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第一部分 基本概念 1

第一章　测量仪表的各种应用方式 1

1.1 引言 1

1.2　过程和运行监测 1

1.3　过程和运行控制 1

1.4　实验工程分析 2

1.5　小结 3

习题 4

第二章　测量仪表的一般构成方式和功能描述 5

2.1 仪表的功能元件 5

2.2　有源和无源变换器 9

2.3　仪表的模拟工作方式和数字工作方式 10

2.4　零测法和偏差测量法 11

2.5 测量仪表及仪表系统的输入-输出构成方式 12

干扰输入和修改输入的校正方法 14

习题 24

2.6　小结 24

第三章　测量仪表的一般性能特性 25

3.1 引言 25

3.2 静特性 25

静态标定的含义 25

精确度、精密度及准确度 27

仪表系统总精确度计算中元件误差的综合方法 41

静态灵敏度 47

线性度 50

阈值、分辨力、迟滞和死区 51

标尺的可读性 52

量程 53

广义静态刚度和广义输入阻抗 53

关于静特性的结束语 71

3.3　动特性 71

测量系统的广义数学模型 72

动态响应分析用的数字仿真法 73

算子形传递函数 74

正弦传递函数 75

零阶仪表 78

一阶仪表 79

一阶仪表的阶跃响应 82

一阶仪表的斜坡响应 86

一阶仪表的频率响应 87

一阶仪表的脉冲响应 89

二阶仪表 93

二阶仪表的阶跃响应 94

二阶仪表的有限斜坡响应 95

二阶仪表的斜坡响应 97

二阶仪表的频率响应 98

二阶仪表的脉冲响应 99

延时元件 100

频响曲线的对数作图法 101

一般类型仪表对周期性输入的响应 105

一般类型仪表对暂态输入的响应 112

调幅信号的频谱 118

随机信号的特性 127

精确测量对仪表传递函数的要求 138

动态数据的数值校正方法 142

测量系统参数的实验确定方法 142

动态条件下的负载影响 145

习题 150

4.2　主要的基准量 153

4.1 引言 153

第四章　运动量的测量 153

第二部分　测量装置 153

4.3　移动相对位移和转动相对位移的测量 156

测量装置的标定 157

电阻式电位器 158

电阻式应变片 166

差动变压器 174

同步器和感应式电位器 182

变电感式和变磁阻式传感器 185

电涡流无接触式传感器 188

电容式传感器 190

压电式传感器 196

电气-光学式测量装置 200

照相、录像和全息摄影技术 209

光弹、易碎涂层及莫尔干涉条纹应力分析技术 212

压力式（喷嘴-挡板式）位移传感器 213

数字式位移传感器（移动式与转动式编码器） 217

超声式传感器 221

4.4　移动相对速度和转动相对速度的测量 223

测量装置的标定 224

通过电气微分位移电压信号来测量速度 224

通过所测的和△x△t来测量平均速度 225

机械飞球式角速度传感器 227

机械式转数计数器与计时器 228

磁电式和光电式脉冲计数法 228

闪光测速法 228

转速测量用直流测速发电机 229

移动速度传感器（动圈式和动铁式） 229

转速测量用交流测速发电机 230

涡流杯式转速传感器 231

4.5　相对加速度测量 232

4.6　测震（绝对）位移传感器 232

4.7　测震（绝对）速度传感器 234

4.8　测震（绝对）加速度传感器（加速度计） 235

偏差式加速度计 236

零位平衡式（伺服式）加速度计 241

惯性导航用加速度计 244

加速度计作用在被测对象上的机械负载 244

4.9　振动传感器的标定方法 245

4.10　加加速度传感器 247

4.11　摆式（重力基准式）角位移传感器 248

4.12　陀螺（绝对）角位移和角速度传感器 252

习题 260

5.1　基准量和标定方法 265

第五章　力、转矩和转轴功率测量 265

5.2　力测量的基本方法 266

5.3　弹性变形式力传感器的特性 271

粘贴应变片式力传感器 272

差动变压器式力传感器 274

压电式力传感器 275

可变磁阻且具调频振荡器的数字式测力系统 276

负载影响 277

5.4　把矢量力和力矩分解为直角坐标分量 278

5.5　转轴转矩的测量 282

5.6　转轴功率的测量（功率计） 290

5.7　陀螺力和陀螺力矩的测量 293

5.8　振弦式力传感器 294

习题 296

第六章　压力和声测量 298

6.1　基准量和标定方法 298

6.3　静重式压力计和液柱式压力计 299

6.2　压力测量的基本方法 299

液柱式压力计的动特性 304

6.4　弹性变形式压力传感器 311

6.5　力平衡式压力传感器 323

6.6　容腔和连接管道对传感器动态性能的影响 325

强阻尼而流动慢的液体介质系统 325

中等阻尼但流动快的液体介质系统 326

管道容积仅为压力容腔容积一小部分的气体介质系统 330

管道容积与压力容腔容积相近的气体介质系统 331

小结 332

6.7　压力测量系统的动态测试 332

6.8　高压测量 336

6.9　低压（真空）测量 338

麦氏真空计 338

努氏真空计 339

动量交换式（粘滞式）真空计 340

热传导式真空计 340

电离式真空计 342

真空计的双台使用方法 343

6.10　声测量 344

声级计 344

微音器 347

电容式微音器的声压响应特性 350

声发射 359

6.11　压力信号的多路切换系统 360

习题 362

流动显形法 364

7.1 局部流速的大小和方向的测量 364

第七章　流量测量 364

用总压-静压管测量流速大小 365

用偏转管、转动风标和伺服球测量流速方向 370

动力式风矢量指示器 372

热线式和热膜式风速计 375

激波管用热膜式流速传感器 385

激光多普勒测速仪 386

标定方法和基准量 388

7.2　总体积流量的测量 388

恒定截面可变压降式流量计（节流式流量计） 392

平均总压管 399

恒定压降可变截面式流量计（转子式流量计） 400

涡轮式流量计 401

强制排液式流量计 404

计量泵 406

电磁式流量计 406

阻力式流量计 410

超声式流量计 410

漩涡散发式流量计 414

其他有关问题 416

7.3　总质量流量的测量 417

体积流量计结合流体密度测量 417

直接式质量流量计 419

习题 425

8.1　基准量和标定方法 427

第八章　温度和热流测量 427

8.2　热膨胀法测量温度 432

双金属式温度计 432

玻璃管液柱式温度计 434

压力式温度计 435

8.3　热电式温度传感器（热电偶） 436

常用热电偶 440

参考结点的考虑 441

热电偶的特殊材料，结构形式和应用技术 443

8.4　电阻式温度传感器 449

导体式温度传感器（电阻式温度计） 449

体型半导体式温度敏感元件（热敏电阻器） 453

8.5　结型半导体式温度敏感元件 456

8.6　数字式温度计 459

8.7　辐射测温法 460

辐射的基本原理 460

辐射探测器 465

非遮断（直流）宽频带辐射式温度计 470

遮断（交流）宽频带辐射式温度计 473

遮断（交流）选频（光子）辐射式温度计 475

零位自动平衡的辐射式温度计 478

单色亮度辐射式温度计（光学高温计） 479

双色辐射式温度计 480

红外成像测温系统 481

8.8　流动流体中的温度测量问题 484

传导误差 484

辐射误差 487

流速影响 488

8.9　温度传感器的动态响应特性 491

温度传感器的动态补偿 494

8.10　热流传感器 495

嵌片式热流传感器 495

恒稳式或渐近式热流传感器（加顿热流计） 497

应用考虑 498

习题 499

9.1　时间、频率和相角的测量 500

第九章　其他量值的测量 500

9.2　液位测量 506

9.3　湿度测量 509

9.4　化学成分的测量 512

习题 513

第三部分 测量数据的调理、传输和记录 515

第十章　测量数据的调理、计算与补偿装置 515

10.1　电桥线路 515

10.2　放大器 519

运算放大器 520

仪器放大器 525

噪声问题，屏蔽和接地 529

斩波器，斩波器稳定的放大器和载波放大器 531

电荷放大器及阻抗变换器 532

结束语 535

10.3　滤波器 535

低通滤波器 536

高通滤波器 537

带通滤波器 538

带阻滤波器 539

数字滤波器 539

供海洋研究传感器用的一种液压式带通滤波器 540

供加速度计用的机械式滤波器 542

统计平均滤波法 543

10.4　信号的积分和微分 543

信号积分 543

信号微分 546

10.5　动态补偿 555

10.6　仪表伺服机构 558

10.7　信号的相加和相减 560

10.8　信号的相乘和相除 563

10.9　函数发生和线性化 565

10.10　调幅及解调 571

10.11 电压-频率和频率-电压转换器 571

10.12　模-数转换器和数-模转换器；采样-保持放大器 573

10.13　信号分析器和系统分析器 580

10.14　微处理机的应用 583

习题 586

第十一章　测量数据的传输 588

11.1　模拟电压和电流信号的电缆传输 588

11.2　数字信号的电缆传输 590

11.3　光纤数据传输 593

11.4　调频／调频式无线电遥测 593

11.5　数据的气动传输方法 595

11.6　同步器式位置重示系统 596

11.7　滑环和旋转变压器 597

习题 599

第十二章　电压指示与电压记录装置 600

12.1　基准器和标定方法 600

12.2　模拟式电压表和电位差计 601

12.3　数字电压表和万用表 605

12.4 电气机械伺服式X-T和X-Y记录器 608

12.5　光学检流计式示波器 612

12.6　光门阵列式记录器 615

12.7　光纤阴极射线管式记录示波器 617

12.8　热敏阵列式和静电阵列式记录器 617

12.9　阴极射线示波器和图形显示器 618

12.10　数字式波形记录器和数字式存储示波器 622

12.11　数字打印机和数字绘图仪 624

12.12　磁带和磁盘式记录器／复制器 625

12.13　语言输入-输出装置 629

习题 630

第十三章　商品化数据采集与处理系统 631

13.1　一种以处理模拟信号为主的多用途组件式系统 631

13.2　小型数据巡检系统 638

13.3　仪器互连工作系统 640

13.4　基于使用传感器的计算机化数据采集与处理系统 642

参考文献 652

附录　英制单位到国际单位制（SI）单位的换算简表 670

索引 671