機械工程測試技術（簡體書）

本書從理論與實踐相結合的角度，系統介紹了靜態、動態應力測量系統的組成、原理及其測量單向應力、組合應力、平面應力和復雜應力的組橋方法；突出了對機器的空間質點位置、載荷譜、殘余應力等性能參數測量的應用技術；還重點介紹了振動、噪聲、實驗模態測試系統的構成，測試方法和數據處理分析的內容；簡介了當前測試領域的最新技術，如傳感器網絡技術、虛擬儀器技術、小波分析法等內容。

緒論（1）
上篇 應變測量——強度測試（7）
第1章 電測法的基本原理和信號的變換（8）
1.1 電測方法的基本原理（8）
1.1.1 非電量測試的研究對象（8）
1.1.2 電測方法的基本原理和測試環節（11）
1.1.3 電測法的主要特點（12）
1.1.4 檢測技術的發展方向（12）
1.2 傳感器概述（12）
1.2.1 傳感器是人感知的延伸（13）
1.2.2 傳感器的定義與基本組成（14）
1.2.3 傳感器的分類（15）
1.2.4 傳感器的發展趨勢（16）
1.2.5 傳感器網絡技術（16）
1.3 電阻式應變片（20）
1.3.1 應變片的基本結構（20）
1.3.2 應變片的工作原理（20）
1.3.3 線應變的單位與國際單位制（22）
1.3.4 應變片的工作特性（24）
1.3.5 應變片的基本特性（26）
1.3.6 應變片的種類（27）
1.3.7 應變片特徵參數（32）
1.3.8 黏結劑和應變片的粘貼工藝（33）

第2章 電橋及其應用（36）
2.1 電橋（36）
2.1.1 電橋在測試中的作用及種類（36）
2.1.2 直流電橋的輸出（變換原理）（37）
2.1.3 交流電橋（38）
2.1.4 電橋特性（42）
2.2 應變測量的組橋方案（45）
2.2.1 橋接法、半橋接法和全橋接法（45）
2.2.2 橋路溫度補償法原理分析（46）
2.2.3 橋臂系數的概念（46）
2.2.4 拉伸（壓縮）載荷的測量方案（47）
2.2.5 彎曲載荷的測量方案（48）
2.2.6 扭矩的測量（50）
2.2.7 測量剪力的布片方案（53）
2.2.8 在拉力和彎曲復合載荷下的“測拉除彎”測量方案（53）
2.2.9 在拉力和彎曲復合載荷下的“測彎除拉”測量方案（56）
2.2.10 拉、彎、扭復合應力下“測扭除拉彎”的測量方案（58）
2.2.11 主應力方向未知的平面應力的測量方案（59）
2.3 應變儀（60）
2.3.1 應變儀的種類（60）
2.3.2 測試裝置動態（傳遞）特性的概念（61）
2.3.3 動態應變儀（63）
2.3.4 靜態應變儀（69）
2.4 常用型材結構的復雜應力測試（72）
2.4.1 常用結構型材種類及其受力特點（73）
2.4.2 軸向受力構件及其破壞形式（75）
2.4.3 拉彎構件及其破壞形式（76）
2.4.4 有關桁架結構的基本知識（76）
2.4.5 測量結構型材復雜正應力的布片方案（78）
2.4.6 利用測得的正應力?1、?2、3和?4計算四種應力的大小 （79）
2.4.7 測量型材截面剪應力的布點方案（82）
2.4.8 型材截面上平面應力狀態的測點布置（87）
2.4.9 構件強度安全儲備系數的計算（87）
2.5 拉力和荷重的測量——拉力和荷重傳感器（88）
2.5.1 電阻應變片式拉力和荷重傳感器變化原理（88）
2.5.2 傳感器的彈性元件（90）
2.5.3 彈性元件的設計（93）
2.5.4 測力傳感器的靜標定（96）
2.6 扭矩傳感器和扭矩測試（99）
2.6.1 測量傳動軸扭矩的基本原理（99）
2.6.2 扭矩傳感器種類（100）
2.6.3 旋轉信號的接觸式輸出（101）
*2.6.4 旋轉信號的非接觸式輸出——遙測儀器系統（103）
2.6.5 單通道無線傳輸系統（104）
2.6.6 相位差式扭矩傳感器（106）
*2.7 測試和試驗的基本程序（109）
2.7.1 編制測試試驗大綱（109）
2.7.2 測試試驗表格的編制（110）
2.7.3 試驗實施（110）
2.7.4 試驗總結階段（111）

第3章 試驗結果的基本分析和處理（112）
3.1 動態信號的特點及其頻譜分析（113）
3.1.1 確定性信號（113）
3.1.2 非確定性信號（隨機信號）（114）
3.1.3 動態信號的頻譜分析（115）
3.2 動態周期信號的頻譜（117）
3.2.1 傅里葉級數的三角函數表達式（117）
3.2.2 幅頻圖和相頻圖（118）
3.2.3 周期信號頻譜的特點（122）
3.2.4 傅里葉級數的復指數函數形式（122）
3.2.5 周期信號頻譜分析實例（124）
3.3 動態隨機信號的頻譜分析（125）
3.3.1 傅里葉變換數學表達式（125）
3.3.2 動態隨機信號頻譜圖的特點（125）
3.3.3 隨機信號頻譜分析的應用實例（126）
3.4 信號的測量誤差分析（128）
3.4.1 測量誤差分析的目的（129）
3.4.2 與誤差有關的術語（130）
3.4.3 誤差分類（130）
3.4.4 測量的精密度與準確度（132）
3.4.5 隨機誤差的正態分布定律（132）
3.4.6 直接測量的誤差分析（133）
3.4.7 疏失誤差的剔除與拉依達準則（140）
3.4.8 用正態概率紙判別法判斷是否存在系統誤差（140）
3.4.9　間接測量的誤差分析（141）

第4章 靜態、動態應力測量的工程應用（142）
4.1 整機質心位置和質量測量（142）
4.1.1 整機質量及其質心的測試方法（142）
4.1.2 稱重法測試物體質心坐標公式（144）
4.2 機械鉆孔釋放法測試殘余應力（149）
4.2.1 測量殘余應力的意義及其測試方法（149）
4.2.2 測量殘余應力專用應變花（150）
4.2.3 鉆孔法測量殘余應力的基本方法（151）
4.2.4 鉆孔法測量殘余應力的實例（153）
4.3 載荷譜的測試和疲勞壽命試驗（155）
4.3.1 疲勞壽命試驗的意義（155）
4.3.2 機器零部件的疲勞積損破壞和疲勞試驗（156）
4.3.3 載荷譜的概念及種類（159）
4.3.4 程序加載疲勞試驗（161）
4.3.5 程序載荷譜的繪制步驟（162）
4.3.6 單一工況的載荷頻次圖的繪制（165）
4.3.7 隨機載荷過程的平穩性檢驗（166）
4.3.8 檢驗或確定載荷的概率分布形（167）
4.3.9 繪制綜合載荷累積頻次圖（169）
4.3.10 累積頻次的擴展——工作載荷譜的獲得（170）
4.3.11　程序載荷譜的編制（170）
4.3.12 應力譜編制的實例（172）
中篇 振動、試驗模態及噪聲測試（179）

第5章 振動參數測試（180）
5.1 振動加速度傳感器（180）
5.1.1 振動參數測量的內容與振動測試系統的組成（180）
5.1.2 壓電效應與逆壓電效應（180）
5.1.3 壓電式加速度傳感器的結構與使用（181）
5.1.4 振動加速度測量系統的基本組成（184）
5.2 電荷放大器與振動信號數據采集系統（185）
5.2.1 電荷放大器的工作原理（185）
5.2.2 振動信號數據采集系統（186）
5.3 振動信號的測量（189）

第6章 實驗模態分析（191）
6.1 實驗模態分析的測試設備（191）
6.1.1 激振裝置（191）
6.1.2 激振器的支撐方式（193）
6.1.3 激勵信號頻率帶寬（194）
6.1.4 沖擊力錘（194）
6.1.5 拾振裝置（196）
6.1.6 數據采集與分析系統（198）
6.2 實驗模態的測試（199）
6.2.1 試驗結構的支撐（199）
6.2.2 激勵方式（201）
6.2.3 響應點（201）
6.2.4 激勵信號的選擇（202）
6.3 動態測試后處理（203）
6.3.1 連續信號離散化的過程（204）
6.3.2 采樣定理和頻率混疊現象（204）
6.3.3 泄漏和窗函數（205）
6.3.4 平均技術（206）
6.3.5 頻響函數的估算形式（206）
6.3.6 頻響函數的相干函數（207）
6.4 系統（參數）識別（208）
6.4.1 頻域方法的模態參數識別（208）
6.4.2 時域方法的模態參數識別（208）
6.5 模態試驗在工程中應用的實例（208）
6.5.1 激振器試驗——白車身模態試驗（208）
6.5.2 力錘試驗——車外后視鏡固有頻率測試分析（214）

第7章 噪聲測量（217）
7.1 噪聲的基本知識（217）
7.1.1 聲級的評估（217）
7.1.2 噪聲聲級疊加（218）
7.1.3 噪聲的計權計量（218）
7.2 噪聲測量設備（221）
7.3 噪聲測量分析（223）
7.3.1 噪聲均值計算（223）
7.3.2 噪聲計權對比（223）
7.3.3 車內噪聲測量分析（224）
下篇 其他（226）

第8章 其他性能參數測試（227）
8.1 位移測量（227）
8.1.1 電感式位移傳感器（227）
8.1.2 電阻應變式位移傳感器（228）
8.1.3 光柵式位移傳感器（229）
8.1.4 旋轉變壓器式角位移傳感器（232）
8.1.5 位移測量應用實例（233）
8.2 轉速測量（235）
8.2.1 測速發電機（235）
8.2.2 光電式轉速傳感器（236）
8.2.3 磁電式轉速傳感器（236）
8.2.4 閃頻式測速法（237）
8.2.5 轉速測量實例（237）
8.3 溫度檢測與控制技術（239）
8.3.1 溫度與溫標（239）
8.3.2 溫度檢測、控制方法綜述（240）
8.3.3 溫度傳感器的分類（241）
8.3.4 熱電偶及其測溫技術（243）
8.3.5 金屬熱電阻及其測溫技術（247）
8.3.6 熱敏電阻（249）
8.3.7 集成溫度傳感器（251）
8.3.8 紅外測溫儀與紅外熱成像儀（252）
8.3.9 溫度測控技術簡介（253）
8.4 電動機功率測試（255）
8.4.1 測試系統的組成（255）
8.4.2 功率變送器的工作原理（255）
8.4.3 電動機功率測試實例（256）

第9章 虛擬儀器（261）
9.1 概述（261）
9.1.1 虛擬儀器概念（261）
9.1.2 虛擬儀器的發展（261）
9.2 虛擬儀器的構成（262）
9.2.1 虛擬儀器的硬件系統（262）
9.2.2 虛擬儀器的軟件系統（264）
9.2.3 虛擬儀器技術的應用（265）

第10章 信號的相關分析和試驗結果的回歸分析（268）
10.1 時域信號的相關分析（268）
10.1.1 自相關函數（268）
10.1.2 互相關函數（270）
10.1.3 相關係數函數（271）
10.1.4 相關函數的推廣（272）
10.1.5 相關函數的工程應用（272）
10.2 小波分析理論簡介（274）
10.2.1 短時傅里葉變換（274）
10.2.2 小波函數（276）
10.2.3 連續小波變換（278）
10.2.4 離散小波變換（279）
10.2.5 多分辨率分析（279）
10.2.6 一維Mallat算法（280）
10.2.7 小波包分析（281）
10.2.8 小波分析在信號降噪中的應用（283）
10.3 試驗結果的回歸分析（285）
10.3.1 回歸方程形式的確定（285）
10.3.2 線性回歸轉換（286）
10.3.3 線性回歸方程中常數的估計（287）
10.3.4 回歸方程的精度（288）

第11章 傳感器在自動控制中的應用（291）
11.1 以發動機為動力驅動的車輛自動控制（291）
11.1.1 汽車控制系統的基本組成（291）
11.1.2 汽車自動控制的范圍（293）
11.1.3 發動機電子控制系統（293）
11.1.4 空氣流量傳感器（296）
11.1.5 電子控制系統ECU（298）
11.2 以電動機作為驅動的機器自動控制（302）
11.2.1 數控機床環境量檢測傳感器（302）
11.2.2 數控機床位置檢測（303）
11.2.3 壓力的檢測（303）
11.2.4 速度的檢測（303）
11.2.5 機械位移和角位移的測量（303）
11.2.6 刀具磨損的監控（303）
11.2.7 霍爾傳感器（304）
11.2.8 旋轉編碼器（305）
11.3 以流體介質為動力驅動的機器或裝置的自動控制（307）
11.3.1 全自動牙輪鉆機的控制項目（307）
11.3.2 主風壓自動控制系統和軸壓限制系統（308）
11.3.3 膜片式應變壓力傳感器（308）
11.3.4 主風壓自動控制系統（309）
11.3.5 軸壓限制系統的自動控制（311）
附錄A 輪次分布表（314）
附錄B x2分布表（315）
參考文獻（317）