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第1章测量技术及误差理论基础1

1.1概述1

1.1.1测量的定义1

1.1.2测量的方法与分类4

1.1.3测量仪表的基本功能5

1.1.4测量仪表的基本性能指标5

1.2测量误差理论7

1.2.1误差的来源7

1.2.2误差的表示形式与分类8

1.2.3系统误差与随机误差的判别和处理11

1.2.4仪表选择的一般原则17

本章小结19

思考题和习题20

第2章位移测量传感器21

2.1概述21

2.2参量型位移传感器21

2.2.1电阻式位移传感器22

2.2.2电感式位移传感器24

2.2.3电容式位移传感器31

2.3发电型位移传感器35

2.4大位移传感器36

2.4.1磁栅位移传感器36

2.4.2光栅位移传感器38

2.4.3感应同步器40

2.4.4激光式位移传感器42

2.5转速的测量44

2.5.1模拟式测速法44

2.5.2计数式测速法46

2.5.3激光式测速法49

2.6力学量的测量50

2.6.1荷重传感器与电子秤50

2.6.2加速度与振动的测量57

2.7厚度、直径的测量63

2.7.1厚度的测量63

2.7.2直径的测量66

实训 光电式传感器转速测试67

一、实训目的67

二、实训器材67

三、实训步骤68

四、实训报告68

五、思考68

本章小结68

思考题和习题69

第3章温度传感器71

3.1概述71

3.1.1温度和温标71

3.1.2测温方法的分类73

3.2接触式测温方法及仪表73

3.2.1膨胀式温度计74

3.2.2压力式温度计74

3.2.3热电偶式温度计75

3.2.4热电阻式温度计85

3.2.5接触式测温实例89

3.3非接触式测温方法及仪表92

3.3.1辐射测温的基础理论92

3.3.2光学高温计94

3.3.3光电高温计95

3.3.4全辐射高温计97

3.3.5比色高温计99

3.3.6前置反射器辐射温度计101

3.3.7非接触式测温实例101

3.4新型温度传感器102

3.4.1集成温度传感器102

3.4.2光纤温度传感器104

3.5温度变送器107

3.5.1仪表系列温度变送器107

3.5.2一体化温度变送器111

3.5.3智能式温度变送器113

实训一 热电偶的特性测试和应用113

一、实训目的113

二、实验设备114

三、实验接线114

四、实验内容与步骤115

五、实验报告要求115

实训二 热敏电阻特性测试及应用116

一、实验目的116

二、实验原理116

三、实验仪器116

四、实验内容与步骤116

五、数据记录117

本章小结117

思考题和习题117

第4章压力和差压传感器119

4.1压力和差压的概念及表示方法119

4.1.1压力的概念及单位119

4.1.2压力的表示方式120

4.2液柱式压力计121

4.2.1液柱式压力计的原理121

4.2.2液柱式压力计测量误差及其修正122

4.3弹性式压力计122

4.3.1弹性元件123

4.3.2弹簧管压力计125

4.4电气式压力计125

4.4.1应变式压力传感器125

4.4.2压电式压力传感器128

4.5压力变送器131

4.5.1电容式压力变送器131

4.5.2扩散硅差压变送器135

4.6压力计的校验和使用136

4.6.1活塞式压力计及压力计的校验136

4.6.2压力计的使用137

实训 压电式传感器的动态响应测试139

一、实训目的139

二、实训器材139

三、实训步骤139

四、实训报告139

五、思考139

本章小结140

思考题和习题140

第5章流量传感器141

5.1概述141

5.1.1流量测量的基本概念141

5.1.2流量计的分类141

5.2差压式流量计143

5.2.1节流式流量计的测量原理143

5.2.2标准节流装置143

5.2.3差压流量计公式参数的确定146

5.2.4节流式流量计的安装使用148

5.2.5其他差压式流量149

5.3转子流量计151

5.3.1转子流量计原理及结构151

5.3.2转子流量计的刻度换算与量程调整152

5.3.3转子流量的安装使用153

5.4靶式流量计154

5.4.1靶式流量计的工作原理154

5.4.2靶式流量计的结构及安装155

5.4.3靶式流量计的标定155

5.4.4靶式流量计的特点155

5.5速度式流量计156

5.5.1涡轮流量计156

5.5.2电磁流量计159

5.5.3涡街流量计160

5.5.4超声流量计163

5.6容积式流量计164

5.6.1椭圆齿轮流量计164

5.6.2腰轮流量计165

5.6.3皮模式家用煤气表165

5.7质量流量计165

5.7.1热式质量流量计166

5.7.2冲量式流量计168

5.7.3科里奥式质量流量计168

5.7.4间接式质量流量计的测量方法170

实训 文丘里流量计特性测试及应用171

一、实验目的和要求171

二、实验装置171

三、实验步骤172

四、实验数据记录参考172

五、实验结果要求及分析172

本章小结172

思考题和习题173

第6章气敏、湿度、水分传感器174

6.1气敏传感器174

6.1.1气敏元件工作原理174

6.1.2常用气敏元件的种类175

6.1.3气敏元件的几种应用实例177

6.2湿度传感器180

6.2.1相对湿度与绝对湿度180

6.2.2氯化锂湿敏元件181

6.2.3半导体陶瓷湿敏元件181

6.2.4热敏电阻式湿敏元件183

6.2.5高分子膜湿敏元件185

6.2.6金属氧化物陶瓷湿敏元件186

6.2.7结露传感器188

6.3水分传感器188

6.3.1水分传感器的工作原理与结构188

6.3.2直流电阻式水分计的结构原理190

本章小结190

思考题和习题191

第7章传感器检测系统的构成192

7.1传感器系统的组成192

7.1.1传感器的定义192

7.1.2传感器的组成192

7.1.3传感器的分类193

7.2电桥193

7.2.1电桥的工作原理193

7.2.2电桥的分类与应用193

7.2.3电桥调零198

7.3调制与解调199

7.3.1调制与解调的基本概念199

7.3.2调制与解调的功用与类型200

7.4滤波器204

7.4.1无源滤波器204

7.4.2有源滤波器205

7.4.3数字滤波简介206

7.5数/模（D/A）和模/数（A/D）转换206

7.5.1数/模转换原理206

7.5.2数/模转换器芯片介绍208

7.5.3数/模转换器的技术指标210

7.5.4模/数转换原理211

7.5.5模/数转换器芯片介绍213

7.5.6模/数转换器的技术指标215

7.6传感器与模/数（A/D）转换器的连接通道215

7.6.1放大与滤波环节215

7.6.2多路模拟开关环节216

7.6.3采样保持环节216

7.6.4模/数转换环节217

实训 电子秤的设计与实现220

一、实训目的220

二、实训器材220

三、实训步骤220

四、实训报告220

五、思考221

本章小结221

思考题和习题221

第8章信号分析及其在测试中的应用222

8.1信号的分类222

8.1.1确定性信号222

8.1.2非确定性信号222

8.1.3模拟信号与离散信号223

8.2信号的幅值描述224

8.3信号的相关描述225

8.3.1信号的自相关函数Rx（τ）225

8.3.2信号的互相关函数Rxy（τ）227

8.3.3信号的互相关系数ρxy（τ）227

8.4信号的频域描述227

8.4.1周期信号与离散频谱——傅里叶级数228

8.4.2非周期信号与连续频谱——傅里叶变换232

8.4.3傅里叶变换的基本性质234

8.4.4非确定性信号的功率谱密度函数235

8.5信号分析在振动测试中的应用238

8.5.1概述238

8.5.2振动的类型238

8.5.3振动的激励方式239

8.5.4激振器241

8.5.5测振系统244

8.5.6机械阻抗的测试246

8.5.7应用实例248

实训 CCD电荷耦合器件的应用250

项目一：面阵CCD的数据采集与计算机接口250

项目二：面阵CCD的数据采集程序设计250

项目三：面阵CCD用于颜色识别250

本章小结251

思考题和习题252

第9章智能传感器254

9.1概述254

9.1.1智能传感器概念254

9.1.2智能传感器的结构254

9.2智能传感器的功能与特点255

9.2.1智能传感器的功能255

9.2.2智能传感器的特点255

9.3传感器的智能化256

9.3.1传感器智能化的概念256

9.3.2智能传感器的几种形式256

9.3.3智能传感器实现的途径257

9.4集成智能传感器260

9.4.1智能传感器的发展方向260

9.4.2智能传感器的研究热点261

9.4.3智能传感器的应用263

9.5图像传感器CCD264

9.5.1概述264

9.5.2CCD与CMOs传感器的差异265

9.5.3CCD的结构及工作原理266

9.5.4CCD的应用268

本章小结269

思考题和习题269

附录270

附录A标准化热电偶分度表270

附录B标准化热电阻分度表274

参考文献276