第1篇 机电工程测试技术

第1章 概述1

1.1 测试的基本概念1

1.2 测试技术的应用1

1.3 测试的分类与特点2

1.4 测试系统的基本构成3

1.5 测试技术的发展4

第2章 感测技术与参数测试5

2.1 传感器的概念5

2.2 传感器的分类5

2.3 传感器的性能指标5

2.4 机电工程常用参数测试与测试传感器8

2.4.1 温度传感器与温度参数测试8

2.4.2 压力传感器与压力测试15

2.4.3 应力/应变测试16

2.4.4 力传感器与力的测试17

2.4.5 力矩参数测量18

2.4.6 机械振动参数测量20

2.4.7 转速（速度）传感器24

2.4.8 角/线位移传感器27

2.4.9 接近式传感器32

2.4.10 光电编码器33

2.4.11 陀螺传感器36

2.5 机电工程常用传感器的选用程式及原则37

2.6 传感器的发展趋势40

第3章 信号调理与数据传输技术42

3.1 信号调理技术42

3.1.1 信号调理的概念42

3.1.2 信号调理在机电测控系统中的作用42

3.1.3 对信号调理系统的要求56

3.1.4 信号调理技术的发展56

3.2 数据传输技术58

3.2.1 电压传输58

3.2.2 电流传输58

3.2.3 电压/频率变换与传输58

3.2.4 总线传输模式59

3.2.5 无线传输59

第4章 现代测试技术与系统集成60

4.1 测试系统的基本组成60

4.1.1 线性系统的特性61

4.1.2 测试系统的静态特性62

4.1.3 测试系统的动态特性65

4.1.4 无失真测试条件68

4.1.5 测试装置的负载特性和抗干扰性69

4.2 测试系统常见的体系结构70

4.3 虚拟仪器测试技术73

4.3.1 虚拟仪器的发展73

4.3.2 虚拟仪器现状及应用74

4.3.3 虚拟仪器构成74

4.3.4 LabVIEW虚拟仪器应用——四路测控系统虚拟仪器面板的设计75

4.4 测试系统总体方案的集成设计77

第5章 数据分析与处理技术80

5.1 概述80

5.2 实际工程中常用的数据分析与处理方法80

5.2.1 时域分析80

5.2.2 信号的幅值域分析81

5.2.3 频域分析83

5.2.4 信号的倒频谱分析90

5.2.5 信号的相关分析93

5.2.6 时频域分析99

5.3 误差的定义及分类110

5.3.1 误差的定义及表示法110

5.3.2 误差分类111

5.3.3 传统精度的表示方式112

5.3.4 测量不确定度113

5.4 随机误差116

5.5 系统误差124

5.6 粗大误差130

5.7 测量结果的表达133

第6章 标定与校准技术136

6.1 概述136

6.2 校准的分类136

6.3 校准需遵循的原则138

6.4 校准工作程序139

6.5 压力传感器（测试系统）校准141

6.5.1 压力传感器（测试系统）静态校准141

6.5.2 压力传感器（测试系统）动态校准142

6.6 振动传感器（测试系统）校准145

6.6.1 校准原理145

6.6.2 绝对校准法145

6.6.3 相对校准法147

6.6.4 便携式振动校准器148

6.6.5 加速度传感器横向灵敏度的测定149

6.6.6 振动校准详细流程150

6.7 扭矩校准152

6.7.1 直接校准152

6.7.2 间接校准153

6.8 流量校准155

6.9 温度校准157

6.1 0校准数据处理158

6.1 0.1 校准曲线158

6.1 0.2 测试系统的静态指标159

6.1 0.3 测试系统的动态指标161

第2篇 机电控制技术

第7章 机电控制技术总论163

7.1 概述163

7.2 机电控制系统关键技术164

7.2.1 机械技术164

7.2.2 计算机与信息处理技术164

7.2.3 系统总体技术166

7.2.4 自动控制技术166

7.2.5 传感检测技术166

7.2.6 伺服驱动与执行机构技术167

7.3 机电控制的典型应用168

7.3.1 逻辑控制168

7.3.2 运动控制168

第8章 机电控制技术基础170

8.1 概述170

8.1.1 机电系统的控制形式170

8.1.2 对控制系统的基本要求172

8.2 机电系统数学模型的建立172

8.2.1 机电控制系统的数学模型173

8.2.2 控制系统的时域分析176

8.2.3 控制系统的频域分析181

8.2.4 开环频域性能指标182

8.2.5 控制系统的校正184

8.2.6 PID校正与PID控制技术190

第9章 机电工程驱动技术与执行装置199

9.1 概述199

9.2 执行元件分类及优缺点200

9.2.1 电动执行装置200

9.2.2 液压执行装置201

9.2.3 气动执行装置201

9.3 载荷及其分析201

9.3.1 典型载荷分析201

9.3.2 载荷的分析计算203

9.4 伺服电动机及其驱动技术206

9.4.1 伺服电动机概念与特性206

9.4.2 各类伺服电动机及其驱动技术207

9.5 伺服传动与执行机构227

9.5.1 机电系统伺服传动与执行机构及其基本要求227

9.5.2 常用伺服传动装置228

第10章 测控总线技术238

10.1 测控总线概念238

10.2 机电测控系统采用总线的优点238

10.3 机电测控系统中常用的总线技术239

10.3.1 USB总线239

10.3.2 嵌入式PC/104总线239

10.3.3 RS422/RS485/RS232240

10.3.4 现场总线240

第3篇 工程实践与案例分析

第11章 信息获取工程实践243

11.1 典型的信号调理电路设计243

11.1.1 断丝声光报警K型热电偶调理模块设计243

11.1.2 Pt100热电阻传感器信号调理245

11.1.3 转速信号调理245

11.1.4 I/V转换调理电路设计247

11.1.5 新型电荷放大器251

11.1.6 新型多功能ICP调理模块254

11.2 提高测试数据精确度的关键因素分析及其对策256

11.2.1 影响装甲车辆测试精确度的关键因素分析256

11.2.2 提高装甲车辆测试数据精确度的对策研究257

11.2.3 小结262

11.3 特殊环境下的信息获取技术262

11.3.1 装甲车辆实车环境下信息获取面临的挑战262

11.3.2 嵌入式信息获取技术263

11.3.3 装甲车辆实车工况环境下信息获取重点突破的关键技术264

11.3.4 小结267

11.4 USB接口及其应用267

11.4.1 概述267

11.4.2 USB数据采集系统设计268

第12章 测控案例280

12.1 基于ABBAC800M的供热蒸汽锅炉恒压供水自动控制系统280

12.1.1 概述280

12.1.2 系统原理与构成281

12.1.3 系统硬件设计与选型283

12.1.4 系统软件设计289

12.1.5 小结302

12.2 月球车车轮土槽测控系统的设计与实现303

12.2.1 概述303

12.2.2 土槽模拟试验测控装置总体方案303

12.2.3 轨道测试车安全运行保护装置310

12.2.4 土槽测控软件设计310

12.2.5 小结313

第13章 机电工程电磁兼容设计314

13.1 概述314

13.2 电磁兼容（EMC）设计314

13.2.1 干扰源分析314

13.2.2 干扰的耦合方式315

13.2.3 干扰的形态317

13.2.4 干扰与噪声的抑制措施318

第14章 标定与校准试验装置325

14.1 准动态压力标定装置325

14.2 准动态压力标定系统工作原理325

14.3 峰值压力和压力脉宽理论计算公式326

14.4 测压系统总体方案327

14.5 系统的测控软件328

14.6 标准测压系统测量值的不确定度的评定方法与实例331

第15章 建模仿真实例335

15.1 制动防抱死系统335

15.1.1 概述335

15.1.2 ABS的控制原理335

15.1.3 ABS的组成337

15.1.4 ABS的主要部件337

15.2 汽车巡航控制系统340

15.2.1 概述340

15.2.2 汽车自适应巡航控制系统的原理与结构340

15.2.3 车辆纵向动力学模型341

附录校准点的选择原则346

参考文献3472100433B