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第0章 绪论 1

第1章 测试的基础知识 4

1.1测量的基本概念 4

1.1.1法定计量单位 4

1.1.2计量相关概念 4

1.1.3测量方法 5

1.1.4与测试装置相关的术语 5

1.2测量误差与不确定度 6

1.2.1误差基本概念 6

1.2.2测量不确定度评定 7

1.3测试信号描述 11

1.3.1测试信号分类 11

1.3.2傅里叶变换 13

1.3.3标准信号频谱及其应用 16

1.4测试数据拟合 19

1.4.1测试数据表示方法 19

1.4.2测试数据线性拟合 20

1.4.3可转换为线性方程的非线性拟合 21

1.4.4通用非线性拟合 21

第2章 测试装置的基本特性 24

2.1测试装置的数学模型 24

2.1.1测试装置的输入输出关系 24

2.1.2线性系统 24

2.1.3测试装置特性 25

2.2测试装置的静态特性 26

2.2.1灵敏度 26

2.2.2线性度 26

2.2.3回差 27

2.2.4重复性 27

2.2.5其他指标 27

2.3传感器静态特性指标计算方法 28

2.3.1传感器静态校准数据 28

2.3.2单项静态特性指标计算方法 28

2.3.3综合性能指标计算方法 29

2.3.4计算实例 30

2.4测试装置的动态特性描述 31

2.4.1传递函数 32

2.4.2频率响应函数 32

2.4.3脉冲响应函数 33

2.4.4阶跃响应函数 34

2.5测试装置的动态特性分析 35

2.5.1无失真测试 35

2.5.2测试环节组合特性 36

2.5.3一阶系统 38

2.5.4二阶系统 40

2.5.5测试装置动态特性获得 42

2.6测试信号数字化过程分析 44

2.6.1数据采集系统 44

2.6.2 AD转换器特性 45

2.6.3采样保持器特性 45

2.7测试过程干扰分析 47

2.7.1测试装置的干扰模型 47

2.7.2干扰对测试装置特性的影响 48

2.7.3常见的抑制干扰方法 49

2.8测试装置的动态非线性 50

2.8.1动态非线性问题的提出 50

2.8.2动态非线性研究关注的问题 52

2.8.3常见的动态非线性模型 52

2.8.4动态非线性判定方法 54

第3章 传感器原理与测量电路 57

3.1传感器概述 57

3.1.1传感器组成 57

3.1.2传感器命名 57

3.1.3传感器分类 58

3.2电阻应变式传感器 59

3.2.1电阻应变片工作原理 59

3.2.2电阻应变片应用 61

3.2.3 测量电路 62

3.2.4电阻应变仪 65

3.2.5压阻式传感器 66

3.2.6电阻应变式传感器特点 67

3.3电感式传感器 67

3.3.1自感式传感器 67

3.3.2互感式传感器 70

3.3.3电涡流式传感器 71

3.3.4电感式传感器特点 71

3.4电容式传感器 72

3.4.1电容式传感器工作原理 72

3.4.2测量电路 73

3.4.3电容式传感器特点 73

3.5压电式传感器 74

3.5.1压电效应 74

3.5.2压电材料 76

3.5.3等效电路和测量电路 76

3.5.4使用时应注意的问题 78

3.5.5 IEPE压电式传感器 79

3.5.6特点 79

3.6热电式传感器 80

3.6.1热电偶的工作原理 80

3.6.2热电偶材料与结构 82

3.6.3热电偶冷端处理方法与测量仪器 84

3.6.4热电阻 86

3.6.5热敏电阻 87

3.7半导体传感器 87

3.7.1光敏式传感器 88

3.7.2磁敏式传感器 89

3.7.3气敏式传感器 91

3.7.4湿敏式传感器 92

3.8各种波的应用 92

3.8.1概述 92

3.8.2辐射测温原理 94

3.8.3红外应用 96

3.8.4激光应用 98

3.8.5微波应用 99

3.8.6超声波应用 101

3.8.7射线应用 102

3.9传感器发展趋势 103

3.9.1传感器发展趋势 103

3.9.2 ST-3000智能变送器 104

第4章 信号变换、记录与显示 107

4.1信号变换器 107

4.1.1电桥电路 107

4.1.2放大器 108

4.1.3滤波器 108

4.1.4调制与解调 111

4.1.5信号输出 113

4.2数据采集模块 114

4.2.1模拟量数据采集原理 114

4.2.2测试总线 115

4.2.3数据采集卡介绍 116

4.3记录与显示仪器 118

4.3.1笔式记录仪 119

4.3.2智能数显表 119

4.3.3动态测试分析仪 120

4.3.4数字存储示波器 121

4.3.5虚拟仪器 123

第5章 测试数据获得与处理 124

5.1测试数据获得 124

5.1.1采集卡软件安装及注册 124

5.1.2数据采集程序设计 126

5.1.3数据采集程序调试 127

5.2常用测试数据处理方法 127

5.2.1常见信噪分离方法 128

5.2.2标定数据代入 129

5.2.3测试数据综合 129

5.2.4数据分析 130

5.3离散傅里叶变换与谱分析 130

5.3.1离散傅里叶变换及其快速算法 130

5.3.2截断效应与窗函数 131

5.3.3频域采样 132

5.3.4功率谱分析 132

5.3.5现代信号分析方法 133

5.4数字滤波 133

5.4.1数字滤波原理 133

5.4.2数字滤波器设计 134

5.4.3测试装置动态特性补偿 134

5.4.4现代滤波技术 135

5.5常用数据处理软件 135

5.5.1 Excel 135

5.5.2 Origin 136

5.5.3 MATLAB 136

5.6虚拟仪器技术 137

5.6.1虚拟仪器含义及组成 137

5.6.2虚拟仪器软件 138

5.6.3基于LabVIEW的虚拟仪器设计举例 139

第6章 常用工程参量测试 142

6.1压力测试 142

6.1.1压力测试概述 142

6.1.2常用测压传感器 143

6.1.3真空度测试 146

6.1.4动态压力校准设备 149

6.1.5压力测试特殊问题 150

6.2力的测试 151

6.2.1测力概述 151

6.2.2常用测力传感器 153

6.2.3动态力校准装置 154

6.2.4推力台 156

6.2.5多分力测试 157

6.2.6微推力测试 159

6.3运动参数测试 161

6.3.1概述 161

6.3.2位移测试 162

6.3.3速度测试 164

6.3.4常用加速度传感器 166

6.3.5振动测试及激振试验 167

6.3.6加速度传感器校准 168

6.3.7加速度测试特殊问题 170

6.4温度测试 171

6.4.1概述 171

6.4.2温度测试方法 172

6.4.3 温度传感器校验 173

6.4.4热电偶测温 174

第7章 现代测试技术 179

7.1粒子图像测速 179

7.1.1概述 179

7.1.2工作原理及仪器组成 180

7.1.3数据处理方法 181

7.1.4应用及发展趋势 181

7.2拉曼散射及其应用 182

7.2.1基础知识 182

7.2.2温度测试 184

7.2.3微尺度应力场测试 185

7.3朗缪尔探针 186

7.3.1等离子体及相关概念 186

7.3.2单探针测试原理 188

7.3.3多探针及其测试原理 189

7.3.4测试误差及应用场合 191

第8章 试验技术基础 192

8.1概述 192

8.1.1试验需求分析 193

8.1.2试验系统设计 194

8.1.3试验系统调试 195

8.2测试仪器选用原则 196

8.2.1传感器选用原则 196

8.2.2信号变换器选用原则 197

8.2.3显示记录仪器选用原则 197

8.3电磁干扰及其抑制 198

8.3.1电磁干扰 199

8.3.2抑制电磁干扰的基本方法 201

8.3.3抑制电磁干扰的基本措施 202

8.3.4电缆选择与使用 204

8.4试验系统设计举例 205

8.4.1导弹摆差试验 205

8.4.2燃气温度试验 206

8.4.3燃气调压降温机构性能试验 207

第9章 航天试验技术 209

9.1常见的航天试验项目 209

9.1.1概述 209

9.1.2分系统性能试验 210

9.1.3环境适应性试验 210

9.1.4综合测试 211

9.1.5飞行试验与航天测控系统 212

9.2航天器轨道测量 213

9.2.1概述 213

9.2.2跟踪测轨系统 214

9.2.3距离测量 214

9.2.4速度测量 215

9.2.5角度测量 215

9.2.6 GPS测轨系统 216

9.3航天器姿态确定 218

9.3.1概述 218

9.3.2姿态敏感器 219

9.3.3姿态确定方法 221

9.3.4 GPS定姿 222

9.4遥测与统一载波测控系统 223

9.4.1概述 223

9.4.2遥测系统组成及分类 224

9.4.3 PCM遥测系统 225

9.4.4统一载波测控系统 226

9.5空间环境模拟试验 227

9.5.1概述 227

9.5.2空间真空环境模拟 228

9.5.3冷黑环境模拟 229

9.5.4太阳辐照环境模拟 229

9.5.5真空热环境试验及试验设备 229

9.5.6火箭发动机空间环境试验 231

9.6综合测试 231

9.6.1概述 231

9.6.2分类 232

9.6.3系统组成与测试流程 233

9.6.4各研制阶段测试内容 234

附录 236

参考文献 242