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目 录1

绪论1

上篇测试技术的理论基础5

第一章测试系统的基本概念5

§1-1测试系统的组成5

§1-2测试系统的基本特性及其描述方法6

一、描述测试系统特性的通式6

二、线性系统的两个重要特性8

（一）迭加性 （二）频率不变性8

三、测试系统的静态特性及其描述方法8

（一）灵敏度 （二）线性度 （三）滞后量11

四、测试系统的动态特性及其描述方法11

（一）拉普拉斯变换 （二）拉普拉斯变换的两个重要性质 （三）用拉普拉斯变换解线性常系数微分方程 （四）用拉普拉斯变换求测试系统的动态特性——传递函数 （五）传递函数的特例——频率响应函数及其表示方法五、典型测试系统的动态特性及其18

（一）电位计式位移测量仪的动态特性及其描述 （二）液柱温度计的动态特性及其描述 （三）弹簧测力仪的动态特性及其描述六、测试系统动态特性的其他描述方法23

（一）波德图描述法 （二）奈奎斯特图描述法 （三）尼柯尔斯图描述法思考题24

第二章传感器的原理25

§2-1传感器的分类和构成25

一、常见的三种传感器分类方法25

二、传感器的构成26

§2-2电阻式传感器28

一、电位器式电阻传感器28

（一）电位器式电阻传感器的传感原理 （二）电位器式电阻传感器的分辨率 （三）电位器式电阻传感器的线性度 （四）几种电位器式电阻传感器的应用二、应变片式电阻传感器31

（一）电阻应变片的传感原理 （二）电阻应变片的结构和种类 （三）电阻应变片的主要工作特性及其质量等级指标 （四）电阻应变片的温度影响及其补偿 （五）电阻应变片的选用 （六）几种电阻应变片式电阻传感器的应用三、热电阻式传感器37

（一）热电阻温度传感器 （二）热电阻式真空度传感器 （三）热敏电阻传感器四、其他电阻式传感器38

（一）气敏电阻传感器 （二）湿敏电阻传感器 （三）光敏电阻传感器§2-3电容式传感器40

一、电容式传感器的传感原理40

（一）变面积型电容传感器 （二）变介电常数型电容传感器 （三）变极间距离型电容传感器 （四）差动式电容传感器二、电容式传感器的特点46

（一）输出阻抗高、功率小 （二）动态特性好 （三）结构简单、能在恶劣环境中工作 （四）可以进行非接触式测试 （五）对杂散电容的影响比较敏感三、几种电容式传感器的应用48

（一）差动式电容压力传感器 （二）电容式加速度传感器 （三）电容式纱条均匀度测量仪§2-4电感式传感器49

一、自感式电感传感器49

（一）变隙型电感传感器的传感原理 （二）差动式变隙型电感传感器的传感原理（三）变面积型电感传感器的传感原理 （四）螺管式电感传感器的传感原理二、互感式电感传感器——差动变压器53

（一）差动变压器的传感原理 （二）差动变压器存在的两个问题54

三、几种电感式传感器的应用54

（一）用于测量气体压力的变隙型差动式电感传感器 （二）YST-1型微压力传感器（三）用差动变压器测棉条的均匀度 （四）用差动变压器检测浆丝过程中复丝的张力§2-5电涡流式传感器56

一、电涡流式传感器的传感原理56

二、影响电涡流式传感器灵敏度的因素58

（一）被测体材料性质的影响 （二）被测体的形状和大小的影响 （三）传感器的安装位置的影响三、几种电涡流式传感器的应用58

（一）位移的测量 （二）振幅的测量 （三）转速的测量60

§2-6压电式传感器60

一、压电式传感器的传感原理60

二、几种压电式传感器的应用63

（一）压电式力传感器 （二）压电式加速度传感器 （三）压电式力、加速度组合传感器——阻抗头三、压电式传感器的特点64

§2-7热电式传感器65

一、热电偶的传感原理65

二、对热电偶的要求67

三、热电偶自由端温度变化引起的误差的补偿67

四、几种热电偶传感器的应用70

（一）普通热电偶 （二）铠装热电偶 （三）薄膜热电偶 （四）表面热电偶§2-8霍尔式传感器71

一、霍尔式传感器的传感原理71

二、霍尔元件的主要技术参数72

三、几种霍尔式传感器的应用74

（一）霍尔式微压力传感器 （二）霍尔式测振传感器 （三）霍尔式加速度传感器（四）集成霍尔器件§2-9光电式传感器75

一、光电管和光电倍增管75

（一）光电管的光电转换原理 （二）光电管的主要特性 （三）光电倍增管的光电转换原理 （四）光电倍增管的主要特性参数二、光导管和光敏晶体管79

（一）光导管的光电转换原理 （二）光导管的主要特性参数 （三）光敏晶体管的光电转换原理三、光电池80

（一）硒光电池及氧化亚铜光电池 （二）硅、锗光电池 （三）硫化镉光电池四、几种光电式传感器的应用81

（一）光电温度探测仪 （二）用光电传感器测定纺纱锭子的动态振幅 （三）用光电传感器测转轴的转速§2-10磁电式传感器82

二、磁电式传感器的非线性83

三、几种磁电式传感器的应用83

一、磁电式传感器的传感原理83

（一）磁电式转速传感器 （二）CD-1型绝对式速度传感器 （三）CD-2型相对式速度传感器 （四）电磁式激振器§ 2-11离子电极传感器88

一、离子电极传感器的转换原理88

（一）离子的活度和活度系数 （二）离子电极的转换原理90

二、离子电极的结构和种类90

三、离子电极的选择性91

四、几种离子电极传感器的应用91

（一）用玻璃电极测定溶液的pH值 （二）用氟离子选择电极测定废水中的氟浓度（三）臭氧与氧化剂总量的连续测试§2-12其他类型传感器94

一、压磁式传感器94

二、谐振式传感器94

思考题95

一、直流电桥97

第三章中间变换及测量电路97

§3-1电桥电路97

（一）半桥单臂输入时的灵敏度（二）半桥双臂输入时的灵敏度 （三）全桥输入时的灵敏度 （四）利用电桥的特性解决应变片传感器的温度补偿问题二、交流电桥101

（一）交流电桥各桥臂阻抗的组合要求 （二）电容电桥 （三）电感电桥 （四）变压器电桥三、平衡电桥与不平衡电桥104

四、几种电桥的应用104

（一）DGS-20C/A型电感比较仪的测量电桥 （二）CW-6型电容测微仪中的测量电桥五、用电桥作调幅器104

（一）信号调制的概念 （二）电桥调幅的原理 （三）电桥调幅波的解调六、Y6D-3型动态应变仪108

（一）结构与工作原理 （二）主要技术数据 （三）使用方法115

§3-2谐振电路115

一、谐振电路的变换原理115

二、谐振电路作调频器116

三、谐振电路调频波的解调117

四、谐振电路作调频器的应用117

二、阻抗匹配的方法118

一、阻抗匹配的原理118

§3-3阻抗匹配电路118

（一）匹配变压器匹配的方法 （二）匹配电阻的匹配方法 （三）射极跟随放大器匹配的方法 （四）电荷放大器匹配的方法§3-4运算电路121

一、微分电路121

二、积分电路121

思考题122

第四章记录与显示装置123

§4-1记录、显示装置的分类123

§4-2光线示波器124

一、光线示波器的工作原理124

二、振动子125

（一）振动子的数学模型 （二）振动子的静态特性 （三）振动子的动态特性（四）振动子的阻尼 （五）振动子的种类三、光学系统和时标装置132

四、磁场系统133

五、灵敏度133

六、记录纸134

七、分辨线装置135

八、光线示波器的特点135

九、SC-16型光线示波器137

§4-3笔式记录仪139

一、检流计式笔式记录仪的原理139

二、伺服式笔式记录仪的原理140

三、x-y记录仪的原理141

四、LZ3型X-Y函数记录仪141

（一）工作原理 （二）仪器的使用145

§4-4磁带记录仪145

一、磁带记录仪的基本结构145

二、磁带记录仪的录、放原理148

（一）磁滞现象和剩磁曲线 （二）记录磁头的记录原理 （三）重放磁头的重放原理三、磁带记录的非线性及其消除150

五、磁带记录仪的种类151

（一）直流偏置法消除磁带记录的非线性 （二）交流偏置法消除磁带记录的非线性四、重放时幅频特性的补偿151

六、磁带记录仪的技术性能参数152

七、磁带记录仪的使用注意事项154

§4-5电子示波器155

一、电子示波器的结构和工作原理155

（一）阴极射线示波管 （二）y轴偏转系统（垂直通道） （三）x轴偏转系统（水平通道） （四）其它的电路二、电子示波器的使用注意事项158

思考题162

第五章实验结果的处理和分析163

§5-1动态实验结果的特点及其定度163

§5-2动态实验结果的处理和分析方法166

一、几个统计学术语的解释166

（一）总体与样本 （二）各态历经（遍历）过程 （三）真值与估计二、连续曲线的离散167

三、实验结果的时域分析169

（一）均值与方差分析 （二）相关分析180

四、实验结果的频率域分析180

五、实验结果的幅值域分析194

（一）频谱分析 （二）功率谱分析194

（一）概率密度函数的定义 （二）概率密度函数的计算方法196

§5-3实验结果的误差估计196

一、直接测量的误差196

二、间接测量的误差197

三、误差的表示方法197

（一）绝对误差 （二）相对误差198

四、实验结果的误差估计198

（一）根据实验数据来估计综合误差 （二）根据测试系统各环节可能产生的误差来估计实验结果的误差 （三）用实验方法直接估计综合误差思考题200

第六章实验设计和实验报告202

§6-1实验设计202

§6-2实验报告204

二、电路分析207

一、测试装置207

第七章机械位移的测试207

§7-1纺织机械中的大位移测试207

下篇测试技术的典型应用207

三、测试实例209

§7-2转轴回转误差的测试（微位移测试）211

一、敏感方向211

二、测试方法212

（一）转轴回转误差（运动）测试结果的表述方法 （二）双向测试法 （三）单向测试法三、测试结果的处理和分析215

（一）平均误差（运动）圆图象 （二）随机误差（运动）圆图象 （三）外接误差（运动）圆图象 （四）内接误差（运动）圆图象第八章机械振动的测试217

§8-1机械振动的概念217

§8-2机械振动的实时测试220

一、实时测试装置的组成222

二、实时测试的方法222

一、激振力的产生224

§8-3机械的激振试验——机械阻抗试验224

（一）空运转试验 （二）机床的切削试验224

二、单自由度受迫振动的性质225

三、机械阻抗及其描述226

四、激振试验的方法和试验结果分析228

（一）动刚（柔）度的测试 （二）激振试验结果的分析232

五、振型的测试232

第九章三废成分的测试235

§9-1电测物质成分的概念235

§9-2氰成分的连续测试236

一、离子电极236

二、连续测定装置236

三、连续测定的误差237

二、标准溶液及总离子强度调节缓冲剂（TISAB）的配制238

§9-3氟、氨成分的连续测试238

一、测试装置238

三、测试程序及程序控制239

四、测试结果的记录及电子计算机处理240

第十章 流体流量的测试241

§10-1流体流量测试的概念241

§10-2用电磁法测试流量243

一、电磁法测试流量的原理244

二、电磁流量测试系统的组成244

三、测试时应注意的几个问题246

四、测试系统的现场标定246

五、测试系统容易出现的故障及其原因和排除方法246

六、电磁法流量测试的特点247

§11-1物位测量的概念248

第十一章流体物位的测试248

§11-2 利用电感原理测量硫酸液位249

一、测试系统的组成249

二、浮子的设计250

三、测试系统的标定251

四 电感法液位测试系统的特点252

第十二章温度的测试253

§12-1温度测试的概念253

§12-2温度的非接触式测试254

一、非接触式温度传感器的原理及结构255

二、测试系统的组成和安装256

三、测试系统的工作特点257

§13-1从物理学角度度量噪声的参数258

一、声压与声压级258

第十三章 机械噪声的测试258

二、声强与声强级259

三、声功率与声功率级259

§13-2从人的主观感受度量噪声的参数259

一、响度和响度级260

二、声级网络260

§13-3噪声的频谱261

§13-4噪声的测试仪器——声级计263

一、声电传感器——传声器263

二、声级计264

三、声级计的校准265

§13-5噪声的测试方法266

一、声级的测试266

二、声功率级的测试267

§13-6纺织厂车间噪声的测试268

一、测点的选择268

二、数据及计算271

三、纺织工厂噪声概况271

§13-7机床噪声的测试与分析272

一、机床噪声的测试方法272

二、机床空载时的噪声测试273

三、机床噪声频率特性的判定273

四、机床噪声频谱的测试和分析273

五、机床噪声的标准及目前的水平275

附录Ⅰ精密声级计的使用方法277

附录Ⅱ分贝值的相加和平均值的简算法279

附录Ⅲ国际单位制（SI）及其换算279

主要参考文献284