信號(hào)與測(cè)試技術(shù)

第0章　緒論                  
 　0. 1　引言                  
 　0. 2　測(cè)試技術(shù)的功能                  
 　0. 3　測(cè)試技術(shù)研究的主要內(nèi)容                  
 　0. 3. 1　測(cè)量原理                  
 　0. 3. 2　測(cè)量方法                  
 　0. 3. 3　測(cè)量系統(tǒng)                  
 　0. 3. 4　數(shù)據(jù)處理                  
 　0. 4　信號(hào)與測(cè)控技術(shù)                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第1章　信號(hào)分析和處理基礎(chǔ)                  
 　1. 1　概述                  
 　1. 1. 1　信號(hào)的定義與分類(lèi)                  
 　1. 1. 2　抽樣信號(hào). 階躍信號(hào)和沖激信號(hào)                  
 　1. 1. 3　信號(hào)分析. 信號(hào)處理                  
 　1. 2　連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分析                  
 　1. 2. 1　引言                  
 　1. 2. 2　連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分析                  
 　1. 3　周期信號(hào)的頻譜分析——傅里葉級(jí)數(shù)                  
 　1. 3. 1　三角函數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)                  
 　1. 3. 2　指數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)                  
 　1. 3. 3　周期信號(hào)的功率譜                  
 　1. 4　非周期信號(hào)頻譜分析——傅里葉變換                  
 　1. 4. 1　傅里葉變換                  
 　1. 4. 2　典型非周期信號(hào)的頻譜                  
 　1. 4. 3　傅里葉變換的性質(zhì)                  
 　1. 5　周期信號(hào)的傅里葉變換                  
 　1. 5. 1　復(fù)指數(shù). 余弦. 正弦信號(hào)的傅里葉變換                  
 　1. 5. 2　一般周期信號(hào)的傅里葉變換                  
 　1. 5. 3　周期信號(hào)與單周期脈沖信號(hào)頻譜間的關(guān)系                  
 　1. 6　能量譜                  
 　1. 6. 1　非周期信號(hào)的帕斯瓦爾定理                  
 　1. 6. 2　能量密度與能量帶寬                  
 　1. 7　抽樣信號(hào)的傅里葉變換                  
 　1. 7. 1　時(shí)域抽樣                  
 　1. 7. 2　矩形脈沖抽樣                  
 　1. 7. 3　沖激抽樣                  
 　1. 7. 4　抽樣定理                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第2章　高效時(shí)間序列及其Z變換                  
 　2. 1　離散時(shí)間信號(hào)——序列                  
 　2. 1. 1　序列                  
 　2. 1. 2　基本序列                  
 　2. 1. 3　序列的運(yùn)算                  
 　2. 2　序列的Z變換                  
 　2. 2. 1　Z變換的定義                  
 　2. 2. 2　Z變換的收斂域                  
 　2. 2. 3　典型離散時(shí)間信號(hào)（序列）的Z變換                  
 　2. 3　Z變換的性質(zhì)                  
 　2. 4　Z反變換                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第3章　離散時(shí)間信號(hào)分析                  
 　3. 1　序列的傅里葉變換                  
 　3. 2　信號(hào)的傅氏變換. 拉氏變換與Z變換的關(guān)系                  
 　3. 3　離散傅里葉級(jí)數(shù)（DFS）                  
 　3. 3. 1　傅里葉變換在時(shí)域和頻域中的對(duì)稱規(guī)律                  
 　3. 3. 2　離散傅里葉級(jí)數(shù)                  
 　3. 4　離散傅里葉變換（DFT）                  
 　3. 4. 1　離散傅里葉變換DFT定義式                  
 　3. 4. 2　離散傅里葉變換DFT與序列傅里葉變換的關(guān)系                  
 　3. 5　離散傅里葉變換的性質(zhì)                  
 　3. 6　快速傅里葉變換（FFT）                  
 　3. 6. 1　DFT運(yùn)算的特點(diǎn)                  
 　3. 6. 2　基2按時(shí)間抽取的FFT算法（時(shí)析型）                  
 　3. 7　IDFT的快速算法（IFFT）                  
 　3. 8　離散傅里葉變換的應(yīng)用                  
 　3. 8. 1　FFT的軟件實(shí)現(xiàn)                  
 　3. 8. 2　用FFT計(jì)算線卷積                  
 　3. 8. 3　用DFT逼近連續(xù)時(shí)間信號(hào)的頻譜                  
 　3. 8. 4　FFT在動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第4章　變電阻測(cè)量原理                  
 　4. 1　電位器原理                  
 　4. 1. 1　基本構(gòu)造及工作原理                  
 　4. 1. 2　線繞式電位器的特性                  
 　4. 1. 3　非線性電位器                  
 　4. 1. 4　電位器的負(fù)載特性及負(fù)載誤差                  
 　4. 1. 5　非線繞式電位器                  
 　4. 2　應(yīng)變式變換原理                  
 　4. 2. 1　金屬電阻的應(yīng)變效應(yīng)                  
 　4. 2. 2　金屬應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及應(yīng)變效應(yīng)                  
 　4. 2. 3　橫向效應(yīng)及橫向靈敏度                  
 　4. 2. 4　電阻應(yīng)變片的種類(lèi)                  
 　4. 2. 5　電阻應(yīng)變片的溫度誤差及補(bǔ)償方法                  
 　4. 2. 6　電橋原理                  
 　4. 2. 7　小結(jié)                  
 　4. 3　壓阻式變換原理                  
 　4. 3. 1　半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)                  
 　4. 3. 2　單晶硅的晶向. 晶面的表示                  
 　4. 3. 3　壓阻系數(shù)                  
 　4. 4　熱電阻變換原理                  
 　4. 4. 1　熱電阻                  
 　4. 4. 2　金屬熱電阻                  
 　4. 4. 3　半導(dǎo)體熱敏電阻                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第5章　變電容測(cè)量原理                  
 　5. 1　基本電容式敏感元件                  
 　5. 2　電容式敏感元件的主要特性                  
 　5. 2. 1　變間隙電容式敏感元件                  
 　5. 2. 2　變面積電容式敏感元件                  
 　5. 2. 3　變介電常數(shù)電容式敏感元件                  
 　5. 2. 4　電容式敏感元件的等效電路                  
 　5. 3　電容式變換元件的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路                  
 　5. 3. 1　交流不平衡電橋                  
 　5. 3. 2　變壓器式電橋線路                  
 　5. 3. 3　二極管電路                  
 　5. 3. 4　差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路                  
 　5. 3. 5　運(yùn)算放大器式電路                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第6章　變磁路測(cè)量原理                  
 　6. 1　電感式變換原理                  
 　6. 1. 1　簡(jiǎn)單電感式原理                  
 　6. 1. 2　差動(dòng)電感式變換元件                  
 　6. 2　差動(dòng)變壓器式變換元件                  
 　6. 2. 1　磁路分析                  
 　6. 2. 2　電路分析                  
 　6. 3　電渦流式變換原理                  
 　6. 3. 1　電渦流效應(yīng)                  
 　6. 3. 2　等效電路分析                  
 　6. 3. 3　信號(hào)轉(zhuǎn)換電路                  
 　6. 4　霍爾效應(yīng)及元件                  
 　6. 4. 1　霍爾效應(yīng)                  
 　6. 4. 2　霍爾元件                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第7章　壓電式測(cè)量原理                  
 　7. 1　石英晶體                  
 　7. 1. 1　石英晶體的壓電機(jī)理                  
 　7. 1. 2　石英晶體的壓電常數(shù)                  
 　7. 1. 3　石英晶體幾何切型的分類(lèi)                  
 　7. 1. 4　石英晶體的性能                  
 　7. 2　壓電陶瓷                  
 　7. 2. 1　壓電陶瓷的壓電機(jī)理                  
 　7. 2. 2　壓電陶瓷的壓電常數(shù)                  
 　7. 2. 3　常用壓電陶瓷                  
 　7. 3　聚偏二氟乙烯（PVF2）                  
 　7. 4　壓電換能元件的等效電路                  
 　7. 5　壓電換能元件的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路                  
 　7. 5. 1　電荷放大器與電壓放大器                  
 　7. 5. 2　壓電元件的并聯(lián)與串聯(lián)                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第8章　諧報(bào)式測(cè)量原理                  
 　8. 1　諧振狀態(tài)及其評(píng)估                  
 　8. 1. 1　諧振現(xiàn)象                  
 　8. 1. 2　諧振子的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Q值                  
 　8. 2　閉環(huán)自激系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)                  
 　8. 2. 1　基本結(jié)構(gòu)                  
 　8. 2. 2　閉環(huán)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)條件                  
 　8. 3　敏感機(jī)理及特點(diǎn)                  
 　8. 3. 1　敏感機(jī)理                  
 　8. 3. 2　諧振式測(cè)量原理的特點(diǎn)                  
 　8. 4　頻率輸出諧振式傳感器的測(cè)量方法比較                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第9章　相對(duì)位移測(cè)量系統(tǒng)                  
 　9. 1　概述                  
 　9. 2　相對(duì)位移測(cè)量裝置的標(biāo)定                  
 　9. 3　激光位移測(cè)量裝置                  
 　9. 3. 1　光干涉原理                  
 　9. 3. 2　激光干涉儀                  
 　9. 4　光柵位移測(cè)量系統(tǒng)                  
 　9. 4. 1　光柵的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)                  
 　9. 4. 2　莫爾條紋                  
 　9. 4. 3　辨向和細(xì)分電路                  
 　9. 5　感應(yīng)同步器系統(tǒng)                  
 　9. 5. 1　感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)                  
 　9. 5. 2　感應(yīng)同步器的工作原理                  
 　9. 5. 3　信號(hào)的處理方式和電路                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第10章　運(yùn)動(dòng)速度. 轉(zhuǎn)速. 加速度和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)                  
 　10. 1　運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量                  
 　10. 1. 1　微積分電路法                  
 　10. 1. 2　平均速度測(cè)量法                  
 　10. 1. 3　磁電感應(yīng)式測(cè)速度法                  
 　10. 1. 4　激光測(cè)速法                  
 　10. 2　轉(zhuǎn)速測(cè)量                  
 　10. 2. 1　離心式轉(zhuǎn)速表                  
 　10. 2. 2　磁性轉(zhuǎn)速表                  
 　10. 2. 3　測(cè)速發(fā)電機(jī)                  
 　10. 2. 4　頻率量輸出的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)                  
 　10. 3　加速度測(cè)量                  
 　10. 3. 1　理論基礎(chǔ)                  
 　10. 3. 2　位移式加速度傳感器                  
 　10. 3. 3　應(yīng)變式加速度傳感器                  
 　10. 3. 4　壓電式加速度傳感器                  
 　10. 3. 5　伺服式加速度測(cè)量系統(tǒng)                  
 　10. 4　振動(dòng)測(cè)量                  
 　10. 4. 1　振動(dòng)位移（振幅）測(cè)量                  
 　10. 4. 2　振動(dòng)速度測(cè)量                  
 　10. 4. 3　振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的組成                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第11章　力. 轉(zhuǎn)矩測(cè)量系統(tǒng)                  
 　11. 1　力的測(cè)量                  
 　11. 1. 1　機(jī)械式力平衡裝置                  
 　11. 1. 2　磁電式力平衡裝置                  
 　11. l. 3　液壓式測(cè)力系統(tǒng)                  
 　11. 1. 4　氣壓式測(cè)力系統(tǒng)                  
 　11. 1. 5　位移式測(cè)力系統(tǒng)                  
 　11. 1. 6　應(yīng)變式測(cè)力系統(tǒng)                  
 　11. 1. 7　壓電式測(cè)力傳感器                  
 　11. 1. 8　壓磁式測(cè)力傳感器                  
 　11. 2　轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)矩測(cè)量                  
 　11. 2. 1　電阻應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩傳感器                  
 　11. 2. 2　壓磁式轉(zhuǎn)短傳感器                  
 　11. 2. 3　扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩傳感器                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第12章　壓力測(cè)量系統(tǒng)                  
 　12. 1　概述                  
 　12. 1. 1　壓力的概念                  
 　12. 1. 2　壓力的單位                  
 　12. 1. 3　壓力測(cè)量系統(tǒng)的分類(lèi)                  
 　12. 2　液柱式壓力計(jì)和活塞式壓力計(jì)                  
 　12. 2. 1　液柱式壓力計(jì)                  
 　12. 2. 2　活塞式壓力計(jì)                  
 　12. 3　開(kāi)環(huán)壓力測(cè)量系統(tǒng)                  
 　12. 3. 1　機(jī)械式壓力表                  
 　12. 3. 2　電位計(jì)式壓力傳感器                  
 　12. 3. 3　應(yīng)變式壓力傳感器                  
 　12. 3. 4　壓阻式壓力傳感器                  
 　12. 3. 5　電容式壓力傳感器                  
 　12. 3. 6　壓電式壓力傳感器                  
 　12. 3. 7　變磁阻式壓力傳感器                  
 　12. 4　伺服式壓力測(cè)量系統(tǒng)                  
 　12. 4. 1　位置反饋式壓力測(cè)量系統(tǒng)                  
 　12. 4. 2　力反饋式壓力測(cè)量系統(tǒng)                  
 　12. 5　諧振式壓力傳感器                  
 　12. 5. 1　諧振弦式壓力傳感器                  
 　12. 5. 2　振動(dòng)筒式壓力傳感器                  
 　12. 5. 3　諧振膜式壓力傳感器                  
 　12. 5. 4　石英諧振梁式壓力傳感器                  
 　12. 5. 5　硅諧振式壓力微傳感器                  
 　12. 6　動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量時(shí)的管道和容腔效應(yīng)                  
 　12. 6. 1　管道和容腔的無(wú)阻尼自振頻率                  
 　12. 6. 2　管道和容勝存在阻尼時(shí)的頻率特性                  
 　12. 7　壓力測(cè)量設(shè)備的靜. 動(dòng)態(tài)標(biāo)定                  
 　12. 7. 1　壓力測(cè)量設(shè)備的靜態(tài)標(biāo)定                  
 　12. 7. 2　壓力測(cè)量設(shè)備的動(dòng)態(tài)標(biāo)定                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第13章　溫度測(cè)量系統(tǒng)                  
 　13. 1　概述                  
 　13. 1. 1　溫度的概念                  
 　13. 1. 2　溫標(biāo)                  
 　13. 1. 3　溫度標(biāo)準(zhǔn)的傳遞                  
 　13. 1. 4　溫度計(jì)的標(biāo)定與校正                  
 　13. 1. 5　測(cè)溫方法與測(cè)溫儀器的分類(lèi)                  
 　13. 2　熱電偶測(cè)溫                  
 　13. 2. 1　熱電效應(yīng)                  
 　13. 2. 2　熱電偶的工作機(jī)理                  
 　13. 2. 3　熱電偶的基本定律                  
 　13. 2. 4　熱電偶的誤差及補(bǔ)償                  
 　13. 2. 5　熱電偶的組成. 分類(lèi)及特點(diǎn)                  
 　13. 3　熱電阻電橋測(cè)溫系統(tǒng)                  
 　13. 3. 1　平衡電橋電路                  
 　13. 3. 2　不平衡電橋電路                  
 　13. 3. 3　自動(dòng)平衡電橋電路                  
 　13. 4　非接觸式溫度測(cè)量系統(tǒng)                  
 　13. 4. 1　全輻射測(cè)溫系統(tǒng)                  
 　13. 4. 2　亮度式測(cè)溫系統(tǒng)                  
 　13. 4. 3　比色測(cè)溫系統(tǒng)                  
 　13. 5　半導(dǎo)體P－N結(jié)測(cè)溫系統(tǒng)                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第14章　流量測(cè)量系統(tǒng)                  
 　14. 1　概述                  
 　14. 2　流體力學(xué)的基本知識(shí)                  
 　14. 2. 1　流體的主要物理性質(zhì)                  
 　14. 2. 2　雷諾數(shù)                  
 　14. 2. 3　流體流動(dòng)的連續(xù)性方程                  
 　14. 2. 4　伯努利方程                  
 　14. 3　轉(zhuǎn)子流量計(jì)                  
 　14. 3. 1　工作原理                  
 　14. 3. 2　流量方程式                  
 　14. 3. 3　轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度修正                  
 　14. 3. 4　轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn)                  
 　14. 4　節(jié)流式流量計(jì)                  
 　14. 4. 1　工作原理                  
 　14. 4. 2　流量方程式                  
 　14. 4. 3　取壓方式                  
 　14. 4. 4　節(jié)流式流量計(jì)的特點(diǎn)                  
 　14. 5　靶式流量計(jì)                  
 　14. 5. 1　工作原理                  
 　14. 5. 2　流量方程式                  
 　14. 5. 3　靶式流量計(jì)的特點(diǎn)                  
 　14. 6　渦輪流量計(jì)                  
 　14. 6. 1　工作原理                  
 　14. 6. 2　流量方程式                  
 　14. 6. 3　渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)                  
 　14. 7　電磁流量計(jì)                  
 　14. 7. 1　工作原理                  
 　14. 7. 2　電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)                  
 　14. 7. 3　電磁流量計(jì)的特點(diǎn)                  
 　14. 8　漩渦流量計(jì)                  
 　14. 8. 1　卡門(mén)渦街式漩渦流量計(jì)                  
 　14. 8. 2　旋進(jìn)式漩渦流量計(jì)                  
 　14. 9　超聲波流量計(jì)                  
 　14. 10　質(zhì)量流量測(cè)量                  
 　14. 10. 1　間接測(cè)量質(zhì)量流量                  
 　14. 10. 2　熱式質(zhì)量流量計(jì)                  
 　14. 10. 3　諧振式科里奧利直接質(zhì)量流量計(jì)                  
 　14. 11　流量標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)定                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第15章　測(cè)試系統(tǒng)的出志特性與數(shù)據(jù)處理                  
 　15. 1　測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性一般描述                  
 　15. 2　測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定                  
 　15. 2. 1　靜態(tài)標(biāo)定條件                  
 　15. 2. 2　測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性                  
 　15. 3　測(cè)試系統(tǒng)的主要靜態(tài)性能指標(biāo)及其計(jì)算                  
 　15. 3. 1　測(cè)量范圍                  
 　15. 3. 2　量程                  
 　15. 3. 3　靜態(tài)靈敏度                  
 　15. 3. 4　分辨力與分辨率                  
 　15. 3. 5　漂移                  
 　15. 3. 6　溫漂                  
 　15. 3. 7　測(cè)量過(guò)程的精密度. 準(zhǔn)確度. 精確度和不確定度                  
 　15. 3. 8　線性度                  
 　15. 3. 9　符合度                  
 　15. 3. 10　遲滯                  
 　15. 3. 11　非線性遲滯                  
 　15. 3. 12　重復(fù)性                  
 　15. 3. 13　精度                  
 　15. 3. 14　計(jì)算實(shí)例                  
 　習(xí)題與思考題                  
 第16章　測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與數(shù)據(jù)處理                  
 　16. 1　概述                  
 　16. 2　測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性方程                  
 　16. 2. 1　微分方程                  
 　16. 2. 2　傳遞函數(shù)                  
 　16. 2. 3　狀態(tài)方程                  
 　16. 3　測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)                  
 　16. 3. 1　測(cè)試系統(tǒng)時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)                  
 　16. 3. 2　測(cè)試系統(tǒng)頻域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)                  
 　16. 4　測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試與動(dòng)態(tài)模型建立                  
 　16. 4. 1　測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)標(biāo)定                  
 　16. 4. 2　由實(shí)驗(yàn)階躍響應(yīng)曲線獲取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的回歸分析法                  
 　16. 4. 3　由實(shí)驗(yàn)頻率特性獲取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的回歸法                  
 　習(xí)題與思考題                  
 參考文獻(xiàn)