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目次
商品簡介
《機電系統測試與控制從入門到精通》針對機電工程相關專業的本科畢業生的專業知識背景，首先在第1篇以機電工程測試技術中，對感測技術與參數測試、信號調理與數據傳輸技術、現代測試技術與系統集成、數據分析與處理技術，以及標定與校準技術等內容進行介紹。在第2篇機電控制技術中，介紹了機電控制技術基礎、機電工程驅動技術與執行裝置、測控總線技術等內容。在第3篇工程實踐與案例分析中，通過大量的案例，進一步闡述機電工程測試與控制技術在實際工程中的應用。《機電系統測試與控制從入門到精通》以系統設計和工程應用為重點，而理論部分的內容盡量簡練，幫助讀者在了解機電工程測試與控制實用技術的基礎上，提高將專業課程中所學到的知識應用到具體工程實踐中的能力。
《機電系統測試與控制從入門到精通》可供機電工程及其相關專業的本科畢業生和工程技術人員學習參考，也可作為測試技術、信息獲取和機電控制等領域的培訓教材。
《機電系統測試與控制從入門到精通》可供機電工程及其相關專業的本科畢業生和工程技術人員學習參考，也可作為測試技術、信息獲取和機電控制等領域的培訓教材。
目次
第1篇 機電工程測試技術
第1章 概述1
1.1 測試的基本概念1
1.2 測試技術的應用1
1.3 測試的分類與特點2
1.4 測試系統的基本構成3
1.5 測試技術的發展4
第2章 感測技術與參數測試5
2.1 傳感器的概念5
2.2 傳感器的分類5
2.3 傳感器的性能指標5
2.4 機電工程常用參數測試與測試傳感器8
2.4.1 溫度傳感器與溫度參數測試8
2.4.2 壓力傳感器與壓力測試15
2.4.3 應力/應變測試16
2.4.4 力傳感器與力的測試17
2.4.5 力矩參數測量18
2.4.6 機械振動參數測量20
2.4.7 轉速（速度）傳感器24
2.4.8 角/線位移傳感器27
2.4.9 接近式傳感器32
2.4.10 光電編碼器33
2.4.11 陀螺傳感器36
2.5 機電工程常用傳感器的選用程式及原則37
2.6 傳感器的發展趨勢40
第3章 信號調理與數據傳輸技術42
3.1 信號調理技術42
3.1.1 信號調理的概念42
3.1.2 信號調理在機電測控系統中的作用42
3.1.3 對信號調理系統的要求56
3.1.4 信號調理技術的發展56
3.2 數據傳輸技術58
3.2.1 電壓傳輸58
3.2.2 電流傳輸58
3.2.3 電壓/頻率變換與傳輸58
3.2.4 總線傳輸模式59
3.2.5 無線傳輸59
第4章 現代測試技術與系統集成60
4.1 測試系統的基本組成60
4.1.1 線性系統的特性61
4.1.2 測試系統的靜態特性62
4.1.3 測試系統的動態特性65
4.1.4 無失真測試條件68
4.1.5 測試裝置的負載特性和抗干擾性69
4.2 測試系統常見的體系結構70
4.3 虛擬儀器測試技術73
4.3.1 虛擬儀器的發展73
4.3.2 虛擬儀器現狀及應用74
4.3.3 虛擬儀器構成74
4.3.4 LabVIEW虛擬儀器應用——四路測控系統虛擬儀器面板的設計75
4.4 測試系統總體方案的集成設計77
第5章 數據分析與處理技術80
5.1 概述80
5.2 實際工程中常用的數據分析與處理方法80
5.2.1 時域分析80
5.2.2 信號的幅值域分析81
5.2.3 頻域分析83
5.2.4 信號的倒頻譜分析90
5.2.5 信號的相關分析93
5.2.6 時頻域分析99
5.3 誤差的定義及分類110
5.3.1 誤差的定義及表示法110
5.3.2 誤差分類111
5.3.3 傳統精度的表示方式112
5.3.4 測量不確定度113
5.4 隨機誤差116
5.5 系統誤差124
5.6 粗大誤差130
5.7 測量結果的表達133
第6章 標定與校準技術136
6.1 概述136
6.2 校準的分類136
6.3 校準需遵循的原則138
6.4 校準工作程序139
6.5 壓力傳感器（測試系統）校準141
6.5.1 壓力傳感器（測試系統）靜態校準141
6.5.2 壓力傳感器（測試系統）動態校準142
6.6 振動傳感器（測試系統）校準145
6.6.1 校準原理145
6.6.2 絕對校準法145
6.6.3 相對校準法147
6.6.4 便攜式振動校準器148
6.6.5 加速度傳感器橫向靈敏度的測定149
6.6.6 振動校準詳細流程150
6.7 扭矩校準152
6.7.1 直接校準152
6.7.2 間接校準153
6.8 流量校準155
6.9 溫度校準157
6.1 0校準數據處理158
6.1 0.1 校準曲線158
6.1 0.2 測試系統的靜態指標159
6.1 0.3 測試系統的動態指標161
第2篇 機電控制技術
第7章 機電控制技術總論163
7.1 概述163
7.2 機電控制系統關鍵技術164
7.2.1 機械技術164
7.2.2 計算機與信息處理技術164
7.2.3 系統總體技術166
7.2.4 自動控制技術166
7.2.5 傳感檢測技術166
7.2.6 伺服驅動與執行機構技術167
7.3 機電控制的典型應用168
7.3.1 邏輯控制168
7.3.2 運動控制168
第8章 機電控制技術基礎170
8.1 概述170
8.1.1 機電系統的控制形式170
8.1.2 對控制系統的基本要求172
8.2 機電系統數學模型的建立172
8.2.1 機電控制系統的數學模型173
8.2.2 控制系統的時域分析176
8.2.3 控制系統的頻域分析181
8.2.4 開環頻域性能指標182
8.2.5 控制系統的校正184
8.2.6 PID校正與PID控制技術190
第9章 機電工程驅動技術與執行裝置199
9.1 概述199
9.2 執行元件分類及優缺點200
9.2.1 電動執行裝置200
9.2.2 液壓執行裝置201
9.2.3 氣動執行裝置201
9.3 載荷及其分析201
9.3.1 典型載荷分析201
9.3.2 載荷的分析計算203
9.4 伺服電動機及其驅動技術206
9.4.1 伺服電動機概念與特性206
9.4.2 各類伺服電動機及其驅動技術207
9.5 伺服傳動與執行機構227
9.5.1 機電系統伺服傳動與執行機構及其基本要求227
9.5.2 常用伺服傳動裝置228
第10章 測控總線技術238
10.1 測控總線概念238
10.2 機電測控系統采用總線的優點238
10.3 機電測控系統中常用的總線技術239
10.3.1 USB總線239
10.3.2 嵌入式PC/104總線239
10.3.3 RS422/RS485/RS232240
10.3.4 現場總線240
第3篇 工程實踐與案例分析
第11章 信息獲取工程實踐243
11.1 典型的信號調理電路設計243
11.1.1 斷絲聲光報警K型熱電偶調理模塊設計243
11.1.2 Pt100熱電阻傳感器信號調理245
11.1.3 轉速信號調理245
11.1.4 I/V轉換調理電路設計247
11.1.5 新型電荷放大器251
11.1.6 新型多功能ICP調理模塊254
11.2 提高測試數據精確度的關鍵因素分析及其對策256
11.2.1 影響裝甲車輛測試精確度的關鍵因素分析256
11.2.2 提高裝甲車輛測試數據精確度的對策研究257
11.2.3 小結262
11.3 特殊環境下的信息獲取技術262
11.3.1 裝甲車輛實車環境下信息獲取面臨的挑戰262
11.3.2 嵌入式信息獲取技術263
11.3.3 裝甲車輛實車工況環境下信息獲取重點突破的關鍵技術264
11.3.4 小結267
11.4 USB接口及其應用267
11.4.1 概述267
11.4.2 USB數據采集系統設計268
第12章 測控案例280
12.1 基于ABBAC800M的供熱蒸汽鍋爐恒壓供水自動控制系統280
12.1.1 概述280
12.1.2 系統原理與構成281
12.1.3 系統硬件設計與選型283
12.1.4 系統軟件設計289
12.1.5 小結302
12.2 月球車車輪土槽測控系統的設計與實現303
12.2.1 概述303
12.2.2 土槽模擬試驗測控裝置總體方案303
12.2.3 軌道測試車安全運行保護裝置310
12.2.4 土槽測控軟件設計310
12.2.5 小結313
第13章 機電工程電磁兼容設計314
13.1 概述314
13.2 電磁兼容（EMC）設計314
13.2.1 干擾源分析314
13.2.2 干擾的耦合方式315
13.2.3 干擾的形態317
13.2.4 干擾與噪聲的抑制措施318
第14章 標定與校準試驗裝置325
14.1 準動態壓力標定裝置325
14.2 準動態壓力標定系統工作原理325
14.3 峰值壓力和壓力脈寬理論計算公式326
14.4 測壓系統總體方案327
14.5 系統的測控軟件328
14.6 標準測壓系統測量值的不確定度的評定方法與實例331
第15章 建模仿真實例335
15.1 制動防抱死系統335
15.1.1 概述335
15.1.2 ABS的控制原理335
15.1.3 ABS的組成337
15.1.4 ABS的主要部件337
15.2 汽車巡航控制系統340
15.2.1 概述340
15.2.2 汽車自適應巡航控制系統的原理與結構340
15.2.3 車輛縱向動力學模型341
附錄校準點的選擇原則346
參考文獻347
第1章 概述1
1.1 測試的基本概念1
1.2 測試技術的應用1
1.3 測試的分類與特點2
1.4 測試系統的基本構成3
1.5 測試技術的發展4
第2章 感測技術與參數測試5
2.1 傳感器的概念5
2.2 傳感器的分類5
2.3 傳感器的性能指標5
2.4 機電工程常用參數測試與測試傳感器8
2.4.1 溫度傳感器與溫度參數測試8
2.4.2 壓力傳感器與壓力測試15
2.4.3 應力/應變測試16
2.4.4 力傳感器與力的測試17
2.4.5 力矩參數測量18
2.4.6 機械振動參數測量20
2.4.7 轉速（速度）傳感器24
2.4.8 角/線位移傳感器27
2.4.9 接近式傳感器32
2.4.10 光電編碼器33
2.4.11 陀螺傳感器36
2.5 機電工程常用傳感器的選用程式及原則37
2.6 傳感器的發展趨勢40
第3章 信號調理與數據傳輸技術42
3.1 信號調理技術42
3.1.1 信號調理的概念42
3.1.2 信號調理在機電測控系統中的作用42
3.1.3 對信號調理系統的要求56
3.1.4 信號調理技術的發展56
3.2 數據傳輸技術58
3.2.1 電壓傳輸58
3.2.2 電流傳輸58
3.2.3 電壓/頻率變換與傳輸58
3.2.4 總線傳輸模式59
3.2.5 無線傳輸59
第4章 現代測試技術與系統集成60
4.1 測試系統的基本組成60
4.1.1 線性系統的特性61
4.1.2 測試系統的靜態特性62
4.1.3 測試系統的動態特性65
4.1.4 無失真測試條件68
4.1.5 測試裝置的負載特性和抗干擾性69
4.2 測試系統常見的體系結構70
4.3 虛擬儀器測試技術73
4.3.1 虛擬儀器的發展73
4.3.2 虛擬儀器現狀及應用74
4.3.3 虛擬儀器構成74
4.3.4 LabVIEW虛擬儀器應用——四路測控系統虛擬儀器面板的設計75
4.4 測試系統總體方案的集成設計77
第5章 數據分析與處理技術80
5.1 概述80
5.2 實際工程中常用的數據分析與處理方法80
5.2.1 時域分析80
5.2.2 信號的幅值域分析81
5.2.3 頻域分析83
5.2.4 信號的倒頻譜分析90
5.2.5 信號的相關分析93
5.2.6 時頻域分析99
5.3 誤差的定義及分類110
5.3.1 誤差的定義及表示法110
5.3.2 誤差分類111
5.3.3 傳統精度的表示方式112
5.3.4 測量不確定度113
5.4 隨機誤差116
5.5 系統誤差124
5.6 粗大誤差130
5.7 測量結果的表達133
第6章 標定與校準技術136
6.1 概述136
6.2 校準的分類136
6.3 校準需遵循的原則138
6.4 校準工作程序139
6.5 壓力傳感器（測試系統）校準141
6.5.1 壓力傳感器（測試系統）靜態校準141
6.5.2 壓力傳感器（測試系統）動態校準142
6.6 振動傳感器（測試系統）校準145
6.6.1 校準原理145
6.6.2 絕對校準法145
6.6.3 相對校準法147
6.6.4 便攜式振動校準器148
6.6.5 加速度傳感器橫向靈敏度的測定149
6.6.6 振動校準詳細流程150
6.7 扭矩校準152
6.7.1 直接校準152
6.7.2 間接校準153
6.8 流量校準155
6.9 溫度校準157
6.1 0校準數據處理158
6.1 0.1 校準曲線158
6.1 0.2 測試系統的靜態指標159
6.1 0.3 測試系統的動態指標161
第2篇 機電控制技術
第7章 機電控制技術總論163
7.1 概述163
7.2 機電控制系統關鍵技術164
7.2.1 機械技術164
7.2.2 計算機與信息處理技術164
7.2.3 系統總體技術166
7.2.4 自動控制技術166
7.2.5 傳感檢測技術166
7.2.6 伺服驅動與執行機構技術167
7.3 機電控制的典型應用168
7.3.1 邏輯控制168
7.3.2 運動控制168
第8章 機電控制技術基礎170
8.1 概述170
8.1.1 機電系統的控制形式170
8.1.2 對控制系統的基本要求172
8.2 機電系統數學模型的建立172
8.2.1 機電控制系統的數學模型173
8.2.2 控制系統的時域分析176
8.2.3 控制系統的頻域分析181
8.2.4 開環頻域性能指標182
8.2.5 控制系統的校正184
8.2.6 PID校正與PID控制技術190
第9章 機電工程驅動技術與執行裝置199
9.1 概述199
9.2 執行元件分類及優缺點200
9.2.1 電動執行裝置200
9.2.2 液壓執行裝置201
9.2.3 氣動執行裝置201
9.3 載荷及其分析201
9.3.1 典型載荷分析201
9.3.2 載荷的分析計算203
9.4 伺服電動機及其驅動技術206
9.4.1 伺服電動機概念與特性206
9.4.2 各類伺服電動機及其驅動技術207
9.5 伺服傳動與執行機構227
9.5.1 機電系統伺服傳動與執行機構及其基本要求227
9.5.2 常用伺服傳動裝置228
第10章 測控總線技術238
10.1 測控總線概念238
10.2 機電測控系統采用總線的優點238
10.3 機電測控系統中常用的總線技術239
10.3.1 USB總線239
10.3.2 嵌入式PC/104總線239
10.3.3 RS422/RS485/RS232240
10.3.4 現場總線240
第3篇 工程實踐與案例分析
第11章 信息獲取工程實踐243
11.1 典型的信號調理電路設計243
11.1.1 斷絲聲光報警K型熱電偶調理模塊設計243
11.1.2 Pt100熱電阻傳感器信號調理245
11.1.3 轉速信號調理245
11.1.4 I/V轉換調理電路設計247
11.1.5 新型電荷放大器251
11.1.6 新型多功能ICP調理模塊254
11.2 提高測試數據精確度的關鍵因素分析及其對策256
11.2.1 影響裝甲車輛測試精確度的關鍵因素分析256
11.2.2 提高裝甲車輛測試數據精確度的對策研究257
11.2.3 小結262
11.3 特殊環境下的信息獲取技術262
11.3.1 裝甲車輛實車環境下信息獲取面臨的挑戰262
11.3.2 嵌入式信息獲取技術263
11.3.3 裝甲車輛實車工況環境下信息獲取重點突破的關鍵技術264
11.3.4 小結267
11.4 USB接口及其應用267
11.4.1 概述267
11.4.2 USB數據采集系統設計268
第12章 測控案例280
12.1 基于ABBAC800M的供熱蒸汽鍋爐恒壓供水自動控制系統280
12.1.1 概述280
12.1.2 系統原理與構成281
12.1.3 系統硬件設計與選型283
12.1.4 系統軟件設計289
12.1.5 小結302
12.2 月球車車輪土槽測控系統的設計與實現303
12.2.1 概述303
12.2.2 土槽模擬試驗測控裝置總體方案303
12.2.3 軌道測試車安全運行保護裝置310
12.2.4 土槽測控軟件設計310
12.2.5 小結313
第13章 機電工程電磁兼容設計314
13.1 概述314
13.2 電磁兼容（EMC）設計314
13.2.1 干擾源分析314
13.2.2 干擾的耦合方式315
13.2.3 干擾的形態317
13.2.4 干擾與噪聲的抑制措施318
第14章 標定與校準試驗裝置325
14.1 準動態壓力標定裝置325
14.2 準動態壓力標定系統工作原理325
14.3 峰值壓力和壓力脈寬理論計算公式326
14.4 測壓系統總體方案327
14.5 系統的測控軟件328
14.6 標準測壓系統測量值的不確定度的評定方法與實例331
第15章 建模仿真實例335
15.1 制動防抱死系統335
15.1.1 概述335
15.1.2 ABS的控制原理335
15.1.3 ABS的組成337
15.1.4 ABS的主要部件337
15.2 汽車巡航控制系統340
15.2.1 概述340
15.2.2 汽車自適應巡航控制系統的原理與結構340
15.2.3 車輛縱向動力學模型341
附錄校準點的選擇原則346
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