機械工程測試技術(shù)

前言

“機械工程測試技術(shù)”課程屬于技術(shù)基礎(chǔ)課范疇，應(yīng)在大三學(xué)年開設(shè)，起到承上啟下的作用。學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)完“數(shù)理統(tǒng)計”、“概率論”、“材料力學(xué)”、“理論力學(xué)”、“電工學(xué)”等基礎(chǔ)課程，這些課程的基本知識都在本課程中有所體現(xiàn)。學(xué)習(xí)本課程，可以讓學(xué)生進一步加深對學(xué)過的抽象知識的理解與運用；同時本課程又涉及應(yīng)力、扭矩、振動、外載荷等參數(shù)的測量，與專業(yè)課緊密相聯(lián)，可以為下一步學(xué)習(xí)專業(yè)知識打下堅實的基礎(chǔ)。除了機械工程各專業(yè)外，還有許多專業(yè)，如電子信息工程專業(yè)、電子與電氣工程專業(yè)、測控儀器專業(yè)等也都在講授和研究傳感器、測試儀器，相關(guān)的專著很多。但我們機械工程行業(yè)與他們研究的角度和側(cè)重點不同，他們重在研究設(shè)計、制造性能良好的儀器和傳感器，偏重于對測試裝置的動態(tài)響應(yīng)和儀器動態(tài)特性的研究，以及如何編制采樣程序和數(shù)據(jù)分析軟件；而我們重在正確選用、使用儀器和相關(guān)的數(shù)采軟件去完成機械工程行業(yè)需要測試的各種性能參數(shù)，因此偏重于應(yīng)用技術(shù)，正像戰(zhàn)士只需知道怎樣使用武器去消滅敵人，而不必研究制造槍炮一樣；故教材對一些測試儀器的理論和原理刪繁就簡。高科技離不開測試技術(shù)（如航空航天領(lǐng)域、智能機器人領(lǐng)域），科學(xué)實驗離不開測試技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計離不開測試技術(shù)，自動控制離不開測試技術(shù)，故障診斷離不開測試技術(shù)，產(chǎn)品定型離不開測試技術(shù)，行業(yè)的基礎(chǔ)理論研究離不開測試技術(shù)，學(xué)習(xí)國外先進技術(shù)離不開測試技術(shù)——測試技術(shù)在整個課程體系中的位置和作用可見一斑。

內(nèi)容概要

本書從理論與實踐相結(jié)合的角度，系統(tǒng)介紹了靜態(tài)、動態(tài)應(yīng)力測量系統(tǒng)的組成、原理及其測量單向應(yīng)力、組合應(yīng)力、平面應(yīng)力和復(fù)雜應(yīng)力的組橋方法；突出了對機器的空間質(zhì)點位置、載荷譜、殘余應(yīng)力等性能參數(shù)測量的應(yīng)用技術(shù)；還重點介紹了振動、噪聲、實驗?zāi)B(tài)測試系統(tǒng)的構(gòu)成，測試方法和數(shù)據(jù)處理分析的內(nèi)容；簡介了當前測試領(lǐng)域的最新技術(shù)，如傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、小波分析法等內(nèi)容。    本書可作為機械工程類的本科生使用，也可作為機械工程類的研究生及機械工程行業(yè)工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

緒論上篇  應(yīng)變測量——強度測試第1章  電測法的基本原理和信號的變換  1.1  電測方法的基本原理    1.1.1  非電量測試的研究對象    1.1.2  電測方法的基本原理和測試環(huán)節(jié)    1.1.3  電測法的主要特點    1.1.4  檢測技術(shù)的發(fā)展方向  1.2  傳感器概述    1.2.1  傳感器是人感知的延伸    1.2.2  傳感器的定義與基本組成    1.2.3  傳感器的分類    1.2.4  傳感器的發(fā)展趨勢    1.2.5  傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)  1.3  電阻式應(yīng)變片    1.3.1  應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)    1.3.2  應(yīng)變片的工作原理    1.3.3  線應(yīng)變的單位與國際單位制    1.3.4  應(yīng)變片的工作特性    1.3.5  應(yīng)變片的基本特性    1.3.6  應(yīng)變片的種類    1.3.7  應(yīng)變片特征參數(shù)    1.3.8  黏結(jié)劑和應(yīng)變片的粘貼工藝第2章  電橋及其應(yīng)用  2.1  電橋    2.1.1  電橋在測試中的作用及種類    2.1.2  直流電橋的輸出(變換原理)    2.1.3  交流電橋    2.1.4  電橋特性  2.2  應(yīng)變測量的組橋方案    2.2.1   橋接法、半橋接法和全橋接法    2.2.2  橋路溫度補償法原理分析    2.2.3  橋臂系數(shù)的概念    2.2.4  拉伸(壓縮)載荷的測量方案    2.2.5  彎曲載荷的測量方案    2.2.6  扭矩的測量    2.2.7  測量剪力的布片方案    2.2.8  在拉力和彎曲復(fù)合載荷下的“測拉除彎”測量方案    2.2.9  在拉力和彎曲復(fù)合載荷下的“測彎除拉”測量方案    2.2.10  拉、彎、扭復(fù)合應(yīng)力下“測扭除拉彎”的測量方案    2.2.11  主應(yīng)力方向未知的平面應(yīng)力的測量方案  2.3  應(yīng)變儀    2.3.1  應(yīng)變儀的種類    2.3.2  測試裝置動態(tài)(傳遞)特性的概念    2.3.3  動態(tài)應(yīng)變儀    2.3.4  靜態(tài)應(yīng)變儀  2.4  常用型材結(jié)構(gòu)的復(fù)雜應(yīng)力測試    2.4.1  常用結(jié)構(gòu)型材種類及其受力特點    2.4.2  軸向受力構(gòu)件及其破壞形式    2.4.3  拉彎構(gòu)件及其破壞形式    2.4.4  有關(guān)桁架結(jié)構(gòu)的基本知識    2.4.5  測量結(jié)構(gòu)型材復(fù)雜正應(yīng)力的布片方案    2.4.6  利用測得的正應(yīng)力?1、?2、3和?4計算四種應(yīng)力的大小    2.4.7  測量型材截面剪應(yīng)力的布點方案    2.4.8  型材截面上平面應(yīng)力狀態(tài)的測點布置    2.4.9  構(gòu)件強度安全儲備系數(shù)的計算  2.5  拉力和荷重的測量——拉力和荷重傳感器    2.5.1  電阻應(yīng)變片式拉力和荷重傳感器變化原理    2.5.2  傳感器的彈性元件    2.5.3  彈性元件的設(shè)計    2.5.4  測力傳感器的靜標定  2.6  扭矩傳感器和扭矩測試    2.6.1  測量傳動軸扭矩的基本原理    2.6.2  扭矩傳感器種類    2.6.3  旋轉(zhuǎn)信號的接觸式輸出   *2.6.4  旋轉(zhuǎn)信號的非接觸式輸出——遙測儀器系統(tǒng)    2.6.5  單通道無線傳輸系統(tǒng)    2.6.6  相位差式扭矩傳感器*2.7  測試和試驗的基本程序    2.7.1  編制測試試驗大綱    2.7.2  測試試驗表格的編制    2.7.3  試驗實施    2.7.4  試驗總結(jié)階段第3章  試驗結(jié)果的基本分析和處理  3.1  動態(tài)信號的特點及其頻譜分析    3.1.1  確定性信號    3.1.2  非確定性信號(隨機信號)    3.1.3  動態(tài)信號的頻譜分析  3.2  動態(tài)周期信號的頻譜    3.2.1  傅里葉級數(shù)的三角函數(shù)表達式    3.2.2  幅頻圖和相頻圖    3.2.3  周期信號頻譜的特點    3.2.4  傅里葉級數(shù)的復(fù)指數(shù)函數(shù)形式    3.2.5  周期信號頻譜分析實例  3.3  動態(tài)隨機信號的頻譜分析    3.3.1  傅里葉變換數(shù)學(xué)表達式    3.3.2  動態(tài)隨機信號頻譜圖的特點    3.3.3  隨機信號頻譜分析的應(yīng)用實例  3.4  信號的測量誤差分析    3.4.1  測量誤差分析的目的    3.4.2  與誤差有關(guān)的術(shù)語    3.4.3  誤差分類    3.4.4  測量的精密度與準確度    3.4.5  隨機誤差的正態(tài)分布定律    3.4.6  直接測量的誤差分析    3.4.7  疏失誤差的剔除與拉依達準則    3.4.8  用正態(tài)概率紙判別法判斷是否存在系統(tǒng)誤差    3.4.9　間接測量的誤差分析第4章  靜態(tài)、動態(tài)應(yīng)力測量的工程應(yīng)用  4.1  整機質(zhì)心位置和質(zhì)量測量    4.1.1  整機質(zhì)量及其質(zhì)心的測試方法    4.1.2  稱重法測試物體質(zhì)心坐標公式  4.2  機械鉆孔釋放法測試殘余應(yīng)力    4.2.1  測量殘余應(yīng)力的意義及其測試方法    4.2.2  測量殘余應(yīng)力專用應(yīng)變花    4.2.3  鉆孔法測量殘余應(yīng)力的基本方法    4.2.4  鉆孔法測量殘余應(yīng)力的實例  4.3  載荷譜的測試和疲勞壽命試驗    4.3.1  疲勞壽命試驗的意義    4.3.2  機器零部件的疲勞積損破壞和疲勞試驗    4.3.3  載荷譜的概念及種類    4.3.4  程序加載疲勞試驗    4.3.5  程序載荷譜的繪制步驟    4.3.6  單一工況的載荷頻次圖的繪制    4.3.7  隨機載荷過程的平穩(wěn)性檢驗    4.3.8  檢驗或確定載荷的概率分布形    4.3.9  繪制綜合載荷累積頻次圖    4.3.10  累積頻次的擴展——工作載荷譜的獲得    4.3.11　程序載荷譜的編制    4.3.12  應(yīng)力譜編制的實例中篇  振動、試驗?zāi)B(tài)及噪聲測試第5章  振動參數(shù)測試  5.1  振動加速度傳感器    5.1.1  振動參數(shù)測量的內(nèi)容與振動測試系統(tǒng)的組成    5.1.2  壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)    5.1.3  壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)與使用    5.1.4  振動加速度測量系統(tǒng)的基本組成  5.2  電荷放大器與振動信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)    5.2.1  電荷放大器的工作原理    5.2.2  振動信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)  5.3  振動信號的測量第6章  實驗?zāi)B(tài)分析  6.1  實驗?zāi)B(tài)分析的測試設(shè)備    6.1.1  激振裝置    6.1.2  激振器的支撐方式    6.1.3  激勵信號頻率帶寬    6.1.4  沖擊力錘    6.1.5  拾振裝置    6.1.6  數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)  6.2  實驗?zāi)B(tài)的測試    6.2.1  試驗結(jié)構(gòu)的支撐    6.2.2  激勵方式    6.2.3  響應(yīng)點    6.2.4  激勵信號的選擇  6.3  動態(tài)測試后處理    6.3.1  連續(xù)信號離散化的過程    6.3.2  采樣定理和頻率混疊現(xiàn)象    6.3.3  泄漏和窗函數(shù)    6.3.4  平均技術(shù)    6.3.5  頻響函數(shù)的估算形式    6.3.6  頻響函數(shù)的相干函數(shù)  6.4  系統(tǒng)(參數(shù))識別    6.4.1  頻域方法的模態(tài)參數(shù)識別    6.4.2  時域方法的模態(tài)參數(shù)識別  6.5  模態(tài)試驗在工程中應(yīng)用的實例    6.5.1  激振器試驗——白車身模態(tài)試驗    6.5.2  力錘試驗——車外后視鏡固有頻率測試分析第7章  噪聲測量  7.1  噪聲的基本知識    7.1.1  聲級的評估    7.1.2  噪聲聲級疊加    7.1.3  噪聲的計權(quán)計量  7.2  噪聲測量設(shè)備  7.3  噪聲測量分析    7.3.1  噪聲均值計算    7.3.2  噪聲計權(quán)對比    7.3.3  車內(nèi)噪聲測量分析下篇  其他第8章  其他性能參數(shù)測試  8.1  位移測量    8.1.1  電感式位移傳感器    8.1.2  電阻應(yīng)變式位移傳感器    8.1.3  光柵式位移傳感器    8.1.4  旋轉(zhuǎn)變壓器式角位移傳感器    8.1.5 位移測量應(yīng)用實例  8.2  轉(zhuǎn)速測量    8.2.1  測速發(fā)電機    8.2.2  光電式轉(zhuǎn)速傳感器    8.2.3  磁電式轉(zhuǎn)速傳感器    8.2.4  閃頻式測速法    8.2.5  轉(zhuǎn)速測量實例  8.3  溫度檢測與控制技術(shù)    8.3.1  溫度與溫標    8.3.2  溫度檢測、控制方法綜述    8.3.3  溫度傳感器的分類    8.3.4  熱電偶及其測溫技術(shù)    8.3.5  金屬熱電阻及其測溫技術(shù)    8.3.6  熱敏電阻    8.3.7  集成溫度傳感器    8.3.8  紅外測溫儀與紅外熱成像儀    8.3.9  溫度測控技術(shù)簡介  8.4  電動機功率測試    8.4.1  測試系統(tǒng)的組成    8.4.2  功率變送器的工作原理    8.4.3  電動機功率測試實例第9章  虛擬儀器  9.1  概述    9.1.1  虛擬儀器概念    9.1.2  虛擬儀器的發(fā)展  9.2  虛擬儀器的構(gòu)成    9.2.1  虛擬儀器的硬件系統(tǒng)    9.2.2  虛擬儀器的軟件系統(tǒng)    9.2.3  虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用第10章  信號的相關(guān)分析和試驗結(jié)果的回歸分析  10.1  時域信號的相關(guān)分析    10.1.1  自相關(guān)函數(shù)    10.1.2  互相關(guān)函數(shù)    10.1.3  相關(guān)系數(shù)函數(shù)    10.1.4  相關(guān)函數(shù)的推廣    10.1.5  相關(guān)函數(shù)的工程應(yīng)用  10.2  小波分析理論簡介    10.2.1  短時傅里葉變換    10.2.2  小波函數(shù)    10.2.3  連續(xù)小波變換    10.2.4  離散小波變換    10.2.5  多分辨率分析    10.2.6  一維Mallat算法    10.2.7  小波包分析    10.2.8  小波分析在信號降噪中的應(yīng)用  10.3  試驗結(jié)果的回歸分析    10.3.1  回歸方程形式的確定    10.3.2  線性回歸轉(zhuǎn)換    10.3.3  線性回歸方程中常數(shù)的估計    10.3.4  回歸方程的精度第11章  傳感器在自動控制中的應(yīng)用  11.1  以發(fā)動機為動力驅(qū)動的車輛自動控制    11.1.1  汽車控制系統(tǒng)的基本組成    11.1.2  汽車自動控制的范圍    11.1.3  發(fā)動機電子控制系統(tǒng)    11.1.4  空氣流量傳感器    11.1.5  電子控制系統(tǒng)ECU  11.2  以電動機作為驅(qū)動的機器自動控制    11.2.1  數(shù)控機床環(huán)境量檢測傳感器    11.2.2  數(shù)控機床位置檢測    11.2.3  壓力的檢測    11.2.4  速度的檢測    11.2.5  機械位移和角位移的測量    11.2.6  刀具磨損的監(jiān)控    11.2.7  霍爾傳感器    11.2.8  旋轉(zhuǎn)編碼器  11.3  以流體介質(zhì)為動力驅(qū)動的機器或裝置的自動控制    11.3.1  全自動牙輪鉆機的控制項目    11.3.2  主風(fēng)壓自動控制系統(tǒng)和軸壓限制系統(tǒng)    11.3.3  膜片式應(yīng)變壓力傳感器    11.3.4  主風(fēng)壓自動控制系統(tǒng)    11.3.5  軸壓限制系統(tǒng)的自動控制附錄A  輪次分布表附錄B  x2分布表參考文獻

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《機械工程測試技術(shù)》：普通高等教育機械類“十二五”規(guī)劃系列教材

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