计量测试技术手册 第5卷 力学 2 测力 硬度 振动 冲击 转速PDF电子书下载

目录 1

第1篇力值计量测试 1

第1章概述 1

1 力的概念和力值计量的意义 1

1.1力的概念和单位 1

1.2力值计量测试的意义和任务 1

2 力的测量方法和分类 2

2.1测力的原理和方法 2

2.2力及力值计量的分类 3

3静态力的测量 4

3.1静态力测量及其分类 4

3.2拉伸（拉向）力的测量和拉伸试验 4

3.3压缩（压向）力的测量和压缩试验 5

3.4弯曲试验 6

3.5扭转试验 6

3.6剪切试验 6

3.7蠕变试验 6

4.1动态力的测量及其分类 7

4动态力的测量 7

4.1冲击现象的描述 （58 7

3.10多分量力的测量 7

3.8持久试验 7

3.9松弛试验 7

4.2疲劳试验 8

4.3冲击试验 8

1 应变式测力传感器 9

1.1电阻应变效应和电阻应变计 9

第2章测力传感器的原理及其校准 9

1.2弹性体 12

1.3工作原理和测量电路 15

2压磁式测力传感器 18

2.1压磁效应 18

2.2工作原理 18

2.3压磁元件 19

2.4测量电路 20

3压电式测力传感器 21

3.1压电效应 21

3.2结构特点 23

3.3测量电路 23

4.1工作原理 24

4 振弦式测力传感器 24

4.2振弦的激发 25

4.3非线性的改善 25

4.4测量电路 26

5 陀螺式测力传感器 26

5.1陀螺仪原理 26

5.2结构特点和测量方法 27

6其他形式的传感器 27

7测力传感器的校准方法 28

7.1传感器的评定方法 28

7.2传感器的试验方法 31

7.4校准方法 33

7.3校准设备和仪表 33

1.1静负荷试验机 36

第3章试验机分类 36

1金属材料试验机 36

1.2动负荷试验机 37

2 非金属材料试验机 37

3摩擦、磨损与工艺试验机 37

第4章金属材料试验机 38

1液压式试验机 38

1.1 WE-A系列液压万能试验机 38

1.2 WE-B系列液压万能试验机 42

1.3 WEW系列液压万能试验机 43

2机械式万能试验机 45

2.1结构与工作原理 45

2.2主要技术参数 45

2.3使用与维护 46

3 电子万能试验机 47

3.1试验机结构与工作原理 47

3.2试验机主要技术参数与规格 49

3.3试验机的使用与维护 50

4 蠕变试验机、持久强度试验机 52

4.1蠕变试验机种类 52

4.2蠕变试验机结构与工作原理 52

4.3试验机安装、调试与使用 56

5冲击试验机 56

5.1摆锤冲击试验机工作原理 57

5.2摆锤冲击试验机结构 57

5.3试验机的使用与维护 60

5.4落锤冲击试验机 60

6疲劳试验机 63

6.1疲劳试验机分类 63

6.2电液伺服疲劳试验机 64

6.3电磁谐振型高频拉压疲劳试验机 68

6.4机械式弯曲疲劳试验机 71

6.5弯扭复合疲劳试验机 74

7扭转试验机 76

7.1 NJ-100型扭转试验机 76

7.2线材扭转试验机 78

8 弹簧试验机 80

8.1弹簧拉压试验机 80

8.2扭转弹簧试验机 81

8.3弹簧高频疲劳试验机 83

9.2试验机结构 85

9三轴试验机 85

9.1试验机工作原理 85

9.3操纵台 88

9.4试验机主要技术参数 88

9.5试验机安装、使用与维护 89

10 大型结构试验机 89

10.1大型结构试验机主机结构原理 89

10.2液压控制系统 90

10.3测量装置 90

10.4主要技术参数（以岛津30 000kN 92

试验机为例） 92

11摩擦磨损试验机 93

11.1柱销－圆板式摩擦磨损试验机 94

11.2四球式长时抗磨损试验机 96

11.3万能摩擦磨损试验机 98

12.1介质腐蚀试验机种类 100

12.2介质腐蚀试验机组成与结构 100

12介质腐蚀试验机 100

12.3试验机安装与调整 102

12.4试验机使用与维护 102

12.5其它几种腐蚀试验装置 102

13杯突试验机 103

第5章非金属材料试验机 105

1橡胶材料试验机 105

1.1橡胶拉伸试验机 105

1.2电子式拉力试验机 106

1.3橡胶疲劳试验机 107

1.4屈挠龟裂试验机 108

1.5扭转疲劳生热试验机 108

1.6橡胶松弛试验机 108

1.7橡胶万能摩擦、磨损试验机 110

2塑料试验机 111

2.1双轴向电子拉伸试验机 111

2.2塑料应力松弛试验机 113

2.3流变仪 115

2.4毛细管流变仪 116

3.1纸张象限秤（仪） 119

3 纸与纸板试验机 119

3.3纸张平滑度测定仪 120

3.2纸张厚度测定仪（厚度计） 120

3.4纸张、纸板抗张强度试验机 122

3.5纸与纸板耐破度测定仪 123

3.6纸张撕裂度测定仪 124

3.7电动耐折度测定仪 125

3.8纸板戳穿强度测定仪 126

4砖瓦试验机 127

5 纤维与复合材料试验机 129

5.1纤维与复合材料试验机种类 129

5.2多功能纤维电子强伸仪 130

6液压式木材万能试验机 132

6.1试验机工作原理与结构 132

6.4操作与维护 134

6.3安装与试车 134

6.2试验机主要技术参数 134

7涂料、油墨试验机 135

7.1粘度计 135

7.2流动度测定器 135

7.3粒度测定器 136

7.4覆盖能力测定器 136

7.5涂膜厚度测定器 136

7.6涂膜干燥时间测定器 137

7.7附着力测定器 137

7.8漆膜冲击器 137

7.10涂膜硬度计 138

7.9磨损试验器 138

8 水泥与混凝土试验机 139

8.1水泥试验机 139

8.2混凝土试验机 140

8.3电动抗折仪 141

9土壤试验机 142

9.1土工用土壤力学性能试验方法 142

9.2单面剪切试验仪 142

9.4三轴压缩试验机 144

9.3无侧限抗压强度试验仪 144

9.5特种剪切试验仪 145

10岩石试验机 145

10.1岩石试验方法与岩石试验机 146

10.2岩石蠕（流）变仪 146

10.3典型产品的技术参数 148

第6章力值的复现及其传递 149

1 力值计量器具的检定 149

1.1力值计量器具的分类 149

1.2力值检定的不确定度要求 149

1.3力值检定的环境要求 149

1.4力值检定的过程和步骤 150

1.5力值检定中的寄生效应和重叠效应 150

1.6力值计量器具检定系统 150

2力基准机和力标准机 152

2.1静重式力基、标准机 152

2.2杠杆式力标准机 152

2.3液压式力基、标准机 153

2.4叠加式力标准机 155

3.3光学式标准测力仪 156

3.4水银箱式标准测力仪 156

3.2百分表式标准测力仪 156

3标准测力仪 156

3.1电阻应变式标准测力仪 156

4 扭矩基、标准机和标准扭矩仪 157

4.1扭矩基、标准机 157

3.5多分量测力仪 157

4.2扭矩仪和标准扭矩仪 158

4.3扭矩扳子和扭矩扳子检定仪 158

4.4转矩测量装置 158

5.1摆锤式基、标准冲击机 159

5.2标准冲击块 159

冲击块 159

5 摆锤式基、标准冲击机和标准 159

附录 160

附录1 国家计量检定规程目录 160

附录2 国家计量检定系统目录 161

附录3 国家计量技术规范目录 161

附录4 国家计量基准、标准操作 161

技术规范目录 161

附录5 国际法制计量组织国际建议 161

目录 161

参考文献 162

2.3高效率 163

第7章概述 163

3 硬度计量测试工作的现状与发展 163

2.4可比性 163

第2篇硬度计量测试 163

2.2易行性 163

2.1非破坏性 163

2硬度试验的特点和应用 163

1硬度与硬度试验 163

3.1硬度试验全过程自动化 164

3.2在线自动测量 164

3.3非金属材料硬度测量 164

3.4发展硬度检定测试技术，加强硬度 164

量值管理 164

4硬度量值检定系统 164

第8章布氏硬度试验及硬度计 165

1布氏硬度试验法 165

1.1布氏硬度试验及其应用 165

1.2布氏硬度试验误差分析 170

2布氏硬度计 188

2.1普通布氏硬度计 188

2.2光学布氏硬度计 192

2.3 HBZ-3000A型自动布氏硬度计 193

第9章洛氏和表面洛氏硬度试验及硬度计 198

1 洛氏硬度试验法及其应用 198

1.1洛氏硬度试验 199

1.2表面洛氏硬度试验法及其应用 201

1.3洛氏及表面洛氏硬度试验误差分析 204

2 洛氏硬度计 209

2.1普通洛氏硬度计 209

2.2电动洛氏硬度计 212

2.3光学布洛维硬度计 214

2.4HRS-150型数显洛氏硬度计 216

2.5 CSS-144型微机自动洛氏硬度计 218

2.6HSRU-45型光学表面洛氏硬度计 221

第10章维氏和显微硬度试验及硬度计 223

1 维氏硬度试验法及其应用 223

1.1维氏硬度试验 223

1.2显微硬度试验 227

1.3显微维氏硬度试验 227

1.4努普硬度试验 230

1.5维氏及显微硬度试验误差分析 232

2 维氏与显微硬度计 236

2.1 HV-5型小负荷维氏硬度计 236

2.2 HV-120型维氏硬度计 238

2.3 HX-200型显微硬度计 240

2.4 HX-1000型、HXD-1000型显微 242

硬度计 242

第11章 肖氏与里氏硬度试验及硬度计 248

1 肖氏与里氏硬度试验 248

1.1肖氏硬度试验 248

1.2里氏硬度试验 251

2 肖氏、里氏及超声硬度计 263

2.1 HS-19A型肖氏硬度计 263

2.2里氏硬度计 264

2.3 HRS-1型超声硬度计 268

第12章非金属硬度试验及硬度计 273

1 非金属硬度试验 273

1.1塑料洛氏硬度试验 273

1.2塑料球压痕硬度试验 276

1.3邵氏硬度试验 277

1.4橡胶国际硬度试验 279

1.6巴克尔硬度试验 283

1.5赵氏硬度试验 283

2非金属硬度计 285

2.1 P.HBI-62.5A型、P.HBI-98A型 285

塑料球压痕硬度计 285

2.2 XHA型小负荷橡胶硬度计 286

2.3 XHS型邵氏橡胶硬度计 287

1.1洛氏及表面洛氏金刚石压头 290

1 金刚石压头 290

第13章 金刚石压头和标准硬度块 290

1.2金刚石圆锥体压头的检验 291

1.3维氏及显微维氏金刚石压头 293

1.4努普压头 295

2 球压头 295

3标准硬度块 296

3.1制造要求 296

3.2硬度特性 297

基准装置 300

1.1检定系统框图 300

1 布氏硬度计量器具检定系统与 300

国家基准装置 300

第14章硬度计量器具检定系统与 300

1.2计量基准器具 301

1.3计量标准器具 301

1.4工作计量器具 301

1.5基准布氏硬度计 302

2 金属洛氏硬度计量器具检定系统 302

及基准装置 302

2.3计量标准器具 303

2.2计量基准器具 303

2.1检定系统框图 303

2.4工作计量器具 304

2.5洛氏硬度基准装置 304

3 金属表面洛氏硬度计量器具检定 305

系统及基准装置 305

3.1检定系统框图 305

3.2计量基准器具 306

3.3计量标准器具 306

3.4工作计量器具 307

3.5表洛硬度基准装置 307

4.1检定系统框图 308

基准装置 308

4 维氏硬度计量器具检定系统及 308

4.3计量标准器具 309

4.4工作计量器具 309

4.5维氏硬度基准装置 309

4.2计量基准器具 309

5 显微硬度计量器具检定系统及 311

基准装置 311

5.1检定系统框图 311

5.2计量基准器具 311

5.5显微硬度基准装置 312

5.4工作计量器具 312

5.3计量标准器具 312

6 肖氏硬度（D标尺）计量器具 313

检定系统及基准装置 313

6.1检定系统框图 313

6.2计量基准器具 314

6.3计量标准器具 314

6.4工作计量器具 315

6.5肖氏硬度基准装置 315

附录2 国家计量检定系统目录 316

附录1 国家计量检定规程目录 316

附录 316

附录5 国际法制计量组织国际建议 317

目录 317

附录3 国家计量技术规范目录 317

技术规范目录 317

附录4 国家计量基准、副基准操作 317

参考文献 318

2.1录波比较法 319

2.2李沙育图形法 319

第3篇振动、冲击计量与测试 319

第15章概述 319

1 振动参数的测量 319

2振动频率的测量 319

2.3频闪法 320

2.4频率计法 321

2.5机械测频法 323

3相位的测量 323

3.1示波器测量法 323

3.2电压表测量相移法 325

3.3数字相位计法 326

4振动幅值的电测量 327

4.1电压参数的三值转换 327

4.2电压表测量振动波形的误差 327

5 振动位移幅值的测量 331

5.2直读式光学测振法 333

5.1机械式测振仪 333

5.3激光干涉位移测量法 335

6振动速度的测量 343

6.2非电量测速法 346

6.3互换测速法 346

6.4平均速度测量法 346

6.1加速度积分测速法 346

6.S相关测速法 347

6.6多普勒效应测速法 349

6.7空间滤波器测速法 354

7振型的测定 356

7.1砂型法 357

7.2探针法 357

7.3激光全息摄影法 357

7.4传感器逐点读数测定法 357

7.5谱分析法 358

7.6振型测定的试验模态分析法 358

8 振动结构特性参数常用测量方法 359

8.1振动系统固有频率的测量 360

8.2衰减系数及相对阻尼系数的测量 361

8.3质量与刚度的测量 363

9机械阻抗的测量 364

9.1激励方法的选择 365

9.3机械阻抗测试系统的构成 368

9.2安装与支承方法 368

9.4提高测试准确度的方法 369

9.5标定与检验 370

第16章振动传感器 372

1 振动传感器的分类 372

2 压电传感器 377

2.1压电传感器的材料及性能 377

2.2压电传感器的结构形式与特点 377

2.3压电传感器的工作原理 386

2.4压电传感器的安装与使用 387

2.5压电传感器的技术参数 391

3 应变式加速度传感器 409

3.1压阻应变加速度计 409

3.2互感式传感器（差动变压器式） 416

4.1电动式传感器 421

4 电磁感应式传感器 421

4.2涡流式传感器 426

4.3电容式传感器 436

5 伺服式传感器 440

5.1伺服加速度传感器工作原理 441

5.2伺服加速度传感器的分类 441

5.3伺服传感器的结构与应用 441

6 其他常用振动传感器 452

6.1机械式传感器 452

6.2频率式传感器 453

第17章振动冲击传感器校准方法 457

1 概述 457

1.1校准方法ISO、GB与JJG的说明 457

1.2校准方法分类 458

1.3系统校准与部分校准 458

1.4误差表达方式 458

2振动传感器灵敏度静态校准 459

2.1传感器静态位移校准 459

2.2传感器静态力值校准 459

2.3传感器恒加速度校准 460

3利用地球重力场校准 462

3.1倾斜支架与翻倒试验 462

3.2分度头标定与地球重力场低频校准 463

3.3机械式重力法标定 466

3.4利用地球重力场校准 466

4.1读数显微镜灵敏度校准法 468

4.2光栅板灵敏度校准法 468

4 振动传感器灵敏度稳态校准方法 468

4.3光学干涉条纹计数校准法 469

4.4光学干涉贝塞尔函数校准法 469

4.5互易法校准 470

4.6比较法校准 472

5振动传感器工作特性的测试 474

5.1频率响应和安装谐振频率的测试 474

5.2逐点正弦振动频响校准 474

5.3自动扫描校准法 475

5.4随机振动传递函数法频响校准 476

5.5传感器固有频率和安装共振频率 477

的测试 477

5.6振动传感器横向灵敏度的测试 478

6.1瞬变温度灵敏度的测试 482

测试 482

6振动传感器环境参数灵敏度的 482

6.2温度灵敏度测试 483

6.4磁灵敏度的测试 484

6.3基座应变灵敏度的测试 484

6.5声灵敏度的测试 485

6.6安装力矩灵敏度的测试 485

6.7密封性的测试 486

7 振动冲击计量器具量值传递系统 486

1.1振动试验 489

1 振动试验及其方法与规范 489

第18章振动试验、设备与检测 489

1.3振动试验规范 490

1.2振动试验方法 490

2振动试验设备 491

2.1振动试验设备的分类 491

2.2机械式振动台 492

2.3电动式振动台 496

2.4电液式振动台 501

2.5其他类型振动台 502

2.6激振器 503

2.7水平滑台 506

2.8振动试验夹具 507

2.9振动台的选型与使用 510

3.2机械振动台的性能检测 512

3 振动台的性能检测 512

3.1振动台的技术指标 512

3.3电动振动台系统的性能检测 515

3.4液压式振动试验台的性能检测 519

3.5随机振动试验台的性能检测 519

3.6振动台性能检测仪器的要求 521

第19章振动计量常用仪表及检测仪器 522

1.1信号适调器的功能及分类 522

1信号适调器 522

1.2电压前置放大器 523

1.3电荷前置放大器 524

1.4电压、电荷前置放大器的比较 525

及使用 525

1.5电荷放大器的检定 528

1.6电荷放大器的自动检定装置 528

2.1微积分电路 529

2 微积分电路及滤波器 529

2.2滤波器的功能及分类 531

2.3滤波器的特征参数 532

2.4模拟滤波器 535

2.5数字滤波技术 537

3 振动冲击测量用记录仪 541

3.1电平记录仪 541

3.2笔式记录仪 541

3.3 X-Y记录仪 541

3.4数字记录仪 543

3.5光线示波器 544

3.6磁带记录仪 544

3.7各种记录仪的比较与选择 545

4 模拟分析仪及失真度测量仪 546

4.1顺序（调谐）式频率分析仪 546

4.2并联式频率分析仪 546

4.3外差式频率分析仪 546

4.4失真度测量仪 548

4.5频率分析仪的比较与选择 548

4.6模拟式滤波器的使用 549

5.1振动计 552

5 振动测量仪器 552

5.3特斯拉计 553

5.2数字式频率计 553

5.4数字式电压表 554

5.5振动测量仪器的配套 554

5.6组合系统的校准 555

6 数字式动态信号分析仪 556

6.1数字式动态信号分析仪的结构 556

6.2动态信号分析仪的应用 557

6.3动态信号分析仪的检定 561

2 一次冲击校准 567

1 概述 567

第20章冲击基标准装置与冲击测量 567

2.1加速度一次冲击校准装置 568

2.2一次冲击校准不确定度的计算 569

2.3速度改变法 570

2.4冲击力法 575

2.5利用长杆谐振的高加速度冲击校准 576

2.6 Hopkinson（霍普金森）压缩波法 577

2.7激光－多普勒一次冲击校准 580

3.1时域峰值响应二次冲击校准 583

2.8结论 583

3二次冲击校准 583

3.2频域二次冲击校准 585

4 冲击测量 587

4.2测量系统瞬态性能的工程保证 590

5冲击测量仪器 596

5.1峰值保持电压表 596

5.2记忆示波器 599

5.3数字波形存贮器 599

5.5可编程数字示波器 602

5.4数字示波器 602

第21章冲击试验设备与检测 604

1 冲击试验概述 604

1.1冲击试验的重要性 604

1.2国内、外冲击与碰撞试验条件 604

2 冲击试验方法及规范 606

2.1冲击试验方法及其选择 606

3 冲击试验设备 614

3.1凸轮式机械碰撞台 614

3.3落体式冲击试验台 615

3.2气液式冲击试验台 615

4 冲击试验设备的性能检测 617

4.1凸轮式冲击碰撞台的技术指标 617

4.2气液式碰撞试验台的技术指标 617

4.3气液式碰撞试验台的性能检测 617

5.2冲击测量仪的选用 620

6 冲击加速度参数的测量误差 620

6.1参数测量误差的评估 620

5.1冲击测量仪概述 620

5 冲击测量仪 620

4.4落体式冲击试验台 620

6.2总不确定度的计算 625

6.3冲击加速度峰值测量误差的评估 625

6.4冲击灵敏度的绝对误差 626

附录 627

附录1 国家计量检定规程目录 627

附录2 国家计量检定系统目录 627

附录3 国家计量基准、副基准操作 628

技术规范目录 628

参考文献 629

1.2角速度与转速 631

1.1角度和角位移 631

第4篇转速计量与测试 631

1 转速的物理量 631

第22章转速的基本概念 631

1.3角速度与线速度 633

1.4角加速度与离心力、向心力 634

1.5平动与转动——物理概念汇总 634

2 转速表的分类与准确度分级 634

2.1转速表的分类 634

2.2转速表的准确度分级 636

3.2转速计量器具的量值传递系统 637

3.1转速的量值复现方法 637

3 转速的量值复现方法与量值传递 637

第23章转速测量的基本方法 639

1 概述 639

2 频闪法 640

2.1频闪测速原理 640

2.2频闪法评定转速不确定度的性质 641

2.3频闪法评定不确定度的误差分析 642

2.4频闪盘的使用 642

3.2测频法误差分析 643

3.1频率测量法原理 643

3 转速的频率测量法 643

3.3测频法的准确度 644

4 转速的周期测量法 645

4.1计数器测周期的基本原理 645

4.2测周法误差分析 645

4.3提高测周法准确度的方法 646

4.4测周法在转速测量中的应用 646

4.5中界频率、开齿技术及周期倍乘率 648

5 低速转台的测量方法 648

测量 649

5.2光栅和感应同步器用于转速、转角 649

5.1光线反射放大法 649

5.3激光陀螺和光纤陀螺 651

5.4激光衍射测量转速 653

5.5散斑测量转速 653

5.6塞曼双频激光测量转速 654

5.7多普勒效应测转速 655

5 ．8空间滤波器测转速 655

6 瞬态转速的测量 656

6.1转速瞬态测量的原理和方法 656

6.3角度传感器测量瞬态转速 660

6.2测速发电机测量瞬态转速 660

6.4测量瞬时转速的简易方法 662

7转差率的测量 663

7.1用测量转速的方法测转差率 663

7.2测量转子电流频率测转差率 664

7.3频闪法测转差率 664

7.4数字式转差率测量仪 664

2机械式转速表 666

2.1离心式转速表 666

1 概述 666

第24章转速表原理、型号与检定 666

2.2定时式转速表 671

3 磁电式转速表 673

3.1磁电式转速表的工作原理 673

3.2磁电式转速表的误差分析 674

3.3磁电式转速表型号规格 674

3.4车速里程表 681

4 频闪式转速表 686

4.1机械式频闪测速仪 686

4.2数字式频闪测速仪 687

5.2转速数字显示仪 691

5 电子计数式转速表 691

5.1电子计数式转速表工作原理 691

5.3手持式数字转速表 693

5.4汽车发动机转速表 695

5.5电子计数式转速表型号简介 696

6 出租车计价器及其检定 712

6.1有关出租车计价器的名词术语 712

6.2出租车计价器工作原理和使用 713

1 标准转速装置 714

1.1 BZ-4（JAQUET）转速表校验台 714

第25章标准转速装置 714

1.2 KTY-1M型转速表校验台 718

1.3车速里程表校验仪 719

1.4部分速度表校验仪、车速里程表 722

校验仪介绍 722

2 高准确度标准转速装置 725

2.1 GZ-1高准确度标准转速装置 725

2.2 CNR-1高准确度标准转速装置 727

2.3 GZJY型标准转速装置 729

3 检定项目的选择 730

1.1概述 732

应用 732

第26章转速计量的应用 732

1 转速图谱在信号特征分析中的 732

1.2平均功率谱及平均阶比谱 734

1.3时间频率谱阵及时间阶比谱阵 735

1.4转速频率谱阵及转速阶比谱阵 737

1.5转速频率坎贝尔图及转速阶比坎贝 737

尔图 737

1.6跟踪频率谱及跟踪阶比谱 739

1.8全息谱分析 741

1.7跟踪复合功率谱图 741

2 转矩－转速特性的应用 743

2.1概述 743

2.2转矩－转速特性的应用 746

2.3各种测功机的特性曲线 753

附录 755

附录1 国家计量检定规程目录 755

附录2 国际法制计量组织国际建议 755

目录 755

参考文献 756