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上篇 工程测试与信息处理基础1

第一章 绪论1

§1-1 测试、信息、信号1

§1-2 测试、信息处理的基本内容1

目录1

§1-3 测试、信息处理的发展概况3

§1-4 测试、信息处理在机械工业发展中的作用4

第二章 信息与信息论基础知识5

§2-1 信息与信息技术5

一、信息5

二、信息的作用6

三、信息科学7

四、信息技术8

一、信息论的基本概念9

§2-2 信息论与广义通信系统9

二、广义通信系统10

§2-3 信源模型与自信息12

一、信源12

二、离散信源模型13

三、自信息13

§2-4 信息熵14

一、信息熵14

二、信息熵的基本性质15

三、信息熵与热力学熵16

§2-5 连续信源的熵及最大熵定理17

一、连续信源的熵17

二、最大熵定理18

§2-6 信息与熵的守恒定律19

习题20

第三章 信号分析基础22

§3-1 信号的分类22

一、确定性信号与非确定性信号22

二、能量信号与功率信号23

三、时限与频限信号23

四、连续时间信号与离散时间信号24

五、物理可实现信号26

六、信号分析中的常用函数26

§3-2 信号的时域统计分析29

一、均值29

二、均方值29

四、概率密度函数30

三、方差30

五、概率分布函数31

六、联合概率密度函数32

七、直方图分析33

§3-3 信号的相关分析33

一、相关概念33

二、相关函数34

三、相关函数的性质36

四、相关分析的工程应用38

§3-4 信号的频域分析39

一、周期信号的幅值谱、相位谱、功率谱40

二、非周期信号的幅值谱密度43

三、随机信号的功率谱密度47

§3-5 卷积与相关49

一、卷积49

二、相关54

习题57

第四章 信息的转换61

§4-1 信息探测工程学及其发展概况61

一、人类认识事物的信息过程61

二、人类感官获取信息的局限性61

三、人类感官的延伸——传感系统62

四、传感技术的发展方向63

§4-2 工程中常用传感器的分类65

一、物性型与结构型传感器66

二、能量转换型与能量控制型传感器66

§4-3 电阻式传感器67

一、变阻器式传感器67

二、电阻应变式传感器68

三、固态压阻式传感器72

§4-4 电感式传感器73

一、自感型73

二、互感型76

§4-5 电容式传感器77

一、变换原理77

二、测量电路79

三、电容集成压力传感器80

§4-6 压电式传感器81

一、压电效应81

二、压电式传感器及其等效电路82

三、测量电路83

§4-7 磁电式传感器84

一、动圈式84

一、磁电转换元件85

二、磁阻式85

§4-8 半导体敏感元件85

二、光电转换元件88

三、热敏电阻89

四、气敏电阻90

§4-9 其他类型检测技术90

一、核辐射检测91

二、超声波检测93

三、声发射检测94

四、光纤传感器97

五、固态图像传感器99

二、响应特性101

三、线性101

一、灵敏度101

§4-10 传感器选用原则101

四、稳定性102

五、精确度102

六、测量方式102

七、其他103

习题103

第五章 信息的传输105

§5-1 广义信道与测试系统105

一、广义信道105

二、测试系统105

§5-2 信息传输中的路径效应106

一、传输信息的能量106

二、山农信道容量关系式107

三、信息-能量传输的最佳耦合条件109

一、线性系统分析的基本理论110

§5-3 测试系统的传输特性110

二、典型测试系统的频率响应112

三、测试系统的无失真传输条件113

§5-4 信息传输过程中的干扰噪声115

一、噪声的物理根源及其耦合方式115

二、噪声模型及其传输特性117

习题120

第六章 模拟信号的变换与处理123

§6-1 调制123

一、幅度调制123

二、频率调制127

§6-2 滤波131

一、滤波器分类131

二、理想滤波器132

三、实际滤波器134

四、模拟滤波器的应用139

§6-3 估值141

一、统计误差141

二、均值、均方值的测量及其统计误差143

三、概率密度分析及其估计误差144

四、自相关函数分析及其估计误差145

五、功率谱密度分析及其估计误差145

习题147

第七章 数字信号处理149

§7-1 信号A/D、D/A转换过程及其频谱分析149

一、A/D转换149

二、采样信号的频谱151

三、采样定理152

四、D/A转换器及其频率特性155

§7-2 信号的截断、能量泄漏及窗函数156

一、信号的截断及能量泄漏效应156

二、常用窗函数157

§7-3 离散傅里叶变换（DFT）159

一、信号的时、频域采样159

二、离散傅里叶级数（DFS）161

三、离散傅里叶变换（DFT）162

§7-4 快速傅里叶变换（FFT）163

一、FFT算法的基本原理163

二、FFT算法的应用168

§7-5 其他频谱分析技术简介172

一、细化谱分析172

二、功时谱分析174

三、最大熵谱分析176

四、数字滤波初步179

§7-6 数字信号处理系统181

一、数字信号处理系统的组成181

二、数字信号处理系统的分类与典型结构182

三、部分信号分析设备的技术性能184

习题184

下篇 信息技术的工程应用188

第八章 振动测试与机械阻抗试验技术188

§8-1 振动测试的力学原理——单自由度系统的受迫振动188

一、由作用在质块上的力所引起的受迫振动188

二、由基础运动所引起的受迫振动190

§8-2 拾振器192

一、惯性式拾振器的力学模型192

三、压电式加速度计195

二、磁电式速度计195

四、伺服式加速度计198

五、阻抗头199

§8-3 振动分析仪器200

一、振动计200

二、模拟式频谱分析仪200

三、数字式频谱分析仪203

§8-4 机械阻抗试验204

一、机械阻抗的概念和定义204

二、机械阻抗试验方法205

三、激振器207

二、转子振动信号的拾取与处理210

四、典型测试系统210

§8-5 机械系统振动参数的估计211

一、最大幅值法213

二、分量法214

四、实例216

三、矢量法216

§8-6 测振装置的校准217

一、绝对校准法218

二、比较校准法218

§9-1 声音的物理量度与主观评价220

一、声音的物理量度220

第九章 声测试与声谱分析技术220

二、噪声的主观评价221

§9-2 噪声测量常用仪器225

一、传声器225

二、声级计227

§9-3 噪声测量方法228

一、一般的现场测量——A声级测量229

二、声功率测量229

三、声强测量230

§9-4 声测试技术的工程应用232

一、机床噪声的频谱分析232

二、内燃发动机排气噪声频谱分析233

三、汽车噪声源位置寻找234

四、电机装配质量控制与故障诊断234

五、厂矿环境噪声监视和分析235

第十章 机械设备故障诊断与工况监测237

§10-1 机械故障诊断的内容与方法237

一、机械故障诊断的内容237

二、机械故障诊断信息的获取方法238

三、机械故障诊断技术的发展与应用概况238

一、滚动轴的振动特征频率239

§10-2 滚动轴承的故障诊断239

二、滚动轴承的工况监测方法242

§10-3 转子的振动监测245

一、转子故障的起因245

三、转子基频信号幅值与相位的测量247

四、轴心运动轨迹的监测248

五、轴心平均位置的测定249

§10-4　透平机监测仪表系统250

一、典型TSI系统250

二、监测参数及传感器252

三、监测仪表254

四、动态数据处理系统254

附录 《工程测试与信息处理》教学大纲257

参考文献259