机械工程测试技术基础（郭雷 ）【正版新书】

测试技术属于信息科学的范畴，是信息技术（测试控制技术、通信技术和计算机技术）的三大支柱之一。在科学实验、工业过程控制、智能制造等许多领域都以测试为基础，测试技术不仅为这些工作提供可靠的技术保证，也成为提高科学技术水平、提高产品质量和经济效益的必不可少的技术手段。因此，测试技术水平对国家工业发展起着举足轻重的作用。我国高等院校许多专业都开设了测试技术相关的课程，其目的就是为了适应社会信息化发展和提高智能制造水平，使大学生能够适应岗位需求，更好地为社会服务。

针对当前职业教育的特点，我们在教材编写过程中，注意理论够用为度，注重知识的实践应用。本教材主要由基础和应用两部分组成，基础部分包括测量误差、信号描述、测试装置、传感器等；应用部分主要包括压力、温度、流量、物位及典型机械工程参数的测试。在编写过程中，我们做了以下考虑：

① 注重理论知识。基础理论知识尽量做到全面、通俗易懂。避免过分强调学生操作能力培养，而忽略了基础理论知识的讲授，以致学生在实际工作中后劲不足，上升空间有限。

② 突出实践性。每一种类型的传感器，在工作原理之后都有相应的实际应用案例，并且专门介绍了几种典型的工程参数的测试过程。

全书共分为11章。由河北石油职业技术大学郭雷主编并负责统稿，河北石油职业技术大学赵玮任副主编。本书第1、2、3、11章由郭雷编写，第4、5、6、7、10章由赵玮编写，第8、9章由河北石油职业技术大学谷巍编写。

本书可作为职业教育本科或高职高专院校机械类、测控类、自动控制、车辆工程、电子科学与技术等专业“测试技术”课程的教材，也可作为高等院校本科相关专业或成人教育、继续教育培训的参考书，同时还可供相关领域的工程技术人员参考使用。

由于机械工程测试技术、传感器技术知识面广，而编者水平有限，书中不足之处在所难免，望读者不吝指教。

编者

 《机械工程测试技术基础》注重工程实际应用，用系统的观点引导教育学生，突出测试基本概念和测试传感器原理、测试方法和系统组成。全书共11章。一部分为测试技术的理论基础，分6章，主要包括测试与测量、信号理论和测试信号的分析与处理、测试系统的特性描述、信号的传感、调理与输出、传感器、新型传感器。第二部分为典型测试技术的应用，分5章，主要介绍压力、温度、流量、物位等过程工业参数测量和典型机械工程参数的测量。为方便教学，配套电子课件，可登录www.cipedu.com.cn下载。

 《机械工程测试技术基础》可作为职业教育本科、高职高专院校相关专业的教材，也可供工程技术人员参考，并可作为培训用书。

第1章绪论1

1.1传感器与检测技术的定义与作用1

1.1.1传感器的定义1

1.1.2检测的定义1

1.1.3传感器与检测技术的地位与作用2

1.2检测系统的组成3

1.3传感器与检测系统的分类5

1.3.1传感器的分类5

1.3.2检测系统的分类6

1.4传感器与检测技术的发展趋势7

1.4.1传感器的发展方向7

1.4.2检测技术的发展趋势8

思考题与习题9

第2章测量误差基础10

2.1检测系统误差分析基础10

2.1.1误差的基本概念10

2.1.2误差的表示方法11

2.1.3检测仪器的精度等级与工作误差12

2.1.4测量误差的分类13

2.2系统误差处理15

2.2.1系统误差的特点及常见变化规律15

2.2.2系统误差的判别和确定15

2.2.3减小和消除系统误差的方法17

2.3随机误差处理18

2.3.1随机误差的分布规律18

2.3.2测量数据的随机误差估计20

思考题与习题22

第3章测试信号与装置23

3.1信号及其描述23

3.1.1信息、信号、干扰23

3.1.2信号的分类24

3.1.3信号的描述25

3.2测试装置的基本特性30

3.2.1线性系统及线性时不变系统的主要性质31

3.2.2测试装置的静态特性32

3.2.3测试装置的动态特性33

3.3实现不失真测试的条件40

3.3.1不失真的涵义40

3.3.2实现不失真测试的条件41

思考题与习题41

第4章信号调理电路43

4.1测量电桥43

4.1.1直流电桥44

4.1.2交流电桥45

4.1.3带感应耦合臂的电桥46

4.2信号放大电路47

4.2.1通用集成运算放大电路47

4.2.2测量放大器51

4.3调制与解调电路55

4.3.1调幅及其解调电路56

4.3.2调频及其解调电路60

4.4滤波器62

4.4.1滤波器的基本知识62

4.4.2无源RC滤波器65

4.4.3有源RC滤波器67

思考题与习题69

第5章常用传感器71

5.1电阻式传感器71

5.1.1变阻器式传感器72

5.1.2电阻应变式传感器73

5.2电感式传感器75

5.2.1自感传感器76

5.2.2涡流传感器78

5.2.3互感传感器79

5.3电容式传感器81

5.4压电式传感器84

5.4.1压电效应84

5.4.2压电传感器及其等效电路、灵敏度85

5.4.3压电传感器的频率特性87

5.4.4压电传感器的转换电路88

5.5磁电式传感器89

5.6霍尔式传感器91

5.6.1霍尔效应91

5.6.2霍尔元件92

5.6.3集成霍尔传感器92

5.6.4霍尔传感器的应用93

5.7热电偶传感器94

5.7.1热电偶的工作原理94

5.7.2热电偶基本定律94

5.7.3常用热电偶95

5.8半导体敏感元件96

5.8.1光敏元件96

5.8.2热敏元件98

5.8.3磁敏元件98

5.8.4气敏元件99

5.9传感器的选用原则100

思考题与习题102

第6章现代新型传感器103

6.1激光传感器103

6.1.1激光干涉测长103

6.1.2激光跟踪空间坐标测量104

6.2光栅传感器105

6.2.1光栅传感器的组成、种类及结构105

6.2.2莫尔条纹的形成原理及特点106

6.3光纤传感器106

6.3.1物性型光纤传感器106

6.3.2结构型光纤传感器107

6.4固态图像传感器108

6.5角度编码器109

6.5.1脉冲式编码器109

6.5.2光电式编码器110

6.6超声波传感器111

6.6.1超声波的发生与接收111

6.6.2超声波传感器的应用112

6.7红外传感器113

6.7.1红外探测器113

6.7.2红外传感器的应用114

6.8现代传感技术的发展方向115

6.8.1发现并利用新现象115

6.8.2开发利用新的功能材料115

6.8.3采用新的制造工艺115

6.8.4开发多功能集成传感器116

6.8.5开发智能传感器116

6.8.6开发仿生传感器116

思考题与习题116

第7章压力检测技术117

7.1概述117

7.1.1压力的基本概念与计量单位117

7.1.2压力检测方法118

7.2常用压力检测仪表119

7.2.1弹性压力计119

7.2.2电测式压力计122

7.3压力检测仪表的选择与安装128

7.3.1压力检测仪表的选择128

7.3.2压力检测仪表的安装129

7.3.3动态压力检测的管道效应130

思考题与习题131

第8章温度检测技术132

8.1概述132

8.1.1温标132

8.1.2测温方法分类及其特点134

8.2接触式测温方法136

8.2.1膨胀式温度计及应用特点136

8.2.2热电阻测温技术137

8.2.3热电偶测温技术141

8.3辐射法测温145

8.3.1辐射测温的基本原理146

8.3.2辐射测温方法及其仪表148

8.3.3红外测温与红外成像测温仪153

思考题与习题155

第9章流量检测技术156

9.1流量检测的基本概念156

9.1.1流量和流量计156

9.1.2流体物理参数与管流基础知识157

9.2流量测量仪表160

9.2.1差压式流量计160

9.2.2容积式流量计166

9.2.3叶轮式流量计168

9.2.4电磁流量计171

9.2.5流体振动式流量计173

9.2.6超声波流量计175

9.2.7质量流量计179

9.3流量计的校准与标准装置183

9.3.1流量计的校准方法184

9.3.2液体流量标准装置184

思考题与习题186

第10章物位检测技术187

10.1液位检测187

10.1.1力学法检测液位187

10.1.2电学与电磁法检测液位189

10.1.3声学与光学法检测液位193

10.1.4其他液位检测技术194

10.2料位检测196

10.2.1重锤探测与称重法检测料位196

10.2.2电磁法检测料位196

10.2.3声学法检测料位198

10.3相界面的检测198

10.3.1分段式电容法检测油水相界面198

10.3.2超声波检测液-液相界面199

10.3.3磁致伸缩性相界面测量技术200

10.4物位仪表分类与选用200

思考题与习题202

第11章典型机械工程参数的测试203

11.1机械振动的测试203

11.1.1概述203

11.1.2常用测振传感器205

11.1.3其他测振设备209

11.1.4振动测试实例212

11.2位移的测试213

11.2.1概述213

11.2.2常用位移传感器213

11.2.3位移测试实例215

思考题与习题218

参考文献219

《机械工程测试技术基础》理论与实践相结合，大量典型实例，图文并茂，配套电子课件。