本書主要介紹工業自動化、環境監測、交通系統、信息領域的常見物理量的測量過程、電路分析及信號處理的方法。內容包括測試的基本方法,測試系統的組成,測試系統中常用信號的描述及分析,測試系統的基本特性,傳感器的選用,測試信號的調理、數字處理、顯示記錄與分析等內容。本書可作為機械類、機電類以及自動化專業本科生的教材,也可作為機電一體化工程技術人員的參考書。
1.本書編寫中列舉了大量例題,由淺入深,易于模仿,使讀者易于參考書中實例理解理論,易于上手。2.本書采用MATLAB軟件編程仿真實際的測試信號,通過模擬仿真的方式觀測信號處理的過程和信號的波形變化,直觀易懂,有利于教學,激發學生的學習興趣。3.本書根據工程實踐需要,對于原理本著系統、夠用的原則進行了精練,避免了復雜的理論基礎知識的推導,同時,本書不斷吸收新的測試技術相關知識,注重教學知識點的更新。
案例豐富,容易入門;軟硬結合,易于教學
第1章緒論11.1概述11.2測量的基本方法及單位21.2.1測量的基本方法21.2.2測量單位31.3非電量測試系統的組成41.4測試技術的應用61.5測試系統與控制系統71.5.1系統、輸入和輸出81.5.2開環測試系統和閉環測試系統81.5.3反饋測試系統和反饋控制系統81.6測試技術的發展趨勢91.7MATLAB軟件概述9復習思考題14第2章信號描述及分析152.1信號分類與描述152.1.1信號的概念152.1.2信號的分類152.1.3動態信號的分類162.1.4信號的描述192.2周期信號與離散頻譜202.2.1周期信號的傅里葉級數三角函數形式202.2.2周期信號的傅里葉級數的復指數函數形式232.2.3周期信號三角函數形式與復指數函數形式傅里葉展開式之間的關系262.2.4周期信號的強度表述282.3非周期信號與連續頻譜292.3.1傅里葉變換292.3.2傅里葉變換的主要性質332.3.3幾種典型信號的頻譜382.4隨機信號412.4.1隨機信號與樣本函數422.4.2隨機信號的主要特征參數422.5信號波形的MATLAB實現442.5.1連續階躍信號的產生442.5.2連續指數信號的產生442.5.3連續正弦信號的產生442.5.4連續矩形脈沖信號的產生452.5.5連續周期矩形波信號的產生452.5.6連續抽樣信號的產生462.5.7單位脈沖序列的產生462.5.8單位階躍序列的產生472.5.9指數序列的產生472.5.10正弦序列的產生482.5.11離散周期矩形波序列的產生482.5.12白噪聲序列的產生48復習思考題49第3章測試系統的組成與基本特性513.1測試系統概念及基本要求513.2測試系統的基本特性523.2.1測試系統的輸入與輸出特性523.2.2測試系統的靜態特性543.3測試系統的動態特性573.3.1傳遞函數573.3.2頻率響應函數593.3.3脈沖響應函數633.3.4測試系統動態特性的測試683.4不失真測試713.4.1不失真測試的數學模型713.4.2實現不失真測試的條件713.5測試系統的負載效應和適配733.6MATLAB測試系統的分析74復習思考題75第4章傳感器774.1概述774.1.1傳感器定義774.1.2傳感器分類784.1.3傳感器的選用原則784.2變(電)阻式傳感器794.2.1變阻器(電位計)式位移傳感器794.2.2電阻應變式傳感器804.3電感式(位移)傳感器854.3.1可變磁阻式(位移)傳感器854.3.2渦流式(位移)傳感器874.3.3差動變壓器式傳感器884.4電容式位移傳感器904.4.1極距變化型電容傳感器904.4.2面積變化型電容傳感器904.4.3介質變化型電容傳感器914.4.4電容傳感器適配測量電路924.5壓電式傳感器944.5.1壓電效應原理944.5.2壓電式傳感器及其等效電路964.5.3測量電路974.6磁電式傳感器994.6.1動圈式傳感器994.6.2磁阻式傳感器1004.7光電式傳感器1004.7.1光敏電阻1014.7.2光電池與光敏晶體管1014.7.3光電式轉速傳感器1024.8MATLAB信號檢測及處理1034.8.1矩形函數的頻域變換——辛格函數1034.8.2矩形函數的卷積運算104復習思考題105第5章測試信號的調理1065.1信號的調理1065.1.1直流電橋1065.1.2交流電橋1105.2信號的放大1135.2.1直流放大器1145.2.2交流放大器1165.3調制與解調1165.3.1調幅與解調1175.3.2調頻與鑒頻1225.4濾波器1245.4.1概念與分類1245.4.2理想濾波器1255.4.3實際濾波器1265.4.4常見濾波器127復習思考題130第6章測試信號的數字處理1326.1數字信號處理概述1326.2數字信號轉換器1326.2.1數-模轉換器(D/A轉換器)1336.2.2模-數轉換器(A/D轉換器)1356.3采樣定理1376.4信號的截斷與能量泄漏1386.4.1信號的截斷1386.4.2能量的泄漏1386.5離散傅里葉變換DFT1386.6柵欄效應與窗函數139復習思考題140第7章測試信號的顯示記錄與分析1417.1測試信號的顯示1417.2測試信號的記錄1427.3測試信號的分析1437.3.1信號的時域分析1437.3.2信號頻域分析148復習思考題152附錄 練習題153練習題參考答案165參考文獻176