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目录 1

第一摩检测仪表基本原理和数学模型 1

§1-1引言 1

§1-2仪器仪表发展过程 2

§1-3检测系统的基本概念 4

1-3-1信息 4

1-3-2信号 6

1-3-3信息机器 7

1-3-4仪器仪表与系统 8

§1-4仪器仪表的模型 9

1-4-1仪器仪表模型的分类 9

1-4-2仪器仪表数学模型的作用 10

§1-5描述系统的变量与方程 11

1-5-1通过变量与跨越变量 11

1-5-2作用力变量与流动变量 12

1-5-3端口与端点方程 13

1-6-1物理元件的端口变量与能量关系 16

§1-6仪器仪表元件的分类与数学描述 16

1-6-2能量储存元件 17

1-6-3能量转换元件 24

1-6-4功率源 30

1-6-5相互连接元件 30

1-6-6控制元件 35

§1-7检测仪表的数学模型 38

1-7-1流体中的变换器 38

1-7-2磁电式变换器 40

1-7-3电阻丝应变变换器 41

1-7-4机电式电容变换器 44

1-7-5仪表变换器数学模型的作用 46

§1-8物理系统的辨识 48

1-8-1物理系统的数学模型 48

1-8-2物理系统辨识 49

第二章 一般机电系统的动力学方程 52

§2-1引言 52

2-2-1虚位移与能量守恒原理 53

§2-2应用虚位移和能量守恒原理求机电耦合系统的机械力 53

2-2-2一般机电耦合系统的机械力 58

2-2-3磁场耦合的机械力 64

2-2-4电场耦合的机械力 74

§2-3典型机电系统的运动方程 80

2-3-1磁场式电感变换器的动态特性 80

2-3-2电场式电容变换器的动态特性 89

2-3-3强迫运动的电磁变换器 96

第三章 一般机电系统的阻抗分析 106

§3-1电系统与机械系统的阻抗 106

3-1-1电系统与机械系统的相似性 106

3-1-2电系统的复数阻抗 110

3-1-3机械系统的复数阻抗 114

§3-2机电耦合系统的阻抗 130

3-2-1机电耦合系统的运动阻抗 130

3-2-2机电耦合系统的转移阻抗 137

3-3-1一般机电系统的互易性原理 139

§3-3机电系统的互易性定理 139

3-3-2应用拉格朗日方程分析机电系统的互易关系 142

3-3-3机电耦合系统的等效电路 148

§3-4机电变换器的电阻抗分析 153

3-4-1由电网络输入端求机械系统参数 153

3-4-2互易定理在变换器标定中的应用 157

第四章 电参数的转换 160

§4-1电参数转换电路的作用与要求 160

4-1-1引言 160

4-1-2转换电路的电压灵敏度 161

4-1-3转换电路的功率灵敏度 162

§4-2直流不平衡电桥 164

4-2-1引言 164

4-2-2直流不平衡电桥的误差 165

4-2-3电压灵敏度与参数的选择 167

4-2-4功率灵敏度与参数的选择 169

§4-3交流不平衡电桥 175

4-3-1引言 175

4-3-2电压灵敏度与参数的选择 176

4-3-3功率灵敏度与参数的选择 181

4-3-4差动变压器输出的电桥电路 187

§4-4直流平衡电桥和交流平衡电桥 193

4-4-1直流平衡电桥 193

4-4-2交流平衡电桥 194

第五章 直线位移的检测 196

§5-1电感式位移变换器 196

5-1-1电感式变换器的一般特性 196

5-1-2变磁阻式变换器 198

5-1-3电感式变换器的转换电路 202

5-1-4差动变压器式位移变换器 210

§5-2电容式位移变换器 216

5-2-1电容式变换器的一般特性 216

5-2-2电容式变换器的灵敏度和线性度 218

5-2-3电容式变换器的转换电路 222

§5-3电阻式位移变换器 226

5-3-1电阻式变换器的一般特性 226

5-3-2电阻式位移变换器的分辨力和线性度 229

5-3-3电阻式变换器的负载效应 232

§5-4感应同步器位移检测装置 237

5-4-1引言 237

5-4-2旋转变压器的工作原理 238

5-4-3直线感应同步器的工作原理 240

5-4-4鉴幅型位移检测系统 243

5-4-5鉴相型位移检测系统 249

§5-5光栅位移检测装置 252

5-5-1光栅的工作原理 252

5-5-2光栅位移－电信号的转换 253

5-5-3光栅模拟信号－数字信号转换 255

第六章 角位移的检测 259

§6-1自整角机角位移检测系统 259

6-1-1微型同步机 259

6-1-2自整角机发送机特性 260

6-1-3同步控制变压器 262

6-1-4自整角机接收机 264

6-1-5差动同步发送机和接收机 266

6-2-1正弦、余弦旋转变压器基本原理 268

§6-2旋转变压器角位移检测装置 268

6-2-2旋转变压器的运算装置 269

6-2-3用旋转变压器作角位移变换 272

§6-3轴角数字编码器 275

6-3-1引言 275

6-3-2增量编码器 277

6-3-3数字代码原理 279

6-3-4二进制码编码器 282

6-3-5循环码编码器 284

6-3-6用V形电刷编码器消除非单值性 289

6-3-7磁性轴角编码器 291

第七章 应变、力、载荷和力矩的检测 294

§7-1力检测系统的动态特性 294

7-1-1力检测系统的运动方程 294

7-1-2力检测系统的动态响应 295

§7-2应变变换器 300

7-2-1电阻丝应变变换器原理与特性 300

7-2-2电阻丝应变变换器的灵敏度与线性度 303

7-2-3电组丝应变变换器的工作电流 307

7-2-4半导体应变变换器 309

§7-3弹性元件力变换器 315

7-3-1弹性杆轴向载荷变换器 315

7-3-2弹性环力变换器 317

7-3-3悬臂梁式力变换器 321

7-3-4力矩变换器 323

7-3-5弹性元件的非理想特性 325

7-4-1压磁式变换器的基本原理 328

§7-4压磁式变换器 328

7-4-2压磁式变换器的机械结构 330

7-4-3压磁式变换器的电路与输出特性 331

7-4-4载荷分布的影响 333

§7-5压电晶体变换器 334

7-5-1压电效应原理与压电晶体材料 334

7-5-2压电晶体变换器的一般特性 340

7-5-3压电晶体变换器灵敏度与动态响应 343

§8-1引言 347

第八章 转动速度的检测 347

§8-2模拟式转动速度变换器 348

8-2-1交流测速发电机 348

8-2-2直流测速发电机 351

8-2-3电容式转速变换器 354

8-2-4变磁阻式转速变换器 358

8-2-5磁敏式转速变换器 362

8-2-6涡流式转速变换器 365

§8-3数字式转动速度变换器 367

8-3-1数字式转速检测系统 367

8-3-2频闪式转速仪 368

8-3-3光电数字式转速检测系统 369

8-3-4霍尔转速变换器 372

§8-4特殊转速的检测方法 376

8-4-1低转速高精度检测系统 376

8-4-2稳速直流机与同步机的瞬时速度的检测 378

§9-1引言 380

第九章 振动、速度和加速度的检测 380

§9-2振动系统的动态特性 381

9-2-1振动振幅变换器特性 381

9-2-2速度变换器特性 386

9-2-3加速度变换器特性 386

9-2-4加速度变换器的动态误差 387

§9-3振动加速度变换器 391

9-3-1应变式加速度变换器 391

9-3-2压电晶体加速度变换器 394

§9-4单方向加速度变换器 397

9-4-1振弦丝加速度变换器 397

9-4-2摆式加速度变换器 399

§9-5高精度加速度变换器 404

9-5-1在惯性导航系统中使用高精度加速度变换器的必要性 404

9-5-2利用伺服方法做高精度加速度变换器 406

9-5-3加速度积分与准确度 412

9-5-4摆式陀螺加速度变换器 414

9-5-5双积分加速度变换器 417

§10-1引言 421

第十章 流体压力的检测 421

§10-2流体压力的敏感元件 422

10-2-1弹簧管 422

10-2-2波登管 422

10-2-3圆形弹性膜片 424

§10-3电容式压力变换器 427

10-3-1膜片电容压力变换器 427

10-3-2差动式电容压力变换器 431

10-4-1差动变压器式压力变换器 433

§10-4电感式压力变换器 433

10-4-2扭臂式变磁阻压力变换器 434

§10-5应变式压力变换器 436

10-5-1应变片式压力变换器 436

10-5-2应变丝式压力变换器 439

§10-6光电式压力变换器 439

10-6-1光电变换原理 439

10-6-2光敏元件差动输出电路 440

10-7-1力平衡式压力变换器原理 443

§10-7力平衡式压力变换器 443

10-7-2变换器的动态特性 444

§10-8膜片压力变换器在流体中的动态特性 448

10-8-1流体的传输特性 448

10-8-2流体对膜片动态特性的影响 449

§10-9数字式振动筒压力变换器 452

10-9-1振动筒压力变换器工作原理 452

10-9-2变换器输出信号的转换 454

10-9-3变换器振动系统的特性 456

§10-10振弦丝压力变换器 460

第十一章 流量的检测 464

§11-1引言 464

§11-2差压流量计 465

11-2-1皮托管 465

11-2-2文丘里管 466

11-2-3差压孔板 468

11-2-4力平衡式差压流量计 470

§11-3转子流量计 472

§11-4靶式流量计 474

§11-5电磁流量计 476

11-5-1电磁流量计的工作原理 476

11-5-2电磁流量计转换电路 477

11-5-3电磁流量计的特点 478

§11-6容积流量计 479

11-6-1椭圆齿轮流量计的工作原理 479

11-6-2椭圆齿轮流量计的读数方式及转换电路 481

§11-7涡轮流量计 483

11-7-1涡轮流量计的工作原理 483

11-7-2涡轮流量计的结构与转换电路 484

§11-8旋涡流量计 485

11-8-1卡尔曼旋涡 485

11-8-2卡尔曼旋涡流量计 488

11-8-3流体旋涡流的进动 491

11-8-4旋进式旋涡流量计 495

11-9-1引言 498

§11-9超声流量计 498

11-9-2超声流量计的工作原理 499

11-9-3血液流量测量 504

§11-10激光流速计 507

11-10-1多普勒效应原理 507

11-10-2激光流速检测系统 510

§11-11核磁共振流量计 514

11-11-1核磁共振原理 514

11-11-2核磁共振流量计结构 519

第十二章 温度的检测 520

§12-1热电偶温度计 520

12-1-1热电偶的工作原理 520

12-1-2热电偶自由端温度变化引起的误差及其补偿 522

12-1-3热电偶的材料 525

12-1-4热电变换元件的动态特性 530

§12-2热电阻温度计 534

12-2-1金属丝热电阻温度计 534

12-2-2半导体热电阻温度计 539

12-3-1石英谐振器的温度系数 542

§12-3线性石英温度计 542

12-3-2石英晶体的频率－数字转换 543

§12-4声速测温装置 544

12-4-1声速测温工作原理 544

12-4-2声速测温的误差 545

12-4-3声速测温装置及其应用 546

§13-1红外辐射原理 548

13-1-1红外频谱 548

第十三章 光学高温计和红外辐射探测 548

13-1-2辐射能量的术语 549

13-1-3绝对黑体模型与辐射定律 550

§13-2光学高温计 555

13-2-1光学高温计 555

13-2-2光电高温计 557

13-2-3双色高温计 559

§13-3光学调制及其用途 561

13-3-1光学调制器的作用 561

13-3-2用光学调制盘进行背景过滤 562

13-3-3用光学调制盘探测目标方位信息 564

§13-4红外辐射探测器 567

13-4-1红外辐射通量的探测 567

13-4-2红外辐射调制系统与转换电路 569

13-4-3卫星姿态控制用的红外地平仪 570

§13-5红外辐射探测器的最佳设计 573

§14-1什么是噪声 582

14-1-1噪声与噪声电压 582

第十四章 噪声和干扰 582

14-1-2几种主要的噪声 583

§14-2噪声的指标与检测 588

14-2-1等效噪声带宽 588

14-2-2噪声指数 590

14-2-3噪声的检测 591

§14-3关于接地问题 592

14-3-1地线及其重要性 592

14-3-2检测系统的干扰及其抑制 594

主要参考文献 601