技术的应用227

8.1 力的测量227

8.1.1 基本概念227

8.1.2 测力传感器229

8.1.3 压力测量231

8.2 线位移与角位移、速度、加速度的测量236

8.2.1 线位移与角位移的测量236

8.2.2 速度测量239

8.2.3 加速度测量242

8.3 振动的测量246

8.3.1 振动测量的作用和类别246

8.3.2 振动量的测量方法247

8.3.3 机械阻抗试验方法250

思考与练习题256

第9章 典型设备测试技术257

9.1 典型提升设备测试技术257

9.1.1 矿井提升设备简介257

9.1.2 提升机总变位质量的测试与验算258

9.1.3 提升机强度验算259

9.1.4 提升钢丝绳无损检测259

9.1.5 提升速度图测试260

9.1.6 提升力图测试264

9.1.7 提升机启动电阻测试265

9.1.8 提升机制动系统性能测试266

9.1.9 提升机电控系统性能测试272

9.2 主排水系统安全性能测试技术272

9.2.1 主排水系统技术要求272

9.2.2 水泵扬程测试274

9.2.3 水泵流量测试274

9.2.4 水泵效率测试275

9.2.5 水泵轴功率、转速的测试276

9.2.6 主排水系统性能指标计算277

9.3 通风机设备测试技术278

9.3.1 概述278

9.3.2 通风机测试的原理及方案280

9.3.3 通风机风量测试281

9.3.4 通风机风压测试283

9.3.5 噪声测试284

9.3.6 振动参数测试285

9.3.7 其他参数测试286

9.4 空气压缩机设备测试技术287

9.4.1 空气压缩机性能参数及要求287

9.4.2 空气压缩机技术测试方案288

9.4.3 空气压缩机测试数据的分析和处理291

9.5 基于虚拟仪器的煤矿“四大件”安全性能综合测试系统292

9.5.1 系统的构成292

9.5.2 通用数据采集系统293

9.5.3 软件系统及其应用295

9.6 膏体胶结充填设备的测控技术299

9.6.1 膏体胶结充填技术简介300

9.6.2 膏体充填控制系统301

9.6.3 膏体充填设备测试技术303

9.7 高水充填设备的测控技术304

9.7.1 高水充填简介304

9.7.2 超高水充填料浆制备系统305

9.7.3 超高水充填测试技术308

思考与练习题309

参考文献311