本书系统阐述了测试技术理论、信号分析和处理基础及测试技术套用方法。

本书内容可分为基础和套用两大部分。基础部分内容包括测试技术中涉及的基本环节，如信号、感测器、测试信号的调理与转换、显示与记录等；套用部分主要包括力、位移、速度、加速度、振动等测试技术在工程中的套用，重点介绍了基于虚拟仪器的煤矿“四大件”安全性能测试技术与高水充填设备的测控技术。本书共9章。第1章绪论，第2章测试信号的描述与分析，第3章测试系统的基本特性，第4章感测器，第5章测试信号的转换与处理，第6章信号的显示与记录，第7章计算机数据採集与处理，第8章测试技术的套用，第9章典型设备测试技术。书中配有适量习题，便于读者加深理解和套用书中的理论知识。

本书可作为高等学校本科机械类、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，也可作为高等职业学校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。

第1章 绪论 1

1.1 测试技术的概念 1

1.2 测试系统的组成 2

1.3 测试技术的主要内容及其在工程中的套用 5

1.3.1 测试技术的主要内容 5

1.3.2 测试技术在机械工程中的套用 6

1.4 测试技术的发展趋势 7

1.5 测试技术基础知识 8

1.5.1 量的基本概念 8

1.5.2 国际单位制 8

第2章 测试信号的描述与分析 12

2.1 信号概述 12

2.2 信号分类 14

2.2.1 表象分类法 14

2.2.2 能量分类法 17

2.2.3 时频域分析法 18

2.2.4 形态分类法 19

2.2.5 可实现性分类法 19

2.3 周期信号 20

2.3.1 信号的时域与频域描述 20

2.3.2 周期信号频谱分析 25

2.3.3 频谱分析的套用 28

2.4 非周期信号 29

2.4.1 傅立叶变换与连续频谱 29

2.4.2 能量谱 30

2.4.3 傅立叶变换的性质 31

2.4.4 功率信号的傅立叶变换 34

2.4.5 非周期信号频谱分析 37

2.5 随机信号 39

2.5.1 概述 39

2.5.2 随机过程的主要特徵参数 39

2.5.3 相关分析 41

2.5.4 幅值域分析 44

2.6 时-频域联合分析方法简介 46

2.6.1 谱阵分析方法 46

2.6.2 小波分析方法 46

2.7 信号卷积积分 47

2.7.1 卷积积分的概念 47

2.7.2 时域卷积定理 48

2.7.3 频域卷积定理 48

思考与练习题 48

第3章 测试系统的基本特性 51

3.1 概述 51

3.2 线性系统及其数学模型 51

3.3 测试系统的静态特性 53

3.4 测试系统的动态特性 55

3.4.1 传递函式 55

3.4.2 频率回响函式 56

3.4.3 一阶、二阶系统的传递特性描述 59

3.5 测试系统对典型激励的回响 65

3.6 测试系统对任意输入的回响 69

3.7 测试系统参数试验测定方法 70

3.7.1 一阶系统动态特性参数的测定 70

3.7.2 二阶系统动态特性参数的测定 72

3.8 测试系统实现不失真测试的条件 74

3.9 测试系统的负载效应 76

思考与练习题 78

第4章 感测器 79

4.1 感测器概述 79

4.1.1 感测器的定义 79

4.1.2 感测器的分类 79

4.1.3 感测器的发展趋势 80

4.2 电阻式感测器 80

4.2.1 变阻器式感测器 81

4.2.2 电阻应变式感测器 83

4.2.3 压阻式感测器 87

4.3 电感式感测器 88

4.3.1 自感式感测器 88

4.3.2 互感式感测器 94

4.3.3 压磁式互感感测器 96

4.4 电容式感测器 97

4.5 压电式感测器 105

4.5.1 压电效应 106

4.5.2 压电式感测器的测量电路 108

4.5.3 压电式感测器的套用 111

4.6 磁电式感测器 112

4.6.1 磁电感应感测器 112

4.6.2 霍尔感测器 115

4.7 光电式感测器 117

4.7.1 外光电效应 117

4.7.2 内光电效应 119

4.7.3 光生伏打效应 121

4.7.4 光电式感测器的套用 122

4.8 其他类型感测器 124

4.8.1 光纤感测器 124

4.8.2 光栅感测器 127

4.8.3 超音波感测器 129

4.8.4 红外感测器 132

思考与练习题 133

第5章 测试信号的转换与处理 135

5.1 电桥 135

5.1.1 直流电桥 135

5.1.2 交流电桥 139

5.2 调製与解调 146

5.2.1 幅值的调製与解调 147

5.2.2 频率的调製与解调 154

5.3 滤波 158

5.3.1 概述 158

5.3.2 滤波器分类 158

5.3.3 理想滤波器与实际滤波器 159

5.3.4 滤波器类型 163

5.3.5 滤波器的综合运用 170

思考与练习题 175

第6章 信号的显示与记录 177

6.1 概述 177

6.2 信号显示与记录的形式及分类 177

6.3 显示和指示类信号输出 178

6.3.1 模拟显示 178

6.3.2 数码显示 181

6.3.3 图视显示 187

6.4 信号的记录 193

6.4.1 信号记录仪的类型 194

6.4.2 笔式记录仪 194

6.4.3 磁带记录仪 195

6.4.4 伺服记录仪 196

6.4.5 数字存储示波器 197

6.4.6 通用设备媒体的数字记录技术 199

思考与练习题 199

第7章 计算机数据採集与处理 200

7.1 概述 200

7.1.1 计算机数据採集 200

7.1.2 计算机数据处理方法 200

7.2 计算机数据採集系统 202

7.2.1 数据採集系统的组成 202

7.2.2 数据採集系统的特点 204

7.2.3 数据採集系统的主要性能指标 204

7.2.4 採样过程与採样定理 205

7.2.5 数据採集通道的设计原则和晶片的选择 211

7.3 小波分析方法 212

7.3.1 小波变换 212

7.3.2 离散小波变换的快速算法——Mallat算法 214

7.4 虚拟仪器 220

7.4.1 概述 220

7.4.2 虚拟仪器的构成 221

7.4.3 虚拟仪器的套用 225

思考与练习题 225

第8章 测试技术的套用 227

8.1 力的测量 227

8.1.1 基本概念 227

8.1.2 测力感测器 229

8.1.3 压力测量 231

8.2 线位移与角位移、速度、加速度的测量 236

8.2.1 线位移与角位移的测量 236

8.2.2 速度测量 239

8.2.3 加速度测量 242

8.3 振动的测量 246

8.3.1 振动测量的作用和类别 246

8.3.2 振动量的测量方法 247

8.3.3 机械阻抗试验方法 250

思考与练习题 256

第9章 典型设备测试技术 257

9.1 典型提升设备测试技术 257

9.1.1 矿井提升设备简介 257

9.1.2 提升机总变位质量的测试与验算 258

9.1.3 提升机强度验算 259

9.1.4 提升钢丝绳无损检测 259

9.1.5 提升速度图测试 260

9.1.6 提升力图测试 264

9.1.7 提升机启动电阻测试 265

9.1.8 提升机制动系统性能测试 266

9.1.9 提升机电控系统性能测试 272

9.2 主排水系统安全性能测试技术 272

9.2.1 主排水系统技术要求 272

9.2.2 水泵扬程测试 274

9.2.3 水泵流量测试 274

9.2.4 水泵效率测试 275

9.2.5 水泵轴功率、转速的测试 276

9.2.6 主排水系统性能指标计算 277

9.3 通风机设备测试技术 278

9.3.1 概述 278

9.3.2 通风机测试的原理及方案 280

9.3.3 通风机风量测试 281

9.3.4 通风机风压测试 283

9.3.5 噪声测试 284

9.3.6 振动参数测试 285

9.3.7 其他参数测试 286

9.4 空气压缩机设备测试技术 287

9.4.1 空气压缩机性能参数及要求 287

9.4.2 空气压缩机技术测试方案 288

9.4.3 空气压缩机测试数据的分析和处理 291

9.5 基于虚拟仪器的煤矿“四大件”安全性能综合测试系统 292

9.5.1 系统的构成 292

9.5.2 通用数据採集系统 293

9.5.3 软体系统及其套用 295

9.6 膏体胶结充填设备的测控技术 299

9.6.1 膏体胶结充填技术简介 300

9.6.2 膏体充填控制系统 301

9.6.3 膏体充填设备测试技术 303

9.7 高水充填设备的测控技术 304

9.7.1 高水充填简介 304

9.7.2 超高水充填料浆製备系统 305

9.7.3 超高水充填测试技术 308

思考与练习题 309

参考文献 311