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第0章 绪论1

0.1 测试技术与科学技术1

0.2 工程测试技术与机电工程1

0.3 本课程的研究对象、性质和特点4

第1章 信号与测试系统的分类与描述5

1.1 信号的分类与描述5

1.1.1 信号的定义5

1.1.2 信号的分类5

1.1.3 信号的时域和频域描述方法12

1.2 信号的频谱分析13

1.2.1 周期信号的频域描述13

1.2.2 非周期信号的频域描述18

1.3 随机信号30

1.3.1 随机信号的描述30

1.3.2 随机过程的主要特征参数31

1.4 测试系统特性分析34

1.4.1 概述34

1.4.2 测试系统的静态特性34

1.4.3 测试系统的动态特性35

1.4.4 实现不失真测试的条件43

1.5 工程案例分析44

1.5.1 案例145

1.5.2 案例246

习题47

第2章 模拟信号处理49

2.1 电桥49

2.1.1 直流电桥49

2.1.2 交流电桥51

2.2 调制与解调52

2.2.1 幅值调制与解调52

2.2.2 频率调制与解调56

2.3 滤波58

2.3.1 概述58

2.3.2 理想滤波器与实际滤波器59

2.3.3 RC模拟式滤波器分析60

2.4 信号的相关分析63

2.4.1 相关的概念63

2.4.2 自相关函数63

2.4.3 互相关函数65

2.5 信号的功率谱分析67

2.5.1 自功率谱密度函数68

2.5.2 巴塞伐尔（Parseval）定理68

2.5.3 互功率谱密度函数69

2.5.4 自谱和互谱的估计69

2.5.5 功率谱和频率响应函数的关系70

2.6 工程案例分析70

2.6.1 案例170

2.6.2 案例272

习题73

第3章 数字信号处理75

3.1 数字信号处理的步骤75

3.2 信号数字处理中的几个关键问题76

3.2.1 采样、混叠和采样定理76

3.2.2 截断、泄漏和窗函数78

3.3 离散傅立叶变换（DFT）79

3.3.1 信号的时域采样和频域采样79

3.3.2 离散傅立叶级数（DFS）81

3.3.3 离散傅立叶变换（DFT）82

3.4 快速傅立叶变换（FFT）83

3.4.1 FFT算法的基本原理83

3.4.2 FFT算法84

3.6 工程案例分析86

案例86

习题88

第4章 模拟量位移传感器与位移的测量90

4.1 位移测试概述90

4.1.1 位移测量的基本概念和分类方法90

4.1.2 传感器概述90

4.2 电阻式传感器与位移的测量93

4.2.1 电位器原理与位移测量93

4.2.2 电阻应变式传感器与位移测量95

4.3 电感式传感器与位移的测量99

4.3.1 自感式传感器与位移的测量99

4.3.2 电涡流式传感器与位移的测量102

4.3.3 互感式传感器与位移的测量105

4.4 电容式传感器与位移的测量110

4.4.1 间隙变化型110

4.4.2 面积变化型111

4.4.3 介质变化型113

4.4.4 电容式传感器位移测量电路114

4.5 霍尔传感器与位移的测量120

4.5.1 霍尔效应120

4.5.2 霍尔元件与位移的测量121

4.6 其他模拟量的位移测试方法122

4.6.1 光电传感器的位移测量122

4.6.2 光电位置传感器123

4.6.3 光纤位移传感器126

4.6.4 光图像位移传感器128

4.6.5 旋转变压器式角位移传感器129

4.6.6 微动同步器式角位移传感器131

4.7 工程案例分析131

4.7.1 案例1132

4.7.2 案例2134

4.7.3 案例3134

习题134

第5章 数字量位移传感器与位移的测量137

5.1 光电编码器与角位移测量137

5.1.1 增量式光电编码器的结构与工作原理137

5.1.2 绝对式编码器138

5.2 光栅位移传感器140

5.2.1 光栅的结构和类型140

5.2.2 光栅传感器位移测量的工作原理141

5.3 磁栅式位移传感器144

5.3.1 磁栅传感器的组成及类型144

5.3.2 磁栅传感器位移测量的工作原理145

5.3.3 磁栅传感器位移测量的应用147

5.4 容栅式传感器与位移测量148

5.4.1 容栅位移传感器的工作原理及信号处理方式148

5.4.2 容栅传感器的位移测量149

5.5 感应同步器与位移测量149

5.5.1 感应同步器的结构与分类149

5.5.2 感应同步器位移测量的工作原理150

5.6 激光位移测量装置153

5.7 工程案例分析155

习题156

第6章 力与压力的测量158

6.1 力的测量158

6.1.1 应变式测力系统158

6.1.2 位移式测力系统163

6.1.3 压磁式测力传感器163

6.2 压力的测量165

6.2.1 概述165

6.2.2 压力敏感元件166

6.2.3 压阻式传感器测压力168

6.2.4 应变式压力传感器171

6.2.5 电容式压力传感器174

6.2.6 电感式压力传感器174

6.2.7 伺服式压力测量系统175

6.2.8 谐振式压力传感器177

6.3 工程案例分析182

案例182

习题184

第7章 速度与加速度的测量185

7.1 速度的测量185

7.1.1 速度测量方法185

7.1.2 磁电式速度传感器测速187

7.1.3 光电式传感器测速192

7.1.4 其他测速装置195

7.2 加速度的测量197

7.2.1 加速度测量方法197

7.2.2 压电式传感器测量加速度197

7.2.3 其他传感器测量加速度205

7.3 工程案例分析208

案例208

习题208

第8章 振动的测试211

8.1 振动和振动测试系统概述211

8.1.1 振动信号分类211

8.1.2 振动测量方法214

8.2 测振系统216

8.2.1 测振系统的组成216

8.2.2 测振传感器217

8.2.3 测振放大器218

8.3 振动系统动态特性测试220

8.3.1 激励方式220

8.3.2 激振器222

8.3.3 相对振动与绝对振动的测试225

8.3.4 振动位移的测试227

8.3.5 振动速度的测量228

8.3.6 振动加速度的测试229

8.3.7 测振传感器的合理选择230

8.4 振动的信号分析方法及分析仪器231

8.4.1 模拟式频率分析仪232

8.4.2 数字式分析仪器振动测试系统232

8.4.3 振动信号的分析与处理235

8.5 工程案例分析236

8.5.1 案例1236

8.5.2 案例2237

习题237

第9章 测试系统设计初步239

9.1 现代测试系统的设计思想和方法239

9.1.1 概述239

9.1.2 组合化和开放式系统的设计思想239

9.1.3 开放式系统的设计方法240

9.2 测试系统的分类及其组成242

9.2.1 测试系统的基本测试方法242

9.2.2 测试系统的组成245

9.2.3 测试系统的分类247

9.3 测试系统设计关键技术——计算机及接口设计250

9.4 现代测试系统的结构类型253

9.4.1 智能仪表和变送器253

9.4.2 基于现场总线的智能仪器255

9.4.3 虚拟仪器256

习题259

参考文献260