测量系统应用与设计 第5版PDF电子书下载

第1部分 一般概念 3

第1章 不同种类的测量仪器应用 3

1.1 为什么要研究测量系统 3

1.2 测量应用分类 4

1.3 计算机辅助机器和过程 7

1.4 结论 7

习题 7

参考文献 8

第2章 测量仪器的广义化结构和功能描述 10

2.1 仪器的功能元件 10

2.2 有源传感器和无源传感器 13

2.3 模拟和数字工作方式 15

2.4 归零法和偏移法 15

2.5 仪器和测量系统的输入-输出结构 16

干扰输入和修正输入的校正方法 19

2.6 结束语 28

习题 28

第3章 仪器的广义化性能特征 30

3.1 序言 30

3.2 静特性和静态标定 30

静态标定的意义 30

被测值与真值的关系 32

基本统计学知识 34

最小二乘标定曲线 40

标定精确度与安装精确度的关系 46

在总的系统精确度计算中组合元件误差 49

用实验试验米验证理论 53

测量误差对制造中质量控制决策的影响 54

静态灵敏度 56

计算机辅助标定和测量：多次回归 58

线性 63

阈值、噪声底限、分辨率、迟滞和死区 64

刻度可读性 67

跨度 67

广义静态刚度和输入阻抗：负载效应 68

关于静特性的结束语 76

3.3 动特性 77

测量系统的广义数学模型 77

动态响应分析的数字仿真方法 78

算子传递函数 79

正弦传递函数 80

零阶仪器 81

一阶仪器 82

一阶仪器的阶跃响应 84

一阶仪器的斜坡响应 89

一阶仪器的频率响应 91

一阶仪器的脉冲响应 94

二阶仪器 97

二阶仪器的阶跃响应 99

二阶仪器的有限斜坡响应 100

二阶仪器的斜坡响应 103

二阶系统的频率响应 103

二阶仪器的脉冲响应 104

空载时间元件 106

频率响应曲线的对数坐标图 107

一般形式的仪器对周期输入的响应 112

一般形式的仪器对瞬态输入的的响应 117

幅值调制信号的频谱 125

随机信号的特性 134

保证精确测量而对仪器传递函数提出的要求 146

使用计算机仿真选择传感器 149

动态数据的数字修正 152

测量系统参数的实验确定 152

动态条件下的负载效应 158

习题 161

参考文献 166

第2部分 测量装置 171

第4章 运动和尺寸的测量 171

4.1 概述 171

4.2 基本标准 171

4.3 相对位移：平动和转动 173

标定 173

电阻式电位计 175

电阻应变片 182

差动变压器 191

同步器和分解器 199

可变电感式和可变磁阻式传感器 202

涡流非接触式传感器 205

电容传感器 207

压电传感器 215

光电装置 221

照相成像技术和电子成像技术 236

光弹性、脆性涂层及莫尔条纹应力分析技术 241

位移-压力（喷嘴挡板）传感器 242

数字式位移传感器（平动式编码器和旋转式编码器） 247

超声波传感器 253

4.4 相对速度的测量——平动和转动 255

标定 255

采用位移电压信号的电微分得到速度 256

从测量的△x和△t得到平均速度 256

飞球（离心）机械角速度传感器 258

机械转数计数器和计时器 259

转速计编码器方法 259

基于激光的方法 260

雷达（微波）速度传感器 261

频闪法 262

平动速度传感器（动圈式传感器和动铁式传感器） 262

测量转速的直流测速计发电机 263

测量转速的交流测速计发电机 264

涡流托杯式测速计 265

4.5 相对加速度测量 266

4.6 地震式（绝对）位移传感器 266

4.7 地震式（绝对式）速度传感器 269

4.8 地震式（绝对式）加速度传感器（加速度计） 270

偏转型加速度计 271

零位平衡（伺服）式加速度计 278

用于惯性导航的加速度计 282

加速度计对试验物体的机械负载 282

激光多普勒振动计 282

4.9 振动传感器的标定 283

4.10 冲击传感器 286

4.11 摆式（重力参考式）角位移传感器 287

4.12 陀螺仪（绝对式）角位移和速度传感器 290

4.13 坐标测量机 301

4.14 表面光洁度测量 307

4.15 机器视觉 312

4.16 全球定位系统（GPS） 318

习题 319

参考文献 325

第5章 力、力矩和轴功率的测量 326

5.1 标准和标定 326

5.2 测力基本方法 327

5.3 弹性力传感器的特性 332

粘贴式应变片传感器 336

差动变压器式传感器 340

压电传感器 340

可变磁阻／调频振荡器数字系统 343

负载效应 344

5.4 矢量力和力矩分解为直角分量 345

5.5 转轴力矩测量 350

5.6 轴功率的测量（测功计） 355

5.7 陀螺力和陀螺力矩测量 357

5.8 振弦力传感器 357

习题 358

参考文献 361

第6章 压力和声的测量 362

6.1 标准和标定 362

6.2 压力测量的基本方法 364

6.3 静重压力计和流体压力计 364

流体压力计的动态特性 369

6.4 弹性传感器 376

6.5 振动缸和其他谐振传感器 388

6.6 体积和连接管的动态效应 389

液体系统，强阻尼，慢作用 389

液体系统，适度阻尼，快作用 391

管体积为室体积一小部分的气体系统 394

管体积与室体积具有可比性的气体系统 396

无限长管线压力探头 396

结论 397

6.7 压力测量系统的动态试验 397

6.8 高压测量 402

6.9 低压（真空）测量 403

膜片压力计 403

麦克劳压力计 405

努森压力计 406

动量传递（粘度）压力计 407

热导率压力计 407

电离压力计 410

双压力计技术 411

6.10 声测量 411

声级计 412

麦克风 414

电容麦克风的压力响应 417

声强 425

声发射 427

6.11 压力信号多路复用系统 427

6.12 其他专题 429

压力分布 429

压力计和传感器的过压保护 431

习题 431

参考文献 433

第7章 流量测量 434

7.1 局部流速的大小和方向 434

流体可视化 434

用皮托静压管测量的速度值 436

用偏航管、回转叶片和伺服球测量的速度方向 443

动态风矢量指示仪 446

热线和热膜风速计 447

热膜冲击管速度传感器 458

激光多普勒风速计（LDA） 459

7.2 总体积流率 462

标定和标准 462

定面积、变压降仪表（“阻塞”式仪表） 465

平均皮托管 474

恒压降、变面积仪表（转子流量计） 475

涡轮流量计 477

容积式流量计 480

计量泵 482

电磁流量计 483

阻力流量计 486

超声波流量计 486

涡街流量计 491

其他主题 493

7.3 总质量流率 495

体积流量计加密度测量 495

直接质量流量计 498

习题 504

参考文献 506

第8章 温度和热流测量 508

8.1 标准与标定 508

8.2 热膨胀法 513

双金属温度计 514

液体玻璃温度计 515

压力温度计 516

8.3 热电传感器（热电偶） 518

普通热电偶 524

参考结的考虑 526

特殊材料、结构和技术 528

8.4 电阻传感器 535

导电传感器（电阻温度计） 535

体半导体传感器（热敏电阻器） 540

8.5 结半导体传感器 543

8.6 数字温度计 546

8.7 辐射法 546

辐射原理基础 547

辐射探测器：热型和光子型 551

非斩波（直流）宽带辐射温度计 560

斩波（交流）宽带辐射温度计 564

斩波（交流）选带（光子）辐射温度计 565

自动零平衡辐射温度计 568

单色亮度辐射温度计（光学高温计） 568

二色辐射温度计 570

顶端黑体光纤辐射温度计 571

荧光光学温度测量 573

红外成像系统 574

8.8 流动流体温度测量问题 576

传导误差 576

辐射误差 578

速度效应 581

8.9 温度传感器的动态响应 584

温度传感器的动态补偿 587

8.10 热通量传感器 587

嵌块式（热量计）传感器 587

稳态或渐近线式传感器（高尔登应变片） 591

应用方面的考虑 592

习题 592

参考文献 594

第9章 其他量的测量 595

9.1 时间、频率和相角的测量 595

9.2 液位 601

9.3 湿度 606

9.4 化学成分 608

9.5 电流和功率测量 610

9.6 应用“观测器”测量一个物理系统中难接近的变量 612

9.7 传感器融合（互补滤波） 621

绝对角度测量 622

习题 626

参考文献 627

第3部分 数据的处理、传输和记录 631

第10章 处理、计算和补偿装置 631

10.1 电桥电路 631

10.2 放大器 635

运算放大器 636

仪器放大器 641

互导放大器和互阻抗放大器 644

噪声问题、屏蔽和接地 644

斩波放大器、斩波器稳定放大器和载波放大器 646

电荷放大器和阻抗转换器 647

结束语 649

10.3 滤波器 651

低通滤波器 651

高通滤波器 656

带通滤波器 656

带阻滤波器 657

数字滤波器 657

用于海洋学传感器的液压带通滤波器 660

用于加速度计的机械滤波器 661

统计平均滤波 662

10.4 积分和微分 663

积分 663

微分 664

10.5 动态补偿 670

10.6 定位系统 674

10.7 加减运算 681

10.8 乘除运算 682

10.9 函数的生成和线性化 685

10.10 幅值调制和解调 687

10.11 电压-频率转换器和频率-电压转换器 688

10.12 模-数转换器和数-模转换器；采样／保持放大器 688

10.13 信号和系统分析器（频谱分析器） 696

习题 699

参考文献 701

第11章 数据传输与仪器连接 702

11.1 模拟电压和电流信号的电缆传输 702

11.2 数字数据的电缆传输 705

11.3 光纤数据传输 706

11.4 无线电遥测技术 706

11.5 气动传输 711

11.6 同步位置转发器系统 711

11.7 滑环和旋转变压器 713

11.8 仪器连接 715

11.9 利用延时回放技术的数据存储（数据传输的另一种方法） 717

习题 718

参考文献 718

第12章 电压指示记录设备 719

12.1 标准和标定 719

12.2 模拟电压表和电位计 720

12.3 数字电压表和万用表 724

12.4 机电伺服类XT记录仪和XY记录仪 728

12.5 热阵式记录仪和数据采集系统 729

12.6 模拟和数字阴极射线示波器／显示器和液晶平板显示器 730

12.7 虚拟仪器 733

12.8 磁带和磁盘记录器／复现器 734

参考文献 738

第13章 PC机用数据采集系统 739

13.1 数据采集卡的基本特点 739

13.2 数据采集处理软件DASYLab 740

DASYLab功能模块 741

功能模块的列表和简单说明 742

13.3 DASYLab仿真例一 744

模拟传感器信号并记录信号对时间的关系 744

在选定的时间点停止实验 746

图表记录器选项 746

生成表格或列表 746

模拟和数字仪表 747

一些简单的数据处理操作 747

积分和微分 747

13.4 DASYLab仿真例二 748

运行演示 751

13.5 DASYLab仿真例三 753

运行示例 755

13.6 一个使用DASYLab的简单实际实验 757

第14章 用于微纳米技术的测量系统 764

14.1 微尺度传感器 765

14.2 微运动定位系统 767

14.3 颗粒仪器和净室技术 774

14.4 真空过程中的分压测量 781

14.5 晶片传送器用磁悬浮系统 789

14.6 扫描探针显微镜 794

参考文献 800