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第1篇 测量的基础知识、误差的处理以及检测系统的动静态特性第1章　绪论2

1.1　测量的含义和地位2

1.2　发展中的测量技术3

1.3 自动检测技术就在我们身边3

1.4　关于我们这本书4

思考题和习题5

附录　仪器仪表的测量控制现状与国际的差距5

第2章　检测技术基础6

2.1　检测的基本概念6

2.1.1　传感器与测量系统的组成6

2.1.2　测量方法及其分类7

2.1.3　测量系统或仪表的基本技术性能和术语9

2.2　测量误差概述12

2.2.1　测量误差客观存在12

2.2.2　测量误差的分类13

2.3 随机误差的处理与测量不确定度的表示15

2.3.1　随机误差的处理15

2.3.2　测量结果的置信度17

2.4　系统误差以及粗大误差的处理19

2.4.1　系统误差的分类19

2.4.2　系统误差的判断方法20

2.4.3　消除系统误差的经验方法21

2.4.4　粗大误差的处理21

2.5　检测技术的新发展概述23

2.5.1　检测理论和技术的新扩展23

2.5.2　计算机技术和测量技术的融合23

思考题和习题24

第2篇 传感器基本原理及五大重要参数的自动测量26

第3章　压力测量26

3.1　压力检测概述26

3.1.1　压力定义及单位26

3.1.2　压力的几种表示方法26

3.2　弹性压力计27

3.2.1　弹性元件27

3.2.2　弹性元件在压力测量中的应用29

3.3　电阻式压力计31

3.3.1　应变效应和压阻效应的原理31

3.3.2　金属应变片与应变式压力传感器32

3.3.3　压阻元件和压阻式压力传感器33

3.3.4　电阻信号的测量电路34

3.4　电容式压力计41

3.4.1　电容传感器的原理41

3.4.2　电容式压力传感器42

3.4.3　电容信号的变送处理45

3.5　电感式压力计50

3.5.1　自感式传感器50

3.5.2　互感式差动传感器55

3.6　霍尔式压力计60

3.6.1　霍尔传感器的工作原理60

3.6.2　霍尔式压力计62

3.7　其他压力测量方法64

3.7.1　液柱式压力计64

3.7.2　压电式压力计66

3.7.3　振动式压力计69

3.8　压力表的选择、校验和安装72

3.8.1　压力仪表的选择72

3.8.2　压力仪表的校验73

3.8.3　压力表的安装74

思考题和习题75

第4章　物位测量77

4.1　浮力式液位计77

4.1.1　浮子式液位计77

4.1.2　浮筒式液位计79

4.2　静压式液位计81

4.2.1　静压法液位测量的原理81

4.2.2　压力式液位计81

4.2.3　差压式液位计82

4.3　电容式液位计85

4.3.1　非导电介质的液位测量85

4.3.2　导电介质的液位测量86

4.3.3　固体料位的测量87

4.4　非接触式物位测量87

4.4.1　辐射式物位计87

4.4.2　超声波物位计89

4.4.3　光电式物位计92

思考题和习题95

第5章　流量测量96

5.1　流量的定义和流体流动状态96

5.1.1　流量的定义96

5.1.2　流动状态与流量测量97

5.1.3　流体流动中的能量状态转换97

5.2　节流式流量计98

5.2.1　测量原理99

5.2.2　标准节流装置101

5.2.3　流量公式和参数的确定108

5.2.4 节流装置流量测量不确定度的估算113

5.2.5　标准节流装置的设计计算115

5.2.6　节流装置的安装122

5.3　动压式流量计125

5.3.1　靶式流量计125

5.3.2　挡板流量计128

5.3.3　动压管流量计129

5.3.4　皮托管和均压管130

5.4　浮子式流量计132

5.4.1　传感器的结构和测量原理132

5.4.2　浮子流量计的工作特性134

5.4.3　刻度换算134

5.4.4　金属管转子流量计135

5.5　电磁式流量计136

5.5.1　测量原理136

5.5.2　变送器的结构及特性137

5.5.3　变送器的信号处理138

5.5.4 电磁流量计的特点和注意事项142

5.6　离心式流量计143

5.6.1　测量原理144

5.6.2　弯管流量计的特性146

5.7　叶轮式流量计147

5.7.1　涡轮流量计的结构147

5.7.2　涡轮变送器的工作原理149

5.7.3　涡轮旋转信号的测量151

5.7.4　涡轮流量计的特点151

5.8　涡街式流量计152

5.8.1　应用卡曼漩涡测量的原理152

5.8.2　涡街流量计的结构153

5.8.3　涡街信号的检测154

5.8.4　涡街流量计的特点155

5.9　容积式流量计156

5.9.1　测量原理156

5.9.2　转子式容积流量计156

5.9.3　活塞式容积流量计158

5.9.4　其他形式的容积式流量计159

5.9.5　容积式流量计的特性161

5.9.6　容积式流量计的选型、安装和使用164

5.10　质量流量计165

5.10.1　量热式质量流量计166

5.10.2　科氏力流量计167

5.10.3　其他常用的直接式质量流量测量方法169

5.10.4　推导式质量流量测量方法171

5.11　超声波流量计173

5.11.1　传播速度法测量原理173

5.11.2　多普勒法测量原理175

思考题和习题176

第6章　温度测量178

6.1　概述178

6.1.1　温度测量方法178

6.1.2　温标178

6.1.3　温度测量仪表的分类180

6.2　膨胀式测温方法及仪表180

6.2.1　双金属温度计测温原理180

6.2.2　双金属温度计的结构181

6.3　热电偶温度计181

6.3.1　测量原理182

6.3.2　热电偶材料与结构185

6.3.3　热电偶冷端温度的处理方法191

6.3.4　热电偶测温线路及误差分析194

6.3.5　热电偶的安装196

6.4　热电阻温度计198

6.4.1　热电阻的测温原理198

6.4.2　热电阻材料与结构199

6.5　非接触式测温方法及仪表205

6.5.1　热辐射基本定理205

6.5.2　光学高温计207

6.5.3　光电高温计208

6.5.4　辐射温度计209

6.5.5　比色温度计211

6.6　温度测量新技术综述212

6.6.1　光纤测温技术212

6.6.2 半导体硅PN结温度传感器测温技术216

6.6.3　集成温度传感器217

6.6.4　石英振荡器温度传感器220

思考题和习题221

附录一　常用热电偶分度表222

附录二　常用热电阻分度表228

第7章　工业分析仪表232

7.1 概述232

7.1.1 工业分析仪表的概念及其应用232

7.1.2　工业分析仪表的分类232

7.1.3　工业分析仪表的组成233

7.1.4　成分分析仪器的主要性能指标234

7.2　热导式气体分析器235

7.2.1　热导分析的基本原理235

7.2.2　热导式气体分析器的检测器237

7.2.3　热导式气体分析器的检测桥路239

7.3　氧分析器241

7.3.1　热磁式氧分析器241

7.3.2　氧化锆氧分析器244

7.4 pH值的自动测量249

7.4.1　概述249

7.4.2　电极电位与原电池251

7.4.3　参比电极与指示电极254

7.5　湿度的自动测量259

7.5.1　湿度的表示方法259

7.5.2　干湿球湿度计260

7.5.3　露点式湿度计261

7.5.4　电解式湿度计262

7.5.5　电容式湿度计265

7.6　密度的自动测量265

7.6.1　浮力式密度计265

7.6.2　压力式密度计268

7.6.3　重力式密度计268

7.6.4　振动式密度计269

思考题和习题271

第3篇　检测系统显示仪表的构成及日新月异的测量技术第8章　测量显示仪表274

8.1　概述274

8.2　模拟显示仪表275

8.2.1　动圈式模拟显示仪表概述275

8.2.2　动圈仪表的组成和工作原理275

8.2.3　测量线路278

8.2.4 自动平衡显示仪表281

8.3　数字式显示仪表284

8.3.1 数字显示仪表与模拟式仪表的比较284

8.3.2　数字显示仪表的组成285

8.3.3　模数转换285

8.3.4　信号的标准化及标度变换290

8.3.5　非线性补偿290

8.3.6 数字式显示仪表的显示器件291

8.4　微机化检测仪表294

8.4.1　微机化仪表综述294

8.4.2　微机化仪表硬件295

8.4.3　微机化仪表软件299

8.4.4　微机化仪表标度变换和线性化300

8.4.5　微机化仪表实例分析301

8.5　虚拟仪器302

8.5.1　从传统仪器到虚拟仪器302

8.5.2　软件就是仪器303

8.5.3　虚拟仪器体系结构中的硬件组成304

8.5.4　虚拟仪器体系结构中的软件组成306

8.5.5　虚拟仪器的设计307

8.5.6　虚拟仪器的技术优势310

思考题和习题311

第9章 日新月异的测量技术及应用312

9.1　红外传感器原理及应用312

9.1.1　红外辐射的基本知识312

9.1.2　红外传感器的原理与结构313

9.1.3　红外传感器的应用313

9.2　仿生传感器316

9.2.1　综述316

9.2.2　视觉传感器316

9.2.3　听觉传感器317

9.2.4　触觉传感器317

9.2.5　接近觉传感器319

9.3　一体化测量技术320

9.3.1　综述320

9.3.2　一体化传感器结构模式320

9.3.3　三位一体传感器实例321

9.4　软测量技术322

9.4.1　概述322

9.4.2　软测量技术的实现步骤323

9.4.3　软测量技术的应用325

9.4.4　软测量技术的发展趋势325

9.5　网络化仪表及网络化传感器326

9.5.1 网络化仪表及网络化传感器概述326

9.5.2　基于现场总线技术的网络化仪表测控系统327

9.5.3 面向Internet的网络化仪表测控系统328

9.5.4　网络化传感器329

9.5.5　小结330

思考题和习题330