機械工程測試技術

內(nèi)容概要

　本書是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材，是為適應機械工程及自動化學科高等教育改革之需而編寫的。
　　本書包括上、下兩篇。上篇為測試基礎，內(nèi)容有緒論、信號的分類與描述、測試系統(tǒng)的特性、信號的分析與處理、常用傳感器的變換原理、電信號的調理與記錄、計算機數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)、測量誤差的分析與處理；下篇為實用測試技術，內(nèi)容有力及其導出量的測量、振動的測量、噪聲的測量、位移與厚度測量、溫度的測量、流體參數(shù)的測量。
　　本書適合高校機械工程及自動化專業(yè)的教學，也可供工程技術人員參考。

書籍目錄

前言
上篇測 試 基 礎
第1章緒論
1．1測試技術的任務
1．2測試技術的主要內(nèi)容
1．3測試系統(tǒng)的組成
1．4測試技術的發(fā)展
1．5測試技術課程的學習要求
第2章信號的分類與描述
2．1信號的分類及描述方法
2．1．1信號的分類
2．1．2信號的描述方法
2．2周期信號的頻譜——傅里葉級數(shù)
2．2．1三角函數(shù)展開式
2．2．2傅里葉級數(shù)的復指數(shù)展開式
2．3非周期信號的頻譜
2．3．1概述
2．3．2瞬變信號的頻譜——傅里葉變換
2．3．3傅里葉變換的主要性質
2．4幾種典型信號的頻譜
2．4．1單位脈沖函數(shù)信號及其頻譜
2．4．2單邊指數(shù)函數(shù)信號的頻譜
2．4．3正、余弦函數(shù)信號的頻譜
2．4．4周期矩形脈沖函數(shù)信號的頻譜
2．4．5符號函數(shù)信號的頻譜
2．4．6階躍函數(shù)信號的頻譜
2．5隨機信號的概念及分類
2．5．1隨機信號的概念
2．5．2隨機信號的分類
習題
第3章測試系統(tǒng)的特性
3．1測試系統(tǒng)及其主要性質
3．1．1測試系統(tǒng)概述
3．1．2線性系統(tǒng)的主要性質
3．2測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性
3．2．1線性度
3．2．2靈敏度
3．2．3分辨率（分辨力）
3．2．4滯后
3．2．5重復性誤差
3．2．6其他特性
3．3測試系統(tǒng)的動態(tài)特性
3．3．1傳遞函數(shù)
3．3．2脈沖響應函數(shù)
3．3．3頻率響應函數(shù)
3．3．4一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的動態(tài)特性
3．4測試系統(tǒng)在典型輸入下的響應
3．4．1測試系統(tǒng)在單位階躍輸入下的響應
3．4．2測試系統(tǒng)在正弦輸入下的響應
3．5實現(xiàn)不失真測試的條件
3．6測試系統(tǒng)特性參數(shù)的測定
3．6．1測試系統(tǒng)靜態(tài)特性參數(shù)的測定
3．6．2測試系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)的測定
習題
第4章信號的分析與處理
4．1信號的時域分析
4．1．1信號的時域統(tǒng)計參數(shù)
4．1．2信號的概率密度函數(shù)
4．2信號的相關分析
4．2．1相關系數(shù)
4．2．2自相關函數(shù)分析
4．2．3互相關函數(shù)分析
4．2．4相關函數(shù)的應用
4．3信號的頻域分析
4．3．1功率譜密度函數(shù)
4．3．2功率譜的應用
4．3．3相干函數(shù)
4．3．4倒頻譜分析及其應用
4．4信號時頻分析的基本概念
4．4．1從傅里葉變換到時頻分析
4．4．2信號的分辨率
4．4．3瞬時頻率
4．4．4非平穩(wěn)隨機信號
習題
第5章常用傳感器的變換原理
5．1傳感器概述
5．1．1傳感器的定義與組成
5．1．2傳感器的分類
5．1．3傳感器的主要技術指標及選擇
5．1．4傳感器技術的主要應用及發(fā)展趨勢
5．2電阻式傳感器
5．2．1電阻應變傳感器
5．2．2壓阻式傳感器
5．2．3變阻式傳感器
5．3電感傳感器
5．3．1自感式傳感器
5．3．2互感式傳感器
5．3．3壓磁式傳感器
5．4電容傳感器
5．5壓電傳感器
5．6磁電式傳感器
5．6．1磁電感應式傳感器
5．6．2霍爾傳感器
5．7光電傳感器
5．7．1光電效應及光電器件
5．7．2光電傳感器的應用
5．7．3光固態(tài)圖像傳感器
5．8光纖傳感器
5．9新型傳感器
5．9．1微機械傳感器
5．9．2智能傳感器
5．9．3無線傳感器網(wǎng)絡
習題
第6章電信號的調理與記錄
6．1電橋
6．1．1直流電橋
6．1．2交流電橋
6．2調制與解調
6．2．1幅值調制與解調
6．2．2頻率調制與解調
6．3信號的放大與衰減
6．3．1信號放大器的主要特性
6．3．2使用運算放大器的放大器
6．3．3信號衰減
6．4濾波器
6．4．1濾波器的分類
6．4．2理想濾波器與實際濾波器
6．4．3恒帶寬比和恒帶寬濾波器
6．5信號的顯示與記錄
6．5．1模擬指示儀表
6．5．2數(shù)碼顯示儀表
6．5．3圖像顯示儀表
6．5．4信號的記錄和存儲
習題
第7章計算機數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)
7．1數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的構成
7．2信號數(shù)字化處理中的主要問題
7．2．1采樣
7．2．2量化
7．2．3泄漏和窗函數(shù)
7．2．4頻域采樣和柵欄效應
7．3快速傅里葉變換原理
7．3．1離散的傅里葉變換
7．3．2傅里葉變換的快速算法（FFT）
7．3．3FFT的逆變換（IFFT）
7．4數(shù)據(jù)采集元件
7．4．1多路轉換器
7．4．2數(shù)?模（D-A）轉換器
7．4．3模?數(shù)（A-D）轉換器
7．4．4同步采樣?保持子系統(tǒng)
7．4．5數(shù)據(jù)采集卡
7．4．6數(shù)據(jù)采集卡的接口編程
7．5虛擬儀器
7．5．1虛擬儀器的組成
7．5．2虛擬儀器的分類與應用
7．6基于計算機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計
7．6．1基本原則
7．6．2系統(tǒng)設計的一般步驟
習題
第8章測量誤差分析與處理
8．1誤差的基本概念
8．1．1測量誤差與精度
8．1．2誤差的表示方法
8．2隨機誤差
8．2．1隨機誤差的分布規(guī)律
8．2．2隨機誤差統(tǒng)計分析
8．2．3可疑數(shù)據(jù)的取舍
8．3系統(tǒng)誤差
8．3．1系統(tǒng)誤差對測量結果的影響
8．3．2系統(tǒng)誤差的識別與修正
8．3．3消除系統(tǒng)誤差的措施
8．4間接測量中的誤差計算
8．4．1間接測試參量的估計值
8．4．2間接測量誤差計算
8．5誤差分析與測試數(shù)據(jù)處理
8．5．1系統(tǒng)誤差和隨機誤差成分分析
8．5．2誤差分析的步驟
8．5．3測試數(shù)據(jù)的處理
習題
下篇實用測試技術
第9章力及其導出量的測量
9．1電阻應變計的應用
9．1．1電阻應變計的工作特性及選擇
9．1．2電阻應變計的安裝
9．2應力測量
9．2．1應變儀的使用
9．2．2單向應力測量
9．2．3平面應力狀態(tài)下主應力的測量
9．2．4常用的測力裝置
9．2．5力參數(shù)測量實例
9．3扭矩的測量
9．3．1應變式扭矩測量的機理
9．3．2扭矩測量信號的傳輸
9．3．3扭矩的標定
習題
第10章振動的測量
10．1概述
10．1．1振動測量的內(nèi)容與目的
10．1．2振動測量系統(tǒng)的基本組成和各部分功能
10．2測振傳感器
10．2．1測振傳感器的分類及原理
10．2．2常用的測振傳感器
10．2．3接觸式測振傳感器的校準
10．3常用的測振放大器
10．3．1電壓放大器
10．3．2電荷放大器
10．4振動的激勵與激振器
10．4．1振動的激勵
10．4．2激振器
10．5振動的檢測方法及實例
10．5．1振幅的測量方法
10．5．2振動頻率的測量方法
10．5．3同頻簡諧振動相位差的測量方法
10．5．4機械系統(tǒng)固有頻率的測量方法
10．5．5阻尼的測量方法
10．5．6振型的測量方法
10．5．7振動測量實例
習題
第11章噪聲的測量
11．1聲音的特征
11．2基本聲學參數(shù)
11．2．1聲壓與聲壓級
11．2．2聲強與聲強級
11．2．3聲功率與聲功率級
11．2．4級的合成
11．3噪聲的頻譜分析
11．4噪聲的主觀量與評價
11．4．1純音的等響曲線、響度及響度級
11．4．2寬帶噪聲的響度
11．4．3聲級計的頻率計權網(wǎng)絡
11．4．4等效連續(xù)聲級與噪聲評價標準
11．5噪聲測量儀器
11．5．1 傳聲器
11．5．2聲級計
11．5．3聲級計的校準
11．6噪聲測量技術
11．6．1聲功率的測量和計算
11．6．2噪聲測量應注意的問題
11．6．3噪聲測量環(huán)境的影響及環(huán)境噪聲的修正
11．7機床噪聲測量實例
11．7．1機床的噪聲源及噪聲標準
11．7．2機床噪聲聲壓級測量
習題
第12章位移與厚度測量
12．1常用位移傳感器
12．2光柵式傳感器
12．2．1光柵式傳感器的基本原理和分類
12．2．2光柵的光學系統(tǒng)
12．2．3計量光柵的種類
12．3光電盤傳感器和編碼盤傳感器
12．3．1光電盤傳感器
12．3．2編碼盤傳感器
12．4感應同步器
12．4．1感應同步器的結構
12．4．2感應同步器的基本工作原理
12．4．3輸出信號的處理方式
12．4．4感應同步器的參數(shù)分析
12．5激光干涉儀
12．5．1基本工作原理
12．5．2雙頻激光干涉儀
12．6厚度測量
12．6．1非接觸式測厚儀
12．6．2接觸式測厚儀
習題
第13章溫度的測量
13．1溫度標準與測量方法
13．1．1溫度和溫標
13．1．2溫度測量方法
13．2接觸式測溫傳感器
13．2．1熱電偶
13．2．2熱電阻溫度計
13．2．3熱敏電阻和集成溫度傳感器
13．2．4機械溫度傳感器
13．3非接觸式測溫
13．3．1熱輻射原理
13．3．2紅外測溫
13．3．3全輻射溫度計
13．3．4光學高溫計
13．3．5比色高溫計
13．4溫度測量實例
13．4．1機床的溫升測量
13．4．2切削溫度測量
習題
第14章流體參數(shù)的測量
14．1壓力的測量
14．1．1壓力測量原理
14．1．2壓力測量傳感器
14．1．3測壓傳感器的標定
14．2流量的測量
14．2．1節(jié)流變壓降式流量計
14．2．2阻力式流量計
14．2．3渦輪流量計
14．2．4容積式流量計
14．2．5質量流量計
14．2．6流量計的標定
14．3流速測量系統(tǒng)
14．3．1皮托管流速計
14．3．2熱線和熱膜風速計
14．3．3利用激光多普勒效應的流速測量
習題
參考文獻
讀者信息反饋表

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   第10章 振動的測量 振動是在自然界、工程實際及人們?nèi)粘Ｉ钪衅毡榇嬖诘默F(xiàn)象。在工程實際中，各種各樣的機械（機器）在運行過程中總是伴隨著振動。機械結構連同它的基礎以及建筑結構每時每刻都處于不同程度的振動之中。例如，礦山的礦井提升機在提升過程中的振動、冶金生產(chǎn)用的高爐、轉爐及軋鋼機的振動、各行各業(yè)使用的風機在工作時的振動及管路中由流體而引起的振動等。 10.1 概述 機械振動是一種特殊的運動形式。它是指機械的零部件或整個機械結構在其平衡位置附近所作的往復運動。在大多數(shù)情況下，機械振動是有害的，它會破壞機器的正常工作，影響機械的工作性能及其壽命，導致機械零部件的過早失效破壞，甚至造成機毀人亡的災難性事故。因此，有害的機械振動必須予以控制或消除。另一方面，也可以利用機械振動的特點來完成一些有益于工程實際和人們?nèi)粘Ｉ钏枰墓ぷ?，例如振動篩、振動攪拌器、振動輸送機，振動夯實機等，這時必須正確地選擇振動參數(shù)，充分發(fā)揮這些機械的振動性能。 各種機器、儀器和設備，當它們處于運行狀態(tài)時，由于不可避免地存在由回轉件的不平衡、負載不均勻、結構剛度的各向異性、潤滑不良及間隙等原因引起受力的變動、碰撞和沖擊，以及由于使用、運輸和外界環(huán)境條件下能量的傳遞、存儲和釋放等，都會誘發(fā)或激勵機械振動。所以，任何一臺運行著的機器、儀器和設備都存在著振動現(xiàn)象。 現(xiàn)代設計對各種機械提出了低振級和低噪聲的要求，要求各種結構有高的抗振能力，因此有必要進行機械動力結構的振動分析或振動設計，這些都離不開振動的測量。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，為了使設備安全運行并保證產(chǎn)品質量，往往需要檢測設備運行中的振動信息，進行工況監(jiān)測、故障診斷，這些都需要通過振動的測試和分析才能實現(xiàn)。 總之，機械振動的測試在生產(chǎn)和科研的許多方面占有重要的地位，振動測試作為一種現(xiàn)代技術手段，廣泛應用于機械制造、建筑工程、地球物理勘探和生物醫(yī)學等各種領域。 10.1.1振動測量的內(nèi)容與目的 振動測量包括兩個方面的內(nèi)容：一是測量機械或結構在工作狀態(tài)下的振動，如其上某處的位移、速度、加速度、頻率和相位等，以便了解被測對象的振動狀態(tài)；二是對機械或結構施加某種激勵，測量其動態(tài)特性參數(shù)，如固有頻率、阻尼比（或阻尼率）、剛度和振型等參數(shù)。

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