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第1章　测试技术基础1

1.1　测试技术概述2

1.1.1 测试的目的和意义2

1.1.2　测试系统的组成及特点2

1.1.3　测量方法及其分类3

1.2　测量误差分析4

1.2.1　误差的基本概念4

1.2.2　误差分类6

1.2.3　误差处理6

1.3　测量不确定度及其评定15

1.3.1 测量不确定度的概念15

1.3.2　测量不确定度的评定16

1.4　测量仪器仪表的技术指标19

1.4.1　测量装置的基本性能19

1.4.2　仪器的静态特性20

1.4.3　仪器的动态指标21

1.5　实验数据处理26

1.5.1　列表法26

1.5.2　图示法26

1.5.3　经验公式法26

1.5.4　直线拟合26

思考与练习29

第2章　传感器30

2.1　概述31

2.1.1　传感器31

2.1.2　传感器的分类31

2.1.3　传感器的发展趋势31

2.2　电参数型传感器32

2.2.1 电阻应变式传感器32

2.2.2　电感式传感器33

2.2.3　电容式传感器38

2.3　磁电式传感器41

2.3.1　磁电感应式传感器41

2.3.2　霍尔式传感器42

2.4　压电式传感器43

2.4.1　压电效应与压电材料43

2.4.2　压电式传感器45

2.5　光电式传感器45

2.5.1　光电效应和光电器件45

2.5.2　光纤传感器49

2.6　其他传感器52

2.6.1　超声波传感器52

2.6.2　红外传感器53

2.6.3　半导体传感器54

2.6.4　数字传感器56

2.6.5　智能传感器59

思考与练习60

第3章　温度测量61

3.1　概述62

3.1.1　温度的概念62

3.1.2　温标62

3.1.3　温度测量的方法64

3.2　膨胀式温度计66

3.2.1　玻璃液体温度计66

3.2.2　压力式温度计66

3.2.3　双金属温度计68

3.3　热电偶温度计69

3.3.1　热电偶工作原理69

3.3.2　热电偶基本定律71

3.3.3　热电偶冷端处理和补偿73

3.3.4　热电偶的实用测温电路75

3.3.5　热电偶的检定和测温误差分析76

3.3.6　热电偶的选择、使用和安装77

3.4　热电阻温度计79

3.4.1　测温原理79

3.4.2　热电阻的特点80

3.4.3　热电阻的分类80

3.4.4　热电阻的结构80

3.4.5　金属热电阻温度计82

3.4.6　热敏电阻83

3.4.7　其他热电阻84

3.4.8　热电阻的使用和误差分析85

3.5　辐射测温技术及仪表85

3.5.1　辐射基本概念86

3.5.2　辐射测温的基本方法87

3.5.3　辐射测温仪表分类及性能88

3.6　其他测温技术89

3.6.1　光导纤维测温技术89

3.6.2　集成温度传感器测温技术92

3.6.3　石英测温技术93

3.6.4　超声波测温技术93

思考与练习94

附录　标准热电偶和热电阻分度表94

第4章　压力测量99

4.1　概述100

4.1.1　压力的定义与单位100

4.1.2　压力测量的主要方法101

4.2　液柱式压力计102

4.2.1　∪形管压力计103

4.2.2　单管压力计103

4.2.3　微压计104

4.3　弹性式压力计104

4.3.1　弹性元件和特性105

4.3.2　测量原理107

4.3.3　弹性式压力计107

4.3.4　弹性压力计的误差109

4.4　电气式压力计109

4.4.1　电阻式压力计109

4.4.2　压电式压力计113

4.5　负荷式压力计114

4.5.1　活塞式压力计115

4.5.2　浮球式压力计116

4.6　其他压力检测方法117

4.6.1　弹性振动式压力计117

4.6.2　压磁式压力计118

4.6.3　真空计118

4.7　压力仪表的选择与安装118

4.7.1　压力仪表的选择118

4.7.2　压力仪表的安装和使用120

4.8　压力仪表的标定121

思考与练习122

第5章　流量测量124

5.1　概述125

5.2　节流式差压流量计126

5.2.1　标准节流装置126

5.2.2　标准节流装置的流量公式和参数133

5.2.3　流量测量的不确定度估计135

5.3　转子式流量计138

5.3.1　工作原理与流量公式138

5.3.2　转子流量计的示值换算140

5.3.3　转子流量计的特性141

5.3.4　转子流量计的选择、安装和使用142

5.4　靶式流量计143

5.4.1　工作原理和流量方程式144

5.4.2　流量换算144

5.4.3　影响流量系数的因素145

5.4.4　靶式流量计的分类与结构145

5.4.5　靶式流量计的适用场合与安装使用要求148

5.4.6　校验装置149

5.5　涡轮流量计149

5.5.1　涡轮流量计的结构原理150

5.5.2　涡轮流量传感器的分类与应用152

5.5.3　涡轮流量计的特点和使用注意事项153

5.6　电磁流量计154

5.6.1　电磁流量计的工作原理154

5.6.2　电磁流量计的结构155

5.6.3　电磁流量计的特点和分类158

5.6.4　电磁式流量计的安装与使用158

5.7　涡街流量计160

5.7.1　工作原理160

5.7.2　结构与分类161

5.7.3　涡街流量计的特点162

5.7.4　涡街流量计的选型和安装使用163

5.8　超声波流量计165

5.8.1　测量原理165

5.8.2　超声波流量计简介168

5.8.3　安装使用注意事项170

思考与练习172

第6章　液位测量173

6.1　概述174

6.2　差压式液位测量方法174

6.2.1 工作原理174

6.2.2　差压式液位计的安装方式175

6.2.3　吹气式液位测量系统175

6.3 电容式液位测量方法176

6.3.1 电容式液位计的基本原理176

6.3.2　导电液体的电容式液位计176

6.3.3　非导电液体的电容式液位计177

6.4　电阻式液位测量方法178

6.4.1　电接点液位计178

6.4.2　热电阻液位计179

6.5　光纤式液位测量方法180

6.5.1　全反射型光纤液位计180

6.5.2　浮沉式光纤液位计181

6.6　液位计的选择182

思考与练习183

第7章　物质成分分析184

7.1　氧含量测量185

7.1.1　磁式氧分析仪185

7.1.2　氧化锆氧分析仪191

7.2　色谱法测量气体成分194

7.2.1　色谱法概述194

7.2.2　色谱法基本工作原理194

7.2.3　气相色谱仪195

7.2.4　色谱仪的使用注意事项198

7.3　红外光谱法测量气体成分198

7.3.1　理论基础199

7.3.2　红外线气体分析仪类型及工作原理200

7.3.3　主要结构元件202

7.4　化学发光法测量氮氧化物浓度204

7.4.1　化学发光机理205

7.4.2　氮氧化物的测量原理205

思考与练习207

第8章　气流速度和方向测量209

8.1　测压管速度测量方法210

8.1.1　测速原理210

8.1.2　测压装置211

8.1.3　动压管的标定212

8.2　热线风速仪213

8.2.1　基本构造214

8.2.2　工作原理与热线方程214

8.2.3　热线风速仪的动态特性217

8.2.4　热线风速仪的方向特性217

8.2.5　热线风速仪的标定218

8.3　激光多普勒测速技术219

8.3.1 工作原理219

8.3.2　激光多普勒测速光学系统220

8.3.3　激光多普勒测速信号处理系统224

8.4　气流流动方向测量与复合测压管225

8.4.1　平面气流方向的测量225

8.4.2　空间气流方向的测量228

思考与练习230

第9章　振动和噪声测量231

9.1　概述232

9.2　振动测量233

9.2.1　振动理论基础233

9.2.2　振动的激励与激振器236

9.2.3　测振传感器及其应用239

9.2.4　振动测量仪器245

9.2.5　振动测试系统实例247

9.3　噪声测量248

9.3.1　噪声测量的主要参数248

9.3.2　噪声的分析与评价250

9.3.3　噪声测量仪器254

9.3.4　噪声测量方法256

9.3.5　噪声测量实例260

思考与练习260

第10章　转速、转矩和功率测量262

10.1　基本概念263

10.1.1　转速263

10.1.2　转矩263

10.1.3　功率264

10.1.4　机械特性和负载特性264

10.2　转速测量265

10.2.1　概述265

10.2.2　模拟型转速计266

10.2.3　数字型转速计268

10.2.4　闪频测速计272

10.3　转矩测量273

10.3.1　扭变传递法273

10.3.2　力矩平衡法和能量平衡法280

10.3.3　转矩测量方法的选择284

思考与练习284

第11章　压缩机运动规律测试286

11.1　气阀运动规律的测试287

11.1.1　概述287

11.1.2　阀片位移的测量288

11.1.3　测试中的其他问题294

11.2　压缩机指示图的录取297

11.2.1　概述297

11.2.2　压电式指示器298

11.2.3　指示图的整理计算299

思考与练习300

第12章　过程设备质量检验301

12.1　概述302

12.1.1　过程设备质量与安全302

12.1.2　设备质量检验的依据302

12.1.3　设备质量检验的方法304

12.1.4　设备质量检验的形式和期限305

12.1.5　设备检验前的准备307

12.2　设备残余应力的测量308

12.2.1　残余应力的概念308

12.2.2　盲孔测试法309

12.2.3　X射线衍射测试法311

12.2.4　其他测试法简介313

12.3　无损检测技术315

12.3.1　无损检测概况315

12.3.2　射线检测技术316

12.3.3　超声波检测技术328

12.3.4　磁粉检测技术339

12.3.5　渗透检测技术345

12.3.6　涡流检测技术350

12.3.7　无损检测技术的选择和应用352

12.4　压力容器的压力试验357

12.4.1　耐压试验357

12.4.2　泄漏试验359

12.5　设备质量检验综合案例362

附录　常用无损检测技术标准一览表364

思考与练习365

第13章　计算机测试系统366

13.1　计算机测试系统的结构367

13.1.1　计算机测试系统中的“计算机”367

13.1.2　计算机在测试系统中的作用369

13.1.3　计算机测试系统的体系结构370

13.1.4　计算机测试系统的性能表征373

13.2　前向通道的组成374

13.2.1　传感器信号调理374

13.2.2　多路信号的采样与保持381

13.2.3　模数转换器388

13.3　信号的采样与截断392

13.3.1　采样定理392

13.3.2　窗函数394

13.4　计算机测试系统的设计396

13.4.1　计算机测试系统设计方法396

13.4.2　空压机性能综合测试系统397

13.4.3　水泵性能综合测试系统401

思考与练习403

第14章　检测领域新技术及其进展404

14.1　检测领域新概念405

14.1.1　软测量技术405

14.1.2　测试可视化405

14.2　传感器技术新进展407

14.2.1　智能传感器407

14.2.2　多传感器数据融合408

14.2.3　现场总线仪表409

14.2.4　无线测量技术410

14.3　虚拟仪器技术411

14.3.1　虚拟仪器的硬件系统411

14.3.2　虚拟仪器的软件系统412

14.3.3　虚拟仪器的应用与发展413

思考与练习414

参考文献415