传感与测试技术
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作者焦敬品,何存富
出版社中国铁道出版社
ISBN9787113250010
出版时间2021-01
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定价49.8元
货号1202307773
上书时间2024-11-16
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前言
本书是根据组织实施的 “ 高等教育面向 21 世纪教学内容和课程体系改革计划 ” 中 “ 工程测试技术课程教学基本要求” 的精神, 结合北京工业大学 《 传感与测试技术课程教学大纲》 的内容, 由北京工业大学材料与制造学部具有教学和实践经验的新老教师编写的。 “ 工程测试技术” 是高等理工科院校各专业一门重要的技术基础课程, 通过对本课程的学习, 可培养学生正确地选用测试系统, 掌握对常见物理量进行动态测试的基本知识和技能。 本课程具有很强的实践性, 在学习过程中可提高解决实际问题的能力, 对学生学习后续专业课程以及将来的实际工作具有深远影响。本书在满足相关专业对本课程要求的基础上, 注意精选教学内容, 加强素质教育, 突出创新能力的培养; 拓宽知识面, 力求重点突出、 语言通达。 本书内容密切联系工业生产及日常生活实际, 注重工程实践, 并提供了大量工程案例。 本书由焦敬品、 何存富担任主编, 胥永刚、 刘秀成、 高翔担任副主编。 其中参加本 书编写的有焦敬品 ( 第 1、 4、 8、 9 章) 、 崔玲丽 ( 第 2、 4 章) 、 刘秀成 ( 第 3 章) 、 马建峰 ( 第 4、 5 章) 、 胥永刚 ( 第 4、 6 章) 、 刘增华 ( 第 7 章) 。 本书由高翔、 李跃娟、 何宝凤负责校稿。 同时王大康教授对本书提出了许多宝贵意见, 大大提高了本书的质量, 在此表示衷心感谢! 由于编者能力所限, 书中难免存在误漏欠妥之处, 真诚希望广大读者不吝指正。
商品简介“ 普通高等学校机械工程基础创新系列教材” 由清华大学、 重庆大学、 北京科技大学、 西南交通大学等多所高校国家教学名师、 名教授主编, 以国家教学成果奖、 国家精品课程、 国家精品资源共享课程、 国家 “ 十二五” 规划教材遴选精神、 卓越工程师培养理念为编写思想和内容支 撑 , 是强调工程背景和工程应用的高校机类、 近机类平台课教材, 力求反映当今*专业技术成果和教研成果, 适应当前教学实际, 本系列教材特色鲜明, 可作为现有经典教材的补充。 本书是其中的一分册。 本书在满足相关专业对测试技术课程要求的前提下, 注意精选教学内容, 加强素质教育, 突出创新能力的培养。 拓宽知识面, 力求重点突出、 语言通达。 书中采用了新的国家标准。 主要内容包括: 信号与信号分析、 测试系统特性分析、 常用传感器、 信号调理、 数字信号处理、 数据处理与误差分析、 显示与记录仪器、典型传感与测试系统设计的工程应用。 本书适合作为普通高等学校测试技术课程的教材, 也可供有关工程技术人员参考使用。
作者简介
焦敬品：女，1991-1998就读于燕山大学机械工程系获学士硕士学位。1998年后在北京工业大学机电学院测控技术与仪器专业任教师2000年在职攻读博士，2005年1月晋升为副教授，同时取得北京工业大学机械设计及理论专业博士学位。何存富,北京工业大学教授，北京工业大学优秀教师，教授相关课程多年，发表过多篇相关专业的论文，主持多项课题等。
目录
第 1 章 绪论 ……………………………… 1 1. 1 认识测试与测试技术……………… 1 1. 1. 1 测试 ………………………… 1 1. 1. 2 测试技术 …………………… 1 1. 1. 3 测试技术的发展……………… 3 1.2 测试系统 ………………………… 6 1. 3 本课程的主要内容………………… 7 1. 4 课程的性质、 学习方法及要求 …… 7 1. 4. 1 课程性质 …………………… 7 1. 4. 2 学习方法 …………………… 7 1. 4. 3 学习要求 …………………… 7 思考题与习题 …………………………… 8 第 2 章 信号与信号分析 ………………… 9 2. 1 认识信号 ………………………… 9 2. 1. 1 信号的定义 ………………… 9 2. 1. 2 信号的分类 ………………… 10 2. 2信号分析 ………………………… 13 2. 2. 1 信号的时域分析 …………… 13 2. 2. 2 信号的频域分析 …………… 13 2. 2. 3 时域分析与频域分析之间的关系 ………………………… 15 2.3 周期信号及其离散频谱 ………… 16 2. 3. 1 周期信号的定义 …………… 16 2. 3. 2 周期信号傅里叶级数的 2. 3. 3 三角函数展开式 …………… 17 2.4 周期信号傅里叶级数的复指数表达式 ……………… 19 非周期信号与连续频谱 ………… 25 2. 4. 1 傅里叶变换 ………………… 26 2. 4. 2 傅里叶变换的性质 ………… 28 2. 4. 3 常见信号的傅里叶变换 …… 37 2.5 随机信号 ………………………… 42 2.5. 1 概述 ………………………… 42 2. 5. 2 各态历经随机信号的 2.6 特征参数 …………………… 43 相关分析 ………………………… 45 2. 6. 1 互相关函数与自相关函数 … 46 2. 6. 2 相关函数的应用 …………… 48 2.7 功率谱分析及其应用 …………… 51 2. 7. 1 自功率谱密度函数 ………… 51 2. 7. 2 互功率谱密度函数 ………… 52 2. 7. 3 工程应用 …………………… 54 思考题与习题 ………………………… 55 第三章 测试系统特性分析 ……………… 57 1 认识测试系统特性 ……………… 57 2 测试系统的静态特性 …………… 58 3 测试系统的动态特性 …………… 60 3. 3. 1 线性系统的数学描述 ……… 60 3. 3. 2 传递函数 …………………… 62 3. 3. 3 频率响应函数 ……………… 63 3. 3. 4 一阶系统和二阶系统的动态特性 …………………… 66 3. 3. 5 测试系统对典型激励的响应 ………………………… 71 3.4 测试系统对任意输入的响应 …… 74 3.5 测试系统不失真测试条件 ……… 75 3.6 测试系统动态特性的试验测定 … 77 3.7 负载效应及其减轻方法 ………… 79 3. 7. 1 负载效应 …………………… 79 3. 7. 2 减轻负载效应的方法 ……… 80 思考题与习题 ………………………… 81 第 4 章 常用传感器 …………………… 82 4. 1 认识传感器 ……………………… 82 4. 1. 1 传感器的作用 ……………… 83 4. 1. 2 传感器的组成和分类 ……… 84 4. 1. 3 传感器的发展趋势 ………… 87 Ⅱ | 传感与测试技术4. 2 电阻式传感器 …………………… 92 4. 2. 1 滑动变阻器 ………………… 92 4. 2. 2 应变式传感器 ……………… 94 4. 2. 3 电桥 ………………………… 99 4. 2. 4 压阻式传感器……………… 108 4.3 电容式传感器 ………………… 109 4. 3. 1 工作原理 ………………… 109 4. 3. 2 类型 ……………………… 110 4. 3. 3 电容式传感器的等效电路 ……………………… 114 4. 3.4 电容式传感器转换电路 …… 114 4.4 电感式传感器 ………………… 116 4. 4. 1 自感式 …………………… 116 4. 4. 2 互感式 …………………… 123 4.5 压电传感器 …………………… 127 4. 5. 1 压电效应 ………………… 127 4. 5. 2 压电传感器工作原理及测量电路 ……………… 131 4. 5. 3 压电传感器的应用 ………… 135 4.6 磁电式传感器 ………………… 141 4. 6. 1 动圈式和动铁式传感器 …… 141 4. 6. 2 磁阻式传感器……………… 144 4. 6. 3 霍尔传感器 ……………… 144 4. 6. 4 应用 ……………………… 148 4.7 光电式传感器 ………………… 149 4. 7. 1 光电传感器测量原理 ……… 149 4. 7. 2 光电元件 ………………… 151 4.8 热电式传感器 ………………… 155 4. 8. 1 热电偶 …………………… 155 4. 8. 2 热电阻 …………………… 160 4.9 传感器的标定及选用原则 ……… 163 4. 9. 1 传感器的标定……………… 163 4. 9. 2 传感器的选用原则 ………… 173 思考题与习题 ………………………… 174 第 5 章 信号调理 ……………………… 176 5. 1 认识信号调理 ………………… 176 5. 2 信号的放大 …………………… 177 5. 2. 1 理想运算放大器…………… 177 5. 2. 2 测试系统中几种常见的运算放大器 ……………… 178 5.2.3 放大器及其负载的阻抗匹配 ……………………… 181 5.3 调制与解调 …………………… 181 5. 3. 1 测试信号的调制…………… 181 5. 3. 2 调幅与解调 ……………… 182 5. 3. 3 调频与解调 ……………… 187 5. 4 滤波器 ………………………… 190 5. 4. 1 滤波器的分类……………… 191 5. 4.2 理想滤波器 ……………… 192 5. 4. 3 实际滤波器及基本参数 …… 193 5. 4. 4 RC 滤波器 ………………… 195 5. 4. 5 有源滤波器 ……………… 198 5. 4. 6 恒带宽比滤波器与 恒带宽滤波器……………… 200 思考题与习题 ………………………… 203 第 6 章 数字信号处理 ………………… 205 6. 1 认识数字信号处理……………… 205 6. 2 模数转换与数模转换 ………… 207 6. 2. 1 数模转换原理 …………… 207 6. 2. 2 数模转换器的技术指标 … 208 6. 2. 3 模数转换原理 …………… 209 6. 2. 4 模数转换器的技术指标 … 210 6. 3 信号的数字化过程……………… 211 6. 3. 1 信号的数字化过程 ………… 211 6. 3. 2 时域采样、 混叠和采样定理 ……………………… 213 6. 3. 3 量化和量化误差…………… 215 6. 3. 4 频域采样和栅栏效应 ……… 216 6. 4 傅里叶变换 …………………… 216 6. 4. 1 离散傅里叶变换 (DFT) … 216 6. 4. 2 快速傅里叶变换 (FFT) … 217 6. 4. 3 泄漏及窗函数……………… 220 6. 5 数字滤波器 …………………… 225 6. 5. 1 数字滤波器的基本原理 …… 225 6. 5. 2 IIR 数字滤波器的设计 …… 226 6. 5. 3 FIR 数字滤波器的设计 …… 228 思考题与习题 ………………………… 233 第 7 章 数据处理及误差分析 ………… 235 7. 1 认识数据处理 ………………… 235 7. 1. 1 测试数据的表示方法 ……… 235 7. 1. 2 回归分析及其应用 ………… 237 7.2误差分析 ……………………… 244 7. 2. 1 误差的概念 ……………… 244 7. 2. 2 误差的分类 ……………… 246 7. 2. 3 误差的来源 ……………… 246 7. 2. 4 随机误差的处理…………… 247 7. 2. 5 系统误差的分析与处理 …… 251 7. 2. 6 粗大误差 ………………… 253 7.3 测量精度 ……………………… 254 7. 4 线性参数的最小二乘法 ………… 255 7. 4. 1 最小二乘法原理…………… 255 7. 4. 2 最小二乘法的代数算法 …… 257 思考题与习题 ………………………… 259 第 8 章 显示与记录仪器 ……………… 261 8. 1 认识信号的显示与记录 ………… 261 8. 1. 1 显示与记录仪的功能 ……… 261 8. 1. 2 显示与记录仪的分类 ……… 261 8.2 笔式记录仪 …………………… 263 8. 2. 1 检流计式笔录仪…………… 263 8. 2. 2 函数记录仪 ……………… 264 8.3 光线示波器 …………………… 265 8. 3. 1 光线示波器的组成和原理 … 266 8. 3. 2 振动子特性 ……………… 266 8. 3. 3 光线示波器的种类和选用 … 268 8.4 磁带记录仪 …………………… 269 8. 4. 1 磁带记录仪的特点 ………… 269 8. 4. 2 磁带记录仪的构成 ………… 269 8. 4. 3 磁带记录仪的工作原理 …… 270 8. 4. 4 磁带记录仪的记录方式 …… 272 8.5 新型记录仪 …………………… 272 8. 5. 1 数字存储示波器…………… 272 8. 5. 2 无纸记录仪 ……………… 273 8. 5. 3 光盘机 ……………… 273 8.6虚拟仪器 ……………………… 274 8. 6. 1 虚拟仪器的含义及特点 …… 274 8. 6. 2 虚拟仪器的组成…………… 276 8. 6. 3 虚拟仪器开发平台( LabVIEW) ……………… 280 8. 6. 4 虚拟仪器的应用…………… 281 思考题与习题 ………………………… 282 第 9 章 典型传感及测试系统设计的工程应用 ……………………… 283 9. 1 边缘电容检测技术……………… 283 9. 2 低频漏磁检测技术……………… 287 9. 3 超声导波检测技术……………… 292 9. 4 视觉检测技术 ………………… 295 思考题与习题 ………………………… 299 参考文献 ………………………………… 300
内容摘要
“ 普通高等学校机械工程基础创新系列教材” 由清华大学、 重庆大学、 北京科技大学、 西南交通大学等多所高校国家教学名师、 名教授主编, 以国家教学成果奖、 国家精品课程、 国家精品资源共享课程、 国家 “ 十二五” 规划教材遴选精神、 很好工程师培养理念为编写思想和内容支撑 , 是强调工程背景和工程应用的高校机类、 近机类平台课教材, 力求反映当今近期新专业技术成果和教研成果, 适应当前教学实际, 本系列教材特色鲜明, 可作为现有经典教材的补充。 本书是其中的一分册。本书在满足相关专业对测试技术课程要求的前提下, 注意精选教学内容, 加强素质教育, 突出创新能力的培养。 拓宽知识面, 力求重点突出、 语言通达。 书中采用了新的国家标准。 主要内容包括: 信号与信号分析、 测试系统特性分析、 常用传感器、 信号调理、 数字信号处理、 数据处理与误差分析、 显示与记录仪器、典型传感与测试系统设计的工程应用。 本书适合作为普通高等学校测试技术课程的教材, 也可供有关工程技术人员参考使用。
主编推荐
本书是“ 普通高等学校机械工程基础创新系列教材” 中最后一本出版的教材，作者团队经验丰富，功底扎实，教材内容严谨，结构合理，适合作为本科层次测试技术课程教材，也可供有关工程技术人员参考使用。
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