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第一篇 自动检测技术及仪表的理论基础 1

第一章 概述 1

§1-1关于测量的概念 1

§1-2测量方法 2

一、直接测量法 3

二、间接测量法 4

§1-3测量仪表的功能 5

一、测量仪表和测量系统 5

二、测量仪表的功能 6

§1-4测量仪表的性能指标 7

一、测量仪表的静态特性 7

二、测量仪表的动态特性及动态误差 11

第二章 自动检测仪表的设计概要 16

§2-1测量仪表的构成 16

一、直接变换型仪表 16

二、平衡变换型仪表 17

二、原理方块图的确定 26

§2-2自动检测仪表的设计原则 26

一、设计前的准备 26

§2-3自动检测仪表及检测系统的设计方法 29

一、两类检测仪表及检测系统 29

二、两类设计方法——实验归纳法和实验分析法 29

第二篇 工业参数自动检测技术及仪表 32

第三章 温度测量及仪表 32

§3-1温度的概念及测量方法的分类 32

一、温度的概念 32

二、温度的测量方法及分类 32

§3-2温标及温度标准的传递 34

一、国际温标简介 34

二、温度标准的传递 37

§3-3膨胀式温度计和压力式温度计 37

一、膨胀式温度计 37

二、压力式温度计 39

一、概述 40

§3-4热电偶温度计 40

二、热电偶的基本原理 41

三、热电偶基本定律 42

四、热电极材料及常用热电偶 44

五、热电偶的结构 53

六、热电偶的参比端处理 58

七、补偿导线的应用 60

八、热电偶的检定 62

九、热电偶的测温误差 65

§3-5电阻温度计 69

一、概述 69

二、热电阻材料及常用热电阻 69

三、热电阻的结构 73

四、半导体热敏电阻 75

五、电阻温度计的测温误差 76

一、沿测温元件导热引起的误差 79

§3-6接触法测温误差分析 79

二、测温元件热辐射引起的误差 80

三、其它误差 80

§3-7光辐射测温法及仪表 81

一、理论基础 81

二、全辐射式温度计 83

三、部分辐射式温度计 86

四、亮度温度计 87

五、颜色温度计 94

六、真实温度的测量 96

七、几种测量方案特点的比较 97

§3-8光导纤维测温技术 99

一、部分辐射光导纤维耦合测温仪 99

二、比色光导纤维耦合测温仪 104

§3-9温度检测系统设计举例之一——高速气流的温度测量 107

一、方案选择 108

二、结构设计 108

三、误差计算 110

§3-10温度检测系统设计举例之二——运动物体表面温度的测量 111

一、对任务的分析 112

二、在线仪表的选择设计 113

§3-11热流测量 117

一、热阻式热流计 118

二、热水热流计 121

§3-12温度测量仪表的标定装置 123

一、接触式测温仪表的标定装置 123

二、非接触式测温仪表的标定装置 126

第四章 压力测量及仪表 133

§4-1概述 133

一、压力的概念 133

二、压力的测量单位 133

三、压力测量仪表的分类 134

四、压力标准的传递 136

§4-2液柱式压力计 137

§4-3活塞式压力计 139

一、活塞式压力计的作用原理 140

二、活塞式压力计的基本参数 141

三、活塞式压力计的修正 143

§4-4机械弹性式压力计 143

一、弹簧管式压力计 144

二、其它机械弹性式压力计 145

§4-5电测弹性变形式压力计 145

一、电位器式远传压力计 146

二、电感式压力计 146

三、霍尔式压力计 146

四、电容式压力计 147

五、应变式压力计 147

§4-6谐振式压力计 148

一、振弦式压力计 148

二、振筒式压力计 152

一、压电效应与压电材料 154

§4-7压电式压力计 154

二、压电式压力传感器的结构 156

三、压电式压力计的测量电路 157

§4-8真空测量及仪表 159

一、概述 159

二、压缩式真空计 159

三、热导式真空计 161

四、电离式真空计 162

§4-9压力测量仪表动态特性的求取 163

一、频率特性的实验测定 163

二、动态校准装置 165

§4-10压力检测系统设计举例——高温气流快变压力的测量 168

一、方案分析 168

二、测量系统的组成 169

三、测量系统主要参数的确定 170

四、应变式压力传感器的设计要点 171

五、测量系统的标定 176

§5-1概述 179

一、关于流量的概念 179

第五章 流量测量及仪表 179

二、流量测量仪表的分类 180

§5-2总量测量及仪表 187

一、椭圆齿轮流量计 187

二、腰轮流量计（罗茨流量计） 187

三、容积式流量计的误差 188

一、理论基础及流量方程 190

§5-3差压式流量计 190

二、标准节流装置 193

三、标准节流装置的适用范围及安装要求 203

四、标准节流装置的压力损失δ？ 203

五、标准节流装置有关系数的确定 206

六、压差的测量 215

七、差压式流量计的安装要求 223

八、用标准节流装置测量流量的误差计算 224

九、标准节流装置在制造、安装、使用中不符合要求时的处理及附加误差 228

十、标准节流装置的设计计算 234

§5-4流体阻力式流量计 240

一、转子流量计 240

二、靶式流量计 245

§5-5测速式流量计 246

一、电磁流量计 246

二、涡轮流量计 251

§5-6流体振动式流量计 254

一、卡门涡街式旋涡流量计 254

二、旋进式旋涡流量计 256

§5-7质量流量的测量 257

一、直接式质量流量计——涡轮转矩式质量流量计 257

二、推导式质量流量计 258

三、温度、压力补偿式质量流量计 259

§5-8用示踪法测量流量 260

一、概述 260

二、传输时间法 261

三、稀释法 266

§5-9相关流量计 266

§5-10流量测量装置设计举例——大粘度液体流量测量装置的设计 268

一、任务要求 268

二、对任务的分析 268

三、靶式流量变送器的设计 269

四、仪表的分度及流量系数的测定 273

§5-11流量标准的传递及其装置 276

五、流量测量误差 276

一、液体流量计的检定 277

二、气体流量计的检定 281

第六章 物位测量及仪表 285

§6-1概述 285

§6-2压力式物位仪表 288

一、压力式物位计 288

二、差压式液位计 289

一、浮子式（恒浮力式）液位计 290

§6-3浮力式液位仪表 290

二、浮筒式（变浮力式）液位计 292

§6-4电气式物位仪表 293

一、电阻式物位仪表 293

二、电容式物位仪表 294

三、电感式物位仪表 300

§6-5超声波物位仪表 301

一、基本原量及方案 301

二、声速校正 303

三、液位测量的近限与远限 304

四、测时电路 305

§6-6放射性物位仪表 306

一、核辐射的基本特性 306

二、放射性液位计 308

三、使用放射性物位计时的防护 309

第七章 机械量测量及仪表 312

§7-1概述 312

二、磁性转速表 313

§7-2转速测量 313

一、离心式转速表 313

三、测速发电机 314

四、感应脉冲式转速表 314

五、闪光测速仪 314

六、光电式转速表 315

§7-3振动测量及仪表 315

一、理论基础 316

二、加速度计 318

三、速度计 320

§7-4厚度测量及仪表 321

一、接触式测厚仪 321

二、涡流式测厚仪 322

三、微波测厚仪 323

四、射线式测厚仪 324

一、称量原理 326

§7-5电子皮带秤 326

二、传感器及秤架结构 327

三、电子皮带秤的信号处理 330

四、仪表的标定 334

§7-6动态轨道衡 335

一、概述 335

二、动态轨道衡称重原理 336

三、动态轨道衡设计概要 338

第八章 成分分析仪器 343

§8-1概述 343

一、成分分析仪器及其特点 343

二、成分分析仪器的作用 343

三、成分分析仪器的分类 344

四、成分分析仪器的组成 345

五、成分分析仪器的主要性能指标 346

六、成分分析仪器的发展趋势 347

一、基本原理 348

§8-2热导式气体分析仪 348

二、检测器（热导池） 350

三、测量线路 355

四、热导式CO2分析仪 356

§8-3磁性氧量分析仪 358

一、磁性氧量分析仪的物理基础 358

二、热磁对流式氧量分析仪 360

三、磁力机械式氧量分析仪 364

§8-4氧化锆氧量计 365

§8-5红外线气体分析器 368

一、概述 368

二、红外线气体分析器的型式与结构 370

三、红外线气体分析器的主要部件 371

§8-6气相色谱仪 376

一、概述 376

二、气相色谱法的分离原理 377

三、定性分析和定量分析 381

四、工业气相色谱仪的基本组成 385

五、检测器 388

六、温度控制、程序控制和数据处理 392

七、微处理器在色谱分析中的应用 395

第九章 物性参数测量及仪表 401

§9-1密度测量及仪表 401

一、密度和相对密度 401

二、密度的测量 401

§9-2物质含量的测量及仪表 408

一、含量的表示方法 408

二、含量的测量 409

§9-3pH值测量仪 413

一、与pH值有关的基本概念 413

二、测量pH值使用的电极 414

§9-4粘度测量及仪表 419

一、粘度的基本概念 419

二、流体粘度与温度、压力的关系 419

三、粘度的测量方法 420

§9-5湿度测量及仪表 426

一、干湿球湿度计 427

二、电阻湿度计 427

三、电容湿度计 429

四、石英振荡吸收式湿度计 429

五、热吸收式湿度计 430

参考书目 430

附录 431

一、铂铑1？—铂热电偶分度表 431

二、镍铬—镍硅（镍铬—镍铝）热电偶分度表 434

三、工业用铂热电阻分度表（R0＝100.00Ω） 437

四、工业铜热电阻分度表（Cu50） 439

五、工业铜热电阻分度表（Cu100） 439

六、角接取压孔板α0＝f（α0β2、ReD、β？关系表 440

七、喷嘴α0＝f（α0β2、ReD、β）关系表 440

八、法兰取压孔板α＝f（αβ2、ReD、β、D）关系表 441