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第1章 工业自动化仪表与系统常用术语 9

1通用术语 9

1.1基础通用术语 9

1.2数据和信号术语 10

1.3静态和动态特性术语 10

2功能术语 12

2.1功能通用术语 12

2.2信号和通信术语 12

2.3测量术语 13

2.4控制术语 17

3硬件术语 21

3.1硬件通用术语 21

3.2测量硬件术语 22

3.3控制和计算硬件术语 25

3.4终端控制元件术语 26

3.5监视硬件术语 26

3.6辅助硬件术语 26

3.7结构硬件术语 27

3.8安全硬件术语 28

4数字技术术语 28

4.1数字技术通用术语 28

4.2语言术语 29

4.3程序设计术语 29

4.4有关保证措施的术语 30

4.5数字通信术语 30

4.6数字硬件术语 31

5保证和可靠性术语 33

5.1保证和可靠性通用术语 33

5.2有关试验的术语 33

5.3有关程序的术语 34

5.4有关可靠性和维护性的术语 34

6工作条件术语 34

6.1工作条件通用术语 34

6.2有关温度、湿度和大气压的工作条件术语 35

6.3有关电源的工作条件术语 35

6.4有关机械影响的工作条件术语 35

6.5有关腐蚀和侵蚀影响的工作条件术语 36

第2章 物理量的符号、单位 37

1法定计量单位 37

1.1我国法定计量单位的构成 37

1.2国际单位制 37

1.3可与国际单位制单位并用的我国法定计量单位 38

1.4法定计量单位的使用方法 39

2常用的量和单位 39

2.1空间和时间的量和单位 39

2.2周期及其有关现象的量和单位 40

2.3力学的量和单位 41

2.4热学的量和单位 42

2.5电学和磁学的量和单位 44

2.6光及有关电磁辐射的量和单位 45

2.7声学的量和单位 47

2.8物理化学和分子物理学的量和单位 48

2.9常用的原子物理学、核物理学及固体物理学的量和单位 49

2.10常用的核反应和电离辐射的量和单位 50

2.11特征数 50

3单位换算 51

3.1空间和时间的单位 51

3.2力学单位 53

3.3热学单位 55

3.4电学和磁学的单位 56

3.5光学、声学和电离辐射的有关单位 57

第3章 物质的性能和数据 58

1基本与常用物理常数 58

2一些固体物质的热性质 59

2.1元素的物理性能 59

2.2常用固体材料的性能 62

2.3节流件和管道常用材质的线膨胀系数 63

3一些液体的热性能 64

3.1化工测量中常见液体的热性能 64

3.2几种油的热性能 65

3.3常用隔离液的热性质 65

4一些气体的热性能 65

4.1常用气体的热性质 65

4.2气体的热导率、相对热导率及温度系数 66

4.3常见气体在不同温度下的粘度和重度 66

4.4空气在不同温度和不同压力下的热性质 67

4.5空气的相对湿度和露点 69

4.6大气压力、温度与海拔的关系 69

5水和水蒸气的热性质 69

5.1在不同大气压下水的沸点 69

5.2饱和水、干饱和水蒸气及过热水蒸气的热性质 70

5.3饱和气体的水分含量 72

5.4水和水蒸气的动力黏度 73

6物质的电、磁及其他性能 75

6.1常用材料的电性能 75

6.2液体的电导率及其温度系数 76

6.3物质的热电子发射常数和二次电子常数 76

6.4物质的功函数 76

6.5物质的电离电压、激励电压和超电导跃迁温度 77

6.6光的临界波长 77

6.7氧浓差电池的氧浓差电动势与氧浓差的关系 77

6.8软磁材料和硬磁材料的性能 78

6.9热轧和冷轧硅钢片的电磁性能 78

6.10电磁波谱和不同波长产生的颜色 79

6.11媒质中的光速和折射率 80

6.12介质中的声速 80

6.13某些物质的辐射吸收系数 81

第4章 工业自动化仪表与系统标准化 82

1标准与标准化 82

1.1标准 82

1.2标准化 82

1.3标准化的作用 82

1.4标准化的任务 82

2标准的分类和编号 82

2.1标准的分类 82

2.2标准的编号 83

2.3标准文献的分类 83

3国际标准化机构和国际标准 84

3.1国际标准化组织（ISO） 84

3.2国际电工委员会（EC） 85

3.3国际标准化组织和国外标准 86

3.4全国工业过程测量和控制标准化技术委员会（SAC／TC124） 87

4基础性和通用性标准 87

4.1概述 87

4.2术语 87

4.3符号 88

4.4工作条件 91

4.5尺寸模数系统和表壳、机箱、机柜、仪表盘等结构装置 93

4.6安全 94

5产品标准 94

6标准的制订和修订 95

6.1制订标准的原则 95

6.2制订标准的组织形式 95

6.3制订标准的程序 96

6.4标准的编写方法 96

6.5标准的修订和复审 97

附录 98

附录1-1我国主要地区气象表 98

附录1-2基础标准 98

附录1-3温度仪表标准 100

附录1-4压力仪表标准 100

附录1-5流量与物位仪表标准 101

附录1-6检测和记录仪表标准 102

附录1-7工业控制机与计算机技术应用装置标准 103

附录1-8自动控制与遥控装置标准 103

附录1-9调节器标准 104

附录1-10执行器标准 105

参考文献 106

第1章 检测技术基础 109

1工业过程检测的基本知识 109

1.1.工业过程检测的特点 109

1.2检测仪表的特性 109

1.3检测仪表的分类 109

2误差理论基础 110

2.1误差概念与概率分布 110

2.2误差传递、分配和合成 112

3检测系统及其一般特性 113

3.1系统的组成 113

3.2系统的静态特性 113

3.3系统的动态特性 114

第2章 常用检测原理 115

1电磁法 115

1.1电阻法检测 115

1.2电容法检测 116

1.3电感法检测 124

1.4电势法检测 125

1.5利用磁性检测 129

2光学法 129

2.1光的性质与光谱 129

2.2红外法检测 131

2.3激光法检测 133

3微波法 135

3.1常用微波法元件及传感器 135

3.2微波法检测 136

4超声波 137

4.1超声的物理基础 137

4.2超声波的发射和接收 138

4.3超声法检测 140

5核辐射法 140

5.1放射性同位素和核辐射 140

5.2常用核辐射探测器 142

5.3常用的放射性同位素和放射源 144

5.4核辐射的应用 144

6半导体效应 146

6.1半导体概述 146

6.2半导体的磁电效应 148

6.3半导体的压敏效应 149

6.4半导体的光电效应 149

6.5半导体的热电效应 150

6.6半导体的其他特性 150

7电化学分析 151

7.1电导分析法 151

7.2电位分析法 151

7.3电解分析法和库仑分析法 152

8气相色谱分析 152

8.1工业气相色谱仪的基本原理 152

8.2定性和定量分析 153

9质谱分析 154

9.1质谱仪器的基本原理 154

9.2质谱分析法 156

第3章 数字信号处理 157

1信号与系统 157

1.1信号分析、变换和处理 158

1.2数字信号处理简介 159

2连续时间信号与系统 160

2.1傅里叶级数 160

2.2傅里叶变换 161

2.3拉普拉斯变换 163

2.4沃尔什变换 165

3离散时间信号与系统 165

3.1一般概念 165

3.2采样定理 165

3.3 Z变换 168

3.4离散傅里叶变换 169

3.5离散希尔伯特变换 169

4数字滤波器 171

4.1 FIR数字滤波器 174

4.2模拟滤波器 177

4.3 IIR数字滤波器 181

5随机信号的统计分析、检测和估计 183

5.1平稳遍历性随机信号的统计分析 183

5.2噪声中的信号检测 184

5.3噪声中的信号估计 185

附表3-1常用傅里叶变换表 187

附表3-2拉普拉斯变换和Z变换表 188

第4章 流体力学与传热学基础 189

1流体力学基础 189

1.1流体的一般性质 189

1.2流体静力学 191

1.3不可压缩流体的流动 192

1.4气体动力学基础 199

1.5气动仪表典型元件内流体动力学分析 201

2传热学与传质学基础 204

2.1传热学基础 204

2.2传质学基础 210

参考文献 213

第1章 概论 217

第2章 线性连续反馈控制系统 218

1基本概念 218

1.1反馈控制系统工作原理 218

1.2反馈控制系统的组成 218

1.3反馈控制系统的分类 218

1.4反馈控制系统的性能要求 218

2静态特性和线性化 218

3动态特性的数学描述 218

3.1微分方程 218

3.2传递函数 219

3.3频率特性 219

3.4单位阶跃响应 222

4系统的框图和信号流图 222

4.1框图 222

4.2环节的串联 222

4.3环节的并联 222

4.4反馈连接 223

4.5复杂系统的传递函数计算 223

4.6信号流图 224

5稳定性 225

5.1稳定判据 225

5.2稳定余量 227

6稳态偏差 227

7动态品质分析 228

7.1品质指标 228

7.2分析方法 228

8系统的校正 230

8.1串联校正 230

8.2局部反馈校正 232

第3章 非线性控制系统 234

1概述 234

1.1非线性控制系统的特点 234

1.2典型非线性 234

2相平面法 235

2.1相平面的概念和相迹绘制方法 235

2.2由相迹求取时间间隔 236

2.3相图的主要特性 236

2.4非线性系统的相图分析 239

3描述函数法 240

3.1描述函数法的基本概念 240

3.2非线性元件描述函数 240

3.3典型非线性特性描述函数 241

3.4用描述函数法分析非线性系统的稳定性 241

3.5用描述函数方法消除非线性系统中的自激振荡 241

第4章 线性离散控制理论简介 242

1概述 242

2信号的采样与复现 242

2.1信号的采样 242

2.2信号的复现 242

3线性离散系统的Z变换 243

3.1 Z变换的定义 243

3.2 Z变换方法 243

3.3常用函数的Z变换和Z变换的性质 243

3.4 Z反变换 244

4离散系统的稳定性 244

4.1劳斯稳定判据和赫尔维茨稳定判据 244

4.2朱利稳定判据 244

5离散系统的动态性能 245

6离散系统的稳态误差 245

6.1用终值定理求稳态误差 245

6.2离散系统的型别 245

6.3离散系统的静态误差系数 245

6.4典型输入下的稳态误差 245

7离散系统数字校正设计方法简介 245

8扩展Z变换 246

第5章 状态空间法简介 247

1概述 247

2基本概念 247

3状态空间表达式的建立 247

3.1根据系统机理建立状态空间表达式 247

3.2由系统结构图建立状态空间表达式 248

3.3由系统微分方程或传递函数建立状态空间表达式 248

4线性定常系统状态方程的解 249

5连续时间状态方程的离散化 249

6可控性和可观性 249

6.1线性定常系统的可控性和可观性定义 249

6.2线性定常系统的可控性和可观性判别方法 249

6.3系统输出可控性 250

6.4对偶原理 250

7线性反馈控制系统的设计 250

7.1状态反馈和输出反馈 250

7.2反馈系统的极点配置 250

8李雅普诺夫稳定性分析 251

8.1李雅普诺夫稳定性 251

8.2标量函数定号性 251

8.3二次型标量函数 251

8.4李雅普诺夫稳定性定理 251

8.5线性系统李雅普诺夫稳定性分析 252

9最优控制问题 252

10状态观测器 252

10.1全维状态观测器 252

10.2降维状态观测器 253

参考文献 254

第1章 概论 257

1控制理论的发展状况 257

2自动控制系统 259

2.1概述 259

2.2闭环控制与开环控制 259

2.3自动控制系统的组成及框图 260

2.4自动控制系统的分类 261

3自动控制系统的过渡过程及品质指标 261

3.1静态与动态 261

3.2自动控制系统的过渡过程及品质指标 262

第2章 过程建模和特性 264

1稳态数学模型 264

1.1机理建模 264

1.2经验模型 264

1.3机理与经验方法的组合 265

2过程动态数学模型 265

2.1概述 265

2.2机理模型 267

2.3过程辨识与参数估计 268

第3章 控制器的控制规律 270

1双位控制 270

2比例控制 270

3比例积分控制 271

3.1积分控制 271

3.2比例积分控制 272

3.3积分饱和 273

4比例微分控制 273

4.1微分控制 273

4.2比例微分控制 273

5比例积分微分控制 274

6离散比例积分微分控制 274

第4章 简单控制系统 276

1简单控制系统的组成 276

2被控变量和操纵变量选择 277

2.1被控变量的选择 277

2.2操纵变量的选择 277

3检测变送器选择 278

3.1仪表精度等级和量程的选择 278

3.2动态测量误差对控制质量的影响 278

3.3测量信号的处理 279

4控制阀选择 279

4.1结构形式的选择 279

4.2口径大小的选择 279

4.3控制阀作用方式的选择 279

4.4流量特性的选择 280

4.5阀门定位器的选择 281

5控制器控制规律选择 281

6控制器的参数整定 281

6.1经验整定法 281

6.2临界比例度法 282

6.3衰减曲线法 282

6.4反应曲线法 282

7控制系统的投运 282

7.1投运前的准备工作 283

7.2投运过程 283

第5章 复杂控制系统 284

1串级控制系统 284

1.1串级控制系统的基本原理和结构 284

1.2串级控制系统的特点 285

1.3串级控制系统的设计 285

1.4串级控制系统控制器参数的整定 286

2比值控制系统 286

2.1基本原理和结构 286

2.2比值系数的计算 287

2.3比值控制系统设计和工程应用中的问题 288

3均匀控制系统 288

3.1均匀控制系统的基本原理和结构 288

3.2均匀控制系统的控制规律的选择及参数整定 289

4前馈控制系统 289

4.1基本原理 289

4.2前馈控制的主要结构形式 290

4.3前馈控制系统的设计及工程实施中若干问题 290

5选择性控制系统 291

5.1基本原理和结构 291

5.2选择性控制系统设计和工程应用中的问题 292

6分程控制系统 292

6.1不同工况需要不同的控制手段 292

6.2扩大控制阀的可调范围 292

第6章 先进控制系统 293

1基于模型的预测控制 293

1.1预测控制基本原理 293

1.2预测控制软件包的发展 294

1.3我国预测控制应用 294

2推断控制 294

3软测量技术 295

3.1软测量技术概述 295

3.2软测量工程设计 296

3.3工业应用实例 296

4双重控制系统 297

4.1基本原理和结构 297

4.2系统设计与实施中的一些问题 297

5纯滞后补偿控制系统 298

5.1史密斯预估补偿控制方案 298

5.2自适应史密斯预估补偿控制 298

6解耦控制系统 299

6.1系统的关联 299

6.2减少与解除耦合途径 299

6.3串接解耦控制 299

7自适应控制 300

7.1简单自适应控制系统 300

7.2模型参考型自适应控制系统 301

7.3自校正控制系统 301

8智能控制系统 301

8.1专家系统 301

8.2模糊控制 302

8.3神经网络控制 302

参考文献 304

第1章 可靠性基本原理 309

1可靠性的基本概念 309

1.1可靠性的定义 309

1.2狭义可靠性和广义可靠性 309

1.3固有可靠性和使用可靠性 309

2可靠性指标 309

2.1可靠性工程中的概率论和数理统计 309

2.2可靠性工程中常用的概率分布 310

2.3可靠性工程中的特征量 311

3失效率的基本类型和产品的失效规律 314

3.1早期失效型 314

3.2恒定失效率型 314

3.3耗损失效型 314

3.4产品的失效规律 314

4寿命分布 315

4.1指数分布 315

4.2威布尔分布 316

4.3正态分布和对数正态分布 316

5可靠性特征量的选取 317

5.1指数分布 317

5.2正态分布 317

5.3其他分布或未知分布 317

5.4可靠性特征量选取序列 318

第2章 可靠性预计、分配和分析 319

1可靠性预计 319

1.1概述 319

1.2元器件（零部件）的失效率预计 319

1.3系统可靠度预计 320

2可靠性分配 323

2.1可靠性分配的目的 323

2.2可靠性分配的方法 323

3系统可靠性分析 324

3.1失效模式及效应分析 324

3.2系统故障树分析法 327

第3章 可靠性试验 331

1试验的目的 331

2可靠性考核 331

3抽样检验 331

3.1随机抽样和两类错误 331

3.2一次抽样 332

3.3失效率定级和MTBF验证 332

3.4复式抽样和序贯抽样 334

4寿命试验的数据处理方法 336

4.1图分析法 336

4.2极大似然估计 339

4.3参数的区间估计 340

4.4非参数估计 342

第4章 提高仪表可靠性的设计方法 344

1影响仪表可靠性的故障机理 344

1.1概述 344

1.2磨损 344

1.3环境应力作用 344

1.4一些仪表元部件的失效内因及其改进 348

2提高仪表可靠性的设计方法 350

2.1概述 350

2.2元部件的选择 351

2.3降额设计 352

2.4冗余设计 353

2.5环境适应性设计 353

2.6简化设计和退化分析 354

2.7最坏情况设计法 354

2.8过应力保护设计 355

2.9屏蔽设计 355

2.10接地设计 356

2.11抑制干扰的一些方法 356

2.12概率设计工程方法 357

第5章 提高仪表可靠性的工艺措施 360

1老化筛选 360

2装配与焊接 361

2.1装配 361

2.2焊接 361

3工艺卫生 362

4工艺质量控制 362

4.1质量控制图及其界限的确定 362

4.2几种常见的质量控制图 362

5控制图的检验能力 363

6 QC活动与无缺陷运动 363

附录 364

附录5-1 x2 D分布下侧分位数x2 p（v）（1） 364

附录5-2 x2 D分布下侧分位数x2 p（v）（2） 367

附录5-3 Γ （1＋1／m）数值表 370

附录5-4 标准正态累积分布函数 371

参考文献 374

概论 377

第1章 环境试验和环境适应性技术 378

1概述 378

2环境参数分类与严酷度等级 378

2.1环境参数 378

2.2环境参数分类 378

2.3环境参数严酷度等级 378

3环境适应性技术主要研究内容 378

3.1工作条件 378

3.2环境试验技术 379

3.3环境适应性设计技术 379

4环境适应性技术的作用和地位 379

第2章 工业自动化仪表与系统的工作条件 380

1气候条件 380

1.1气候条件的分级 380

1.2空调场所（A级） 380

1.3升温和（或）降温的封闭场所（B级） 380

1.4掩蔽场所（C级） 380

1.5户外场所（D级） 380

1.6气候条件参数 380

2动力条件 381

3机械影响 382

3.1振动 382

3.2冲击 383

4腐蚀和侵蚀影响 383

4.1非固体物质 383

4.2固体物质 384

第3章 工业自动化仪表与系统环境试验总则 385

1概述 385

2环境参数的主要影响 385

3试验顺序 386

4标准大气条件 387

第4章 工业自动化仪表与系统的气候环境试验 388

1概述 388

2温度试验 388

2.1各种环境温度的含义和应用说明 388

2.2低温试验 388

2.3高温试验 389

2.4温度变化试验 390

3湿热试验 391

3.1概述 391

3.2试验目的和方案选择 392

3.3严酷度等级 392

3.4试验方法 392

3.5性能判据 393

4低气压试验 393

4.1概述 393

4.2试验目的 393

4.3严酷度等级 393

4.4试验方法 394

4.5性能判据 394

5太阳辐射试验 394

5.1概述 394

5.2试验目的 394

5.3严酷度等级 394

5.4试验方法 394

5.5性能判据 394

6砂尘试验 395

6. 1概述 395

6.2试验目的和方案选择 395

6.3严酷度等级 396

6.4试验方法 396

6.5性能判据 396

7盐雾试验 396

7.1概述 396

7.2试验目的和方案选择 396

7.3严酷度等级 396

7.4试验方法 397

7.5性能判据 398

8腐蚀性气体试验 398

8.1概述 398

8.2试验目的 398

8.3严酷度等级 398

8.4试验方法 399

8.5性能判据 399

9霉菌试验 399

9.1概述 399

9.2试验目的 400

9.3严酷度等级 400

9.4试验方法 400

9.5性能判据 401

10雨淋试验 401

10.1概述 401

10.2试验目的 401

10.3严酷度等级 401

10.4试验方法 402

10.5性能判据 402

第5章 工业自动化仪表与系统机械环境试验 403

1概述 403

2振动试验 403

2.1概述 403

2.2正弦振动试验 404

2.3随机振动试验 406

3冲击试验 407

3.1概述 407

3.2严酷度等级 408

3.3试验方法 409

3.4性能判据 410

4碰撞试验 410

4.1概述 410

4.2严酷度等级 410

4.3试验方法 411

4.4性能判据 411

5倾跌与翻倒试验 411

5.1概述 411

5.2试验方法 411

5.3性能判据 411

6自由跌落试验 411

6.1概述 411

6.2严酷度等级 411

6.3试验方法 412

6.4性能判据 412

7倾斜和摇摆试验 412

7.1概述 412

7.2试验目的 412

7.3严酷度等级 412

7.4试验方法 412

7.5性能判据 412

8稳态加速度复合试验 413

8.1概述 413

8.2试验目的 413

8.3严酷度等级 413

8.4试验方法 413

8.5性能判据 413

第6章 工业自动化仪表与系统电磁兼容试验 414

1电磁兼容技术概述 414

2抗扰度试验 414

2.1静电放电抗扰度试验 414

2.2射频电磁场抗扰度试验 415

2.3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 417

2.4浪涌（冲击）抗扰度试验 419

2.5射频场感应的传导骚扰抗扰度试验 420

2.6工频磁场抗扰度试验 421

2.7电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验 422

2.8共模、串模抗扰度试验 423

2.9电源电压频率变化抗扰度试验 424

3发射试验 424

3.1谐波电流发射试验 424

3.2电压波动和闪烁限制试验 425

3.3传导骚扰试验 426

3.4辐射骚扰试验 427

第7章 工业自动化仪表与系统电气安全技术 429

1概述 429

1.1什么是电气安全 429

1.2电气安全主要研究内容 429

1.3电气安全标准体系 429

2安全原则 429

2.1总则 429

2.2危险分类 430

2.3材料和元器件 430

3电气安全试验 430

3.1标记和使用说明 430

3.2防电击 431

3.3防机械危险 433

3.4防机械冲击和碰撞 433

3.5防火焰蔓延 433

3.6温度限制和耐热 433

3.7防液体的危险 433

3.8防辐射 433

3.9防气体释放、爆炸和炸裂 433

3.10元器件 433

4结束语 433

参考文献 435

概论 439

第1章 防爆基础概要 440

1基本术语 440

2爆炸性环境的形成 442

3爆炸原因 443

3.1燃烧与爆炸 443

3.2产生燃烧的原因 443

3.3产生爆炸的原因 443

4爆炸三角形原理 443

4.1爆炸三要素 443

4.2点燃源 444

5爆炸性混合物的特性参数 444

5.1爆炸极限 444

5.2最小点燃能量（MIE） 444

5.3爆炸压力 444

5.4自燃温度（AIT） 445

5.5最大试验安全间隙（MESG） 445

5.6最小点燃电流（MIC）及最小点燃电流比（MICR） 445

6爆炸性物质的分类、分级和分组 445

6.1爆炸性物质的分类 445

6.2爆炸性气体的分级 445

6.3爆炸性气体的分组 446

6.4爆炸性气体分类、分级、分组举例 446

6.5可燃性粉尘分类和分组 446

7危险场所的区域划分 447

7.1目的意义 447

7.2区域划分的判断因素 447

7.3危险场所的区域划分 448

第2章 仪表防爆技术基础 450

1电气防爆基本原理 450

2仪表的分类、分级和分组 450

3主要防爆型式 450

3.1隔爆型“d” 451

3.2增安型“e” 451

3.3本质安全型“i” 451

3.4正压外壳型“p” 452

3.5油浸型“o” 452

3.6充砂型“q” 452

3.7浇封型“m” 452

3.8 “n”型 453

3.9粉尘防爆型“DIP” 453

4防爆电气设备的选型 453

4.1防爆电气设备的选型原则 453

4.2爆炸性气体环境用电气设备的选型 454

4.3可燃性粉尘环境用电气设备的选型 454

5防爆标志及其确定方法 454

5.1防爆标志说明 454

5.2防爆标志的确定原则 455

5.3各国防爆标志举例 459

第3章 防爆仪表通用技术要求 461

1中国防爆技术标准化现状 461

2常见的仪表防爆型式 461

3仪表通用设计要求 462

3.1使用环境温度 462

3.2表面温度 462

3.3对内置大电容和加热元件的安全要求 463

3.4外壳材料要求 463

3.5紧固件 463

3.6接线空腔和连接件 463

3.7接地连接件 463

3.8电缆和导管引入装置 464

3.9专用规定 465

3.10设备标志 465

3.11防爆电气设备型式检查和试验 465

3.12防爆电气设备例行检查和试验 466

第4章 隔爆型仪表 467

1隔爆型仪表的设计依据及原则要求 467

1.1防爆型仪表的设计依据 467

1.2隔爆型仪表的设计原则 467

2基本设计要点 467

2.1隔爆外壳 467

2.2隔爆接合面 468

2.3紧固件 473

2.4观察窗（透明件） 473

2.5电缆和导线引入和连接 473

2.6呼吸装置和排液装置 473

2.7隔爆型设备的标志 473

2.8检查和试验 473

第5章 本质安全仪表及系统 475

1本质安全基本知识 475

1.1本质安全技术的发展过程 475

1.2本安防爆技术的基本原理及特点 475

1.3本安仪表的分类 476

1.4安全系数 476

2本安仪表的设计准则 476

2.1本安仪表的基本设计要求 476

2.2本安电路设计 477

2.3简单设备与简单电路 495

3本安仪表的结构设计 496

3.1与本安有关的元件 496

3.2仪表结构要求 497

4安全栅 500

4.1安全栅的基本形式 500

4.2齐纳式安全栅 500

4.3隔离式安全栅 501

4.4安全栅的结构设计 501

5本安仪表安全参数的确定 501

5.1关联设备安全参数的确定 502

5.2本安设备安全参数的确定 502

6本安仪表标志 503

6.1一般要求 503

6.2本安防爆相关的标志 503

6.3其他标志 503

7本安电路的检查和试验 503

7.1型式试验 503

7.2例行试验 506

8本安系统一般设计要求 507

8.1本安系统基本概念 507

8.2常规本安系统设计要求 508

8.3线性与非线性本安电路的组合 509

9现场总线本安防爆技术 513

9.1概述 513

9.2本质安全现场总线系统的结构 513

9.3现场总线系统本安设计总体要求 514

9.4基于“参量认可”技术的总线系统安全性分析 516

9.5一种新的本安现场总线系统认证技术——FISCO概念 518

9.6 FINCO概念 520

参考文献 522

第1章 概论 525

1温度测量方法的分类 525

2温度测量仪表的分类及各类仪表的测量范围 525

3温标 526

3.1摄氏温标 526

3.2华氏温标 526

3.3热力学温标 526

3.4国际实用温标 526

4温度量值的传递 529

第2章 膨胀式测温仪表 530

1玻璃温度计 530

1.1测温原理 530

1.2感温液体和玻璃材料的特性 530

1.3玻璃液体温度计的分类 531

1.4玻璃液体温度计的结构 531

1.5基本参数 532

1.6玻璃温度计的使用注意事项 532

1.7玻璃温度计的误差源 533

2双金属温度计 533

2.1测温原理 533

2.2双金属片的材料 534

2.3结构及分类 534

2.4基本参数 535

2.5双金属温度计的使用注意事项 535

3压力式温度计 535

3.1测温原理 535

3.2压力式温度计的分类 536

3.3感温介质的性能 536

3.4压力式温度计的结构 536

3.5基本参数 537

3.6压力式温度计的使用注意事项 537

第3章 热电偶 538

1热电偶的测温原理 538

1.1测温原理 538

1.2热电偶的基本定律 538

2热电偶的材料 539

2.1对热电偶的材料要求 539

2.2标准热电偶材料 539

2.3非标准热电偶材料 539

3热电偶的特性及基本参数 541

3.1热电偶的热电动势与温度关系特性 541

3.2热电偶的基本参数 541

4普通热电偶（装配式热电偶） 541

4.1热电极 541

4.2绝缘套管 541

4.3保护管 542

4.4接线盒 542

4.5普通热电偶的结构形式 543

5铠装热电偶 544

5.1金属套管的材料 544

5.2绝缘材料 544

5.3测量端的结构形式 544

5.4安装固定形式 545

5.5参比端（接线盒）形式 546

5.6偶丝直径与电阻的关系 546

5.7时间常数 546

6专用热电偶 547

6.1多点式热电偶 547

6.2薄膜热电偶 547

6.3隔爆热电偶 547

6.4表面热电偶 548

6.5消耗型热电偶 548

6.6压簧固定式热电偶 548

6.7拱顶热电偶 549

6.8吹气型热电偶 549

7热电偶参比端温度的补偿方法 549

7.1补偿导线延伸法 549

7.2冰点法 549

7.3计算修正法 550

7.4仪表零点校正法 551

7.5补偿电桥法 551

8热电偶测温线路 551

8.1典型测温线路 551

8.2热电偶反接（差动热电偶） 551

8.3热电偶并联 551

8.4热电偶串联（热电堆） 552

8.5共用线路 552

9热电偶的应用 552

9.1热电偶的安装 552

9.2热电偶的误差分析 552

9.3热电偶的故障处理 553

第4章 热电阻 555

1热电阻的测温原理 555

2热电阻的材料 555

2.1热电阻丝材料 555

2.2绝缘骨架材料 555

2.3内引线材料 555

3工业用热电阻的基本参数及特性 556

3.1电阻与温度的关系特性 556

3.2工业用热电阻的基本参数 556

4普通热电阻 556

4.1云母骨架形式 556

4.2玻璃骨架形式 557

4.3陶瓷骨架形式 557

4.4塑料骨架形式 557

4.5保护管及接线盒 557

4.6热电阻的绝缘电阻 557

4.7热电阻的时间常数 557

5其他结构的热电阻 557

5.1铠装热电阻 557

5.2铂（厚、薄）膜热电阻 558

5.3端面热电阻 558

5.4隔爆热电阻 558

6半导体热电阻 559

6.1特点 559

6.2热敏电阻的特性 559

6.3热敏电阻的结构 559

7低温热电阻 560

7.1概述 560

7.2低温铂热电阻 560

7.3铑铁热电阻 560

7.4锗热电阻 560

7.5渗碳玻璃热电阻 561

8热电阻的导线连接方式 561

8.1二线制接法 561

8.2三线制接法 561

8.3四线制接法 561

9热电阻的应用 562

9.1热电阻的安装 562

9.2热电阻的误差分析 562

9.3热电阻的故障处理 562

第5章 辐射式测温仪表 563

1辐射测温的基本定律和方法 563

1.1热辐射的基本概念 563

1.2黑体辐射的基本定律 564

1.3表观温度 565

2光学高温计 565

2.1概述 565

2.2隐丝式光学高温计 566

3光电高温计 567

3.1概述 567

3.2工作原理 567

3.3光电高温计的光学系统 567

4全辐射温度计 567

4.1概述 567

4.2辐射感温器 567

4.3感温组件 568

5比色温度计 568

5.1概述 568

5.2比色温度计的分类 569

6红外测温仪和红外热像仪 569

6.1红外测温仪 569

6.2红外热像仪 570

7光纤辐射温度计 571

7.1光纤 571

7.2测温探头 572

7.3光纤辐射温度计的构成 572

第6章 温度变送器 573

1温度变送器的分类 573

2温度变送器的主要性能指标 573

3四线制温度变送器 573

3.1结构及特点 573

3.2工作原理 573

3.3直流毫伏变送器的量程单元 574

3.4热电偶温度变送器量程单元 574

3.5热电阻温度变送器量程单元 575

4两线制温度变送器 576

5一体化温度变送器 576

6智能式温度变送器 576

6.1特点 576

6.2结构及工作原理 577

6.3非线性校正方法 577

6.4数字信号输出 577

第7章 温度测量仪表的分度和校验 579

1分度和校验 579

1.1定点法 579

1.2比较法 579

2检定设备 579

2.1定点法的检定设备 579

2.2比较法的检定设备 580

3标准温度计 582

附录 583

附录8-1 8种国际标准化热电偶的分度常数 583

附录8-2 常用热电偶分度表（ITS——1990） 584

附录8-3 常用热电阻分度表（ITS——1990） 613

附录8-4 常用材料在0.66μm波长的光谱发射率近似值 617

附录8-5 黑体的辐射函数值 617

附录8-6 亮度温度修正值（λ＝0.66μm） 618

附录8-7 亮度温度修正值（λ＝0.9μm） 619

附录8-8 辐射温度修正值 619

附录8-9 常用材料的全发射率 619

参考文献 621

第1章 概论 625

1压力的概念及单位 625

2压力测量仪表的分类 626

第2章 液柱式压力计 628

1液柱式压力计的分类及特点 628

2液柱式压力计的结构及工作原理 628

2.1 U形管压力计 628

2.2单管压力计 628

2.3斜管压力计 629

2.4补偿微压计 629

2.5自动液柱式压力计 629

3液柱式压力计的设计 630

3.1工作液的选择 630

3.2玻璃管的确定 630

4液柱式压力计的误差分析及其修正 630

4.1温度误差 630

4.2重力加速度误差 630

4.3毛细现象误差分析及其修正 630

第3章 弹性式压力表 631

1弹性式压力表的分类及特点 631

2弹性式压力表的结构及工作原理 631

2.1弹簧管压力表 631

2.2膜片压力表 632

2.3膜盒压力表 632

2.4波纹管压力表 632

3弹性式压力表的设计 632

3.1常用材料 632

3.2常用的传动机构 633

3.3常用的附件 633

4常见弹性压力仪表及其技术指标 634

4.1普通压力表 634

4.2精密压力表 634

4.3隔膜压力表 634

第4章 负荷式压力计 636

1负荷式压力计的分类及特点 636

2负荷式压力计的结构及工作原理 636

2.1活塞式压力计 636

2.2浮球式压力计 636

2.3钟罩式微压计 637

3活塞式压力计的误差分析 637

4常见负荷式压力计及其性能指标 637

第5章 压力传感器 639

1电阻应变片压力传感器 639

1.1应变片及其应变效应和压阻效应 639

1.2电阻应变片压力传感器的结构 639

1.3电阻应变片压力传感器的测量桥路及其补偿 642

1.4常见电阻应变片变送器及其技术参数 644

2压电式压力传感器 645

2.1压电式压力传感器的工作原理 645

2.2压电式压力传感器的测量电路 646

2.3常见压电式压力传感器及其技术参数 646

3电容式压力传感器 647

3.1电容式压力传感器的结构及工作原理 647

3.2电容式压力传感器的测量电路 648

3.3电容式压力传感器设计原则 650

3.4常见电容式压力传感器及其技术参数 651

4电感式压力传感器 652

4.1电感式压力传感器的工作原理 652

4.2电感式压力传感器的测量电路 653

4.3差动自感式压力传感器的设计 654

4.4常见电感式压力传感器及其技术参数 655

5霍尔压力传感器 655

5.1霍尔压力传感器的结构及工作原理 655

5.2霍尔压力传感器的测量电路及其技术参数 657

6振弦式压力传感器 658

6.1振弦式压力传感器的结构及工作原理 658

6.2振弦式压力传感器的测量电路 659

6.3常见振弦式压力传感器及其技术参数 660

第6章 压力开关及压力仪表的选择校验安装 662

1压力开关 662

1.1压力开关的结构及工作原理 662

1.2常见压力开关及其技术参数 662

2压力仪表的选择、校验、安装 663

2.1压力仪表的选择 663

2.2压力仪表的校验 663

2.3压力仪表的安装 664

参考文献 665

第1章 概论 669

1流量测量的意义 669

2流量测量仪表的分类 669

2.1按测量目的分类 669

2.2按测量原理分类 669

2.3按测量方法和结构分类 669

3流量测量仪表的选用 670

3.1仪表选型步骤 670

3.2按仪表性能选用 671

3.3按流体特性选用 672

3.4安装条件 672

3.5环境条件 673

3.6经济费用 674

第2章 容积式流量计 676

1容积式流量计工作原理 676

2容积式流量计特点 676

2.1优点 676

2.2缺点 676

3容积式流量计分类与结构 676

3.1按计量室密封方式分类 676

3.2按测量元件结构分类 676

3.3按测量流体分类 678

3.4按用途分类 679

4容积式流量计选用 679

5容积式流量计安装 680

6容积式流量计使用注意事项 681

第3章 浮子流量计 683

1浮子流量计工作原理 683

2浮子流量计分类 683

2.1按锥管材料分类 683

2.2按流量计功能分类 684

2.3按与管道连接方式分类 684

2.4按被测流体分类 684

2.5按用途分类 684

2.6按被测流体通过方式分类 685

3浮子流量计主要特点 685

4浮子流量计选用 685

4.1浮子流量计选用 685

4.2浮子流量计安装 685

4.3浮子流量计故障和处理 685

第4章 涡轮流量计 687

1涡轮流量计工作原理 688

2涡轮流量计结构 688

3涡轮流量计分类 688

3.1按传感器结构分类 688

3.2按被测介质分类 688

3.3按信号检测方式分类 689

3.4按流动方向分类 689

3.5按传感器与管道连接方式分类 689

4涡轮流量计特点 689

5涡轮流量计选用 689

6涡轮流量计安装使用注意事项 690

第5章 旋涡流量计 691

1涡街流量计 691

1.1涡街流量计工作原理 691

1.2涡街流量计结构类型 691

1.3涡街流量计主要优点与局限性 692

1.4涡街流量计选型 692

1.5涡街流量计安装与使用 694

1.6涡街流量计常见故障与处理方法 695

2旋进式旋涡流量计 695

2.1旋进式旋涡流量计工作原理 695

2.2旋进式旋涡流量计结构 696

2.3旋进式旋涡流量计主要特点 696

2.4旋进式旋涡流量计选用 696

第6章 电磁流量计 697

1电磁流量计原理与分类 697

1.1电磁流量计测量原理 697

1.2按励磁方式分类 697

1.3其他分类方式 698

2电磁流量计主要特点 698

2.1优点 698

2.2缺点 698

3电磁流量计选用要点 698

3.1精度等级和功能 698

3.2流速、满度流量、范围度和口径 698

3.3液体电导率 698

3.4液体中含有混入物 699

3.5附着和沉淀 699

3.6与流体接触零部件材料的选择 699

4正确选用电磁流量计 699

5电磁流量计安装 700

5.1流量传感器安装 700

5.2转换器安装和连接电缆 701

6电磁流量计应用实例简介 702

6.1电磁流量计在电解装置中的应用 702

6.2电磁流量计在卤水计量中的应用 703

6.3电磁流量计在糖厂中的应用 704

第7章 超声流量计 705

1超声流量计工作原理 705

1.1传播时间法 705

1.2多普勒效应法 705

2超声流量计分类与结构 706

3超声流量计主要特点 707

4超声流量计选用 707

5超声流量计安装 708

5.1带测量管段插入式流量传感器安装 708

5.2夹装式换能器安装 708

5.3插入管壁式和内装式换能器安装 708

6超声流量计应用实例 708

6.1超声流量计在气体中的应用 708

6.2超声流量计用于循环水和废水的测量 709

6.3超声流量计在油田注水井中的应用 709

第8章 差压流量计 710

1差压流量计工作原理 710

2差压流量计分类 710

3差压流量计主要特点 714

4差压流量计选用 714

5差压流量计安装使用 715

5.1安装注意事项 715

5.2使用注意事项 718

第9章 质量流量计 719

1直接式质量流量计 719

1.1科里奥利质量流量计 719

1.2热式质量流量计 721

2间接式质量流量计 722

第10章 插入式流量计 723

1插入式流量计工作原理 723

1.1点流速计型插入式流量计 723

1.2径流速计型插入式流量计 724

2插入式流量计结构与分类 724

2.1结构 724

2.2分类 724

3插入式流量计主要特点 725

4插入式流量计选用注意事项 725

第11章 明渠流量仪表 726

1明渠流量仪表分类 726

2明渠流量仪表原理与特点 726

2.1堰式流量计 726

2.2槽式流量计 727

2.3流速—水位流量计 728

2.4潜水式电磁流量计 729

2.5常用液（水）位计 729

3明渠流量仪表选用与安装使用 730

第12章 流量测量仪表现场校验 732

1零点校验 732

2示值校验 732

3流量测量系统示值准确性现场验证 733

参考文献 735

第1章 概论 739

1物位的定义 739

2物位测量的目的与意义 739

3物位测量的工艺特点 739

4物位测量方法 739

第2章 浮力式液位测量仪表 741

1测量原理 741

1.1恒浮力法液位测量 741

1.2变浮力法液位测量 741

2恒浮力式液位计 741

2.1浮球式液位计 741

2.2磁翻转式液位计 742

2.3浮子钢带式液位计 742

2.4伺服式液位计 742

3变浮力式液位计 743

3.1扭力管式浮筒液位计 743

3.2轴封膜片式浮筒液位计 743

4浮力式物位测量仪表的应用 743

第3章 压力式液位测量仪表 744

1测量原理 744

2差压式液位计 744

2.1测量原理 744

2.2零点迁移 744

3特殊介质的液位、料位测量 745

3.1腐蚀性、易结晶或高黏介质 745

3.2流态化粉末状、颗粒状固态介质 746

4压力式液位测量仪表的应用 746

第4章 电容式物位测量仪表 747

1概述 747

2测量原理 747

2.1非导电介质的液位测量 747

2.2导电介质的液位测量 747

2.3固体料位的测量 748

3电容的检测方法 748

3.1电桥法 748

3.2谐振法 748

3.3脉冲宽度调制法 749

3.4环形二极管电桥充放电法 749

4射频导纳物位计 750

5电容式物位测量仪表的应用 750

第5章 超声式物位测量仪表 751

1概述 751

2脉冲回波法测量原理 751

2.1超声波性质 751

2.2测量原理 751

2.3超声波换能器 751

3超声波物位计测量方法 752

3.1基本测量方法 752

3.2超声波测量中的温度补偿 752

3.3超声波物位测量仪表中的信号处理技术 752

4超声波物位测量仪表的应用 752

4.1超声波物位计的特点 752

4.2应用中应注意的问题 752

4.3在工业物位测量中的应用 753

第6章 射线式物位测量仪表 754

1概述 754

2测量原理 754

3仪表结构 754

4检测方法 754

4.1定点检测法 754

4.2跟踪法 754

5射线式物位测量仪表的应用 754

第7章 雷达式物位测量仪表 756

1概述 756

2测量原理 756

2.1脉冲雷达物位计 756

2.2调频连续波雷达物位计 756

2.3导波雷达物位计 757

3雷达物位计的特点 757

3.1雷达物位计与超声波物位计比较 757

3.2脉冲雷达与调频连续波雷达物位计特点 757

3.3导波雷达的优点 757

4雷达物位测量仪表的应用 758

4.1应用中应注意的问题 758

4.2雷达物位仪表的应用 758

第8章 磁致伸缩物位测量仪表 759

1概述 759

2测量原理 759

2.1磁致伸缩效应 759

2.2磁致伸缩液位传感器总体结构 759

2.3磁致伸缩液位传感器工作原理 759

3磁致伸缩物位测量仪表的特点 760

4磁致伸缩物位测量仪表的应用 760

第9章 物位开关 761

1概述 761

2浮球型液位开关 761

2.1电缆浮球液位开关 761

2.2小型浮球液位开关 761

2.3侧装式浮球液位开关 761

2.4磁性浮子液位开关 761

3光电式液位开关 761

4音叉式物位开关 761

5静电容式物位开关 762

6射频导纳式物位开关 762

7超声式物位开关 762

8阻旋式料位开关 762

参考文献 763

第1章 概论 767

1机械量测量仪表的构成 767

2机械量测量仪表的分类 767

第2章 力和重量传感器及测量仪表 768

1概述 768

1.1分类和特点 768

1.2技术发展和应用 768

1.3国外称重传感器技术发展特点及快速发展的原因 769

2电阻应变式称重仪表 769

2.1工作原理 769

2.2电阻应变片 769

2.3传感器电桥的温度补偿及参数标准化 770

2.4测量电路 770

2.5电阻应变式称重传感器的基本参数 770

3压电式测量仪表 770

3.1工作原理 770

3.2传感器结构 770

3.3主要技术性能 770

4压磁式检测仪表 771

4.1压磁测力的原理 771

4.2压磁式测力传感器 771

4.3压磁式测力仪表的测量电路 771

4.4主要技术性能 771

5测力称重仪表的工业应用 771

5.1电子吊车秤 771

5.2电子料斗秤与电子液罐秤 771

5.3轧制力测量仪 772

6物料的连续计量与电子传动带秤 773

6.1工作原理 773

6.2主要技术指标 773

第3章 转矩检测仪表 774

1概述 774

1.1转矩的检测方法 774

1.2分类和特点 774

1.3轴功率的测量 774

2电阻应变式转矩检测仪表 774

2.1工作原理 774

2.2电阻应变式转矩传感器 774

2.3扭矩传感器的安装 775

3磁弹性式转矩检测仪表 775

3.1工作原理 775

3.2结构 775

3.3测量系统 776

4光电式转矩检测仪表 776

4.1工作原理 776

4.2结构 776

4.3主要技术性能 776

5振弦式转矩检测仪表 776

5.1工作原理 776

5.2振弦式转矩传感器 777

5.3转矩和轴功率计算 777

5.4测量电路 777

5.5主要技术性能 778

6相位差式扭矩检测仪表 778

6.1工作原理 778

6.2磁电式扭矩检测仪表 778

6.3光电式扭矩检测仪表 778

6.4测量电路 778

第4章 位移检测仪表 779

1概述 779

2模拟式位移传感器 779

2.1电阻式位移传感器 779

2.2电容式位移检测仪表 781

2.3电感式位移检测仪表 782

2.4电涡流式位移检测仪表 784

2.5光电式位移传感器 787

2.6电荷耦合摄像器件式位移检测仪表 789

3数字式位移传感器 790

3.1计量光栅的类型与常用光路 790

3.2缩微计量光栅位移传感器 791

3.3莫尔条纹光栅 792

3.4直光栅 792

3.5感应同步器 792

3.6磁栅式传感器 794

第5章 厚度测仪表 796

1电感式测厚仪 796

2涡流式测厚仪 797

2.1高频涡流测厚仪 797

2.2低频涡流测厚仪 797

3电容式测厚仪 798

3.1工作原理 798

3.2主要技术性能 798

4微波测厚仪 798

4.1工作原理 798

4.2主要技术性能 798

5超声波测厚仪 799

5.1超声波测厚的基本原理 799

5.2袖珍数字式超声波测厚仪 799

5.3高精确度超声波测厚仪 800

5.4高温钢板超声波测厚仪 800

6核辐射穿透式厚度计 800

6.1工作原理 800

6.2主要构成部分 800

6.3几种穿透式厚度计 801

7核辐射反射式厚度计 802

7.1 γ射线反射式厚度计 802

7.2 β射线反射式厚度计 802

7.3 X荧光镀层（或涂层）厚度计 803

8 X射线测厚仪 803

8.1特点 803

8.2测量方式 803

第6章 速度测仪表 805

1离心式转速表 805

1.1工作原理 805

1.2主要技术性能与使用范围 805

2涡流转速表 805

3频闪式转速表 805

3.1工作原理 805

3.2特点 806

4电子数字式转速表 806

4.1磁电式转速表 806

4.2光电式转速表 806

5直流转速表和交流转速表 806

6光纤式转速表 807

6.1结构与原理 807

6.2性能与特点 807

7霍尔式转速表 807

7.1结构与原理 807

7.2性能与特点 807

8多普勒速度计 807

8.1工作原理 807

8.2差分式多普勒速度计 808

8.3特点 808

9相关速度计 808

9.1相关测速原理 808

9.2相关线速度计 809

9.3相关转速表 809

第7章 振动测量仪表 810

1概述 810

1.1振动量测量 810

1.2振动测量仪分类和测振系统 810

2振幅测量 811

2.1机械式测振仪 811

2.2电容式测振仪 811

2.3涡流式测振仪 812

2.4测量振幅的其他方法 812

3振动加速度测量 813

3.1电阻应变式加速度计 813

3.2压电式加速度计 813

3.3其他加速度计 814

4振动速度测量 815

4.1磁电式速度传感器 815

4.2振动速度的其他测量方法 816

5振动传感器的校准 816

5.1比较校准法 816

5.2绝对校准法 816

第8章 频谱分析仪 817

1概述 817

1.1频谱分析的目的和应用 817

1.2频谱分析测量系统 817

1.3频谱分析仪的分类 817

2带通滤波器 817

2.1理想滤波器 817

2.2带通滤波器的特性 817

3几种典型的频谱分析仪 818

3.1等对数带宽频谱分析仪 818

3.2恒定百分比带宽频谱分析仪 818

3.3恒定带宽频谱分析仪 818

3.4并联滤波器型实时频谱分析仪 819

3.5时间压缩型实时分析仪 820

3.6 FFT分析系统 820

参考文献 822