传感器与测试技术(机械设计制造及自动化本科)

本书共分为13章，系统地论述了测试系统及其基本特性；介绍了测试系统中传感器的结构、基本原理和典型应用，以及传感器的发展趋势、选用原则等；讲解了“信号处理”，包括测试系统中的信号调理与数据采集，信号处理和数字信号处理基础等；还专门讲述了“典型测试系统”，包括振动、噪声、机械参量、工业自动化等测试系统的构建与应用。教材从测试系统基本理论与传感器原理、特点及应用领域，信号分析方法物理含义、特点及应用，到典型测试系统的构建、应用与分析进行深入浅出的阐述，力求使读者对测试系统有一个“一体化”的完整理解。

第1章 测试系统的构成
　 1.1 测试技术的任务和重要性
测试是人们从客观事物中提取所需信息，借以认识客观事物，并掌握其客观规律的一种科学方法。在测试过程中，需要选用专门的仪器设备，设计合理的实验方法和进行必要的数据处理，从而获得被测对象有关信息及其量值。广义来看，测试属于信息科学的范畴。简单来说，信息的载体称为信号，信息则蕴涵于信号之中。信息总是通过某些物理量的形式表现出来，这些物理量也就是信号。例如，单自由度质量一弹簧系统的动态特性可以通过质量块的位移一时间关系来描述，质量块位移的时间历程就是信号，它包含着该系统的固有频率和阻尼比等特征参数，也就是所需要的信息。分析采集到的这些信息，就可以掌握这一系统的动态特性。
测试技术包含了测量（measurement）和试验（test）两方面的含义。机械工程测试的对象是机械系统（包括各种机械零件、机构和部件）及其组成部分（包括与机械系统有关的电路、电器等）。机械工程测试过程包括测量、试验、计量、检验、故障诊断等过程。测量的基本任务有两个：①提供被测对象（如产品）的质量依据；②提供机械工程设计、制造、研究所需的信息。因此，设计、工艺、测试三者共同构成了机械工程的三大技术支柱，从设计、制造、运行、维修到最终报废，都与机械测试与测量密不可分。现代机械设备的动态分析设计、过程检测控制、产品的质量检验、设备现代化管理、工况监测和故障诊断等，都离不开机械测试，机械测试是实现这些过程的技术基础。同时，测试技术还是进行科学探索、科学发现和技术发明的手段。
根据信号的物理性质，可以将其分为电信号和非电信号。例如，随时间变化的力、位移、速度、加速度、温度、应力等属于非电信号，而随时间变化的电流、电压则属于电信号。这两者可以借助于换能器装置相互转换。在测试过程中常常将被测的非电信号通过相应的传感器变换成电信号，以便于传输、调理（放大、滤波）、分析处理和显示、记录等。
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