计量测试技术手册 第6卷 力学 3 流量 真空 压力PDF电子书下载

第1篇 流量 1

第1章 流量计量基础 1

1 引言 1

1.1 流体概述 1

1.2 流量及其测量 1

目录 1

2 流体力学基础知识 2

2.1 流体的主要物理性质 2

2.2 流体流动型式分类及其流速分布 15

2.3 流体力学的基本方程式 22

3 流量计量基础知识 24

3.1 流量计量与流量计量系统 24

3.2 流量计的性能特性 25

2 差压式流量计 28

2.1 差压式流量计的工作原理及流量计算式 28

1 流量计的分类 28

第2章 流量计的原理、检定和使用 28

2.2 节流装置的结构及其取压方式 30

2.3 标准节流装置 31

2.4 非标准节流装置 84

2.5 节流装置的检定、安装、使用和维护 95

2.6 差压计及差压变送器 103

3 浮子流量计 115

3.1 玻璃浮子流量计 115

3.2 电远传金属管浮子流量计 117

3.3 气远传金属管浮子流量计 118

3.4 浮子流量计的测量范围及工作条件 120

4 容积式流量计 120

4.1 椭圆齿轮式流量计 121

4.2 腰轮式流量计 121

4.3 刮板式流量计 122

4.5 旋转活塞式流量计 123

4.4 往复活塞式流量计 123

4.6 圆盘式流量计 125

4.7 湿式气体流量计 125

4.8 皮囊式流量计 125

4.9 伺服式流量计 126

4.10 容积式流量计的检定、安装、使用和维护 127

5 涡轮流量计 129

5.1 涡轮流量计的工作原理 129

5.2 涡轮流量计变送器的结构 130

5.3 涡轮流量计的前置放大器和显示仪表 134

5.4 涡轮流量计的检定、安装、使用和维护 135

5.5 具有流体温度、粘度补偿装置的涡轮流量计 137

6 水表 138

6.1 叶轮式水表的工作原理及结构 138

7 流体振动式流量计 139

6.2 水表特性以及水表的检定、安装、使用和维护 139

7.1 涡街流量计 140

7.2 旋涡进动流量计 145

7.3 射流流量计 147

8 电磁流量计 147

8.1 电磁流量计的工作原理 147

8.2 电磁流量计的结构 148

8.3 其它类型的电磁流量计 152

8.4 电磁流量计的检定、安装、使用和维护 154

9 超声流量计 157

9.1 超声流量计的类型及特性 157

9.2 超声流量计的工作原理及结构 158

9.3 超声流量计的检定、安装、使用和维护 164

10 靶式流量计 165

10.1 靶式流量计的工作原理 165

10.2 靶式流量计的流量系数及压力损失 166

10.3 靶式流量计的结构 170

10.4 靶式流量计的检定、安装、使用和维护 172

11 热式流量计 174

11.1 热线风速计 174

11.2 托马斯气体流量计 176

11.3 热式微流量计 177

11.4 边界层流量计 178

12 皮托（Pitot）管和阿纽巴（Annu-bar）流量计 178

12.1 皮托管 178

12.2 阿纽巴流量计 182

13 分流旋翼式流量计 194

13.1 分流旋翼式流量计的工作原理及结构 194

13.2 分流旋翼式流量计的检定、安装、使用和维护 195

14.1 差压式质量流量计 197

14 质量流量计 197

14.2 应用麦格纳斯（Magnus）效应的质量流量计 199

14.3 角动量式质量流量计 199

14.4 陀螺式质量流量计 200

14.5 哥氏（Coriolis）力振动式质量流量计 201

14.6 双涡轮式质量流量计 202

14.7 Q变送器和密度计组合式质量流量计 203

14.8 pQ2变送器和Q变送器组合式质量流量计 205

14.9 pQ2检测器和密度计组合式质量流量计 205

14.10 温度、压力补偿式质量流量计 206

15 层流流量计 206

16 弯管流量计 207

17 冲量式流量计 209

17.1 冲量式流量计的工作原理及型式 209

17.2 冲量式流量计的结构 209

18 圆球流量计 211

17.3 冲量式流量计的检定、安装、使用和维护 211

19 翼形流量计 212

20 进口流量计 213

21 标记法测流量 214

21.1 标记法分类 214

21.2 盐速度法 214

21.3 加入热流体或冷流体法 214

21.4 放射性同位素法 215

21.5 加入CO2或N2O法 215

21.6 加入染料法 215

21.7 核磁共振法 215

21.8 相关法 215

21.9 混合稀释法 215

22 堰式流量计和槽式流量计 216

22.1 堰式流量计 216

21.10 气体电离法 216

22.2 槽式流量计 221

23 流量计的选用 226

第3章 流量测量方法 234

1 一般流量测量方法 234

2 大流量测量方法 234

2.1 河流的流量测量 234

2.2 大型明渠的流量测量 239

2.3 大型管路液体流量测量 243

2.4 气体的大流量测量 244

3 微小流量的测量 244

4 高温流体的流量测量 246

4.1 应用差压式流量计 246

4.2 应用电磁流量计 247

5 低温流体的流量测量 248

5.1 低温流体及低温金属 248

5.2 低温流体的流量计 248

6 脉动流体的流量测量 249

7.1 血流量测量 251

7 生物体内流量测量方法 251

7.2 呼吸流量测量 259

8 气液两相流体的流量测量方法 261

8.1 气液两相流动及其流动结构 261

8.2 气液两相流体流量测量方法的类型及工作原理 262

8.3 气液两相流量计的结构及使用 262

8.4 气液两相流体密度计 268

9 气固两相流体的流量测量方法 271

9.1 气固两相流动及其流动结构 271

9.2 气固两相流体流量测量方法的类型及工作原理 271

9.3 气固两相流量计的结构及使用 272

9.4 气固两相流体密度计 278

10.2 液固两相流体流量测量方法的类型及工作原理 280

10.3 液固两相流量计的结构及使用 280

10 液固两相流体的流量测量方法 280

10.1 液固两相流动及其流动结构 280

10.4 液固两相流体密度计 282

11 多相流体的流量测量方法 283

11.1 应用测量五个参数方法测量三相流体的质量流量 283

11.2 应用测量体积流量、密度和导电系数的方法测量三相流体的质量流量 284

11.3 应用核磁共振法测量液相流量，再用测两相流体方法测定其它两相流量 284

11.4 应用三个不同性能的流量计测量三相流体流量 284

11.5 应用分离法测量含气石油流量 285

11.6 应用涡轮流量计和电容式密度计测量含气石油流量 285

11.7 铁矿浆中的磁铁矿石流量测量 285

12 流体泄漏检测方法 286

2 水流量检定装置 288

2.1 静态容积法水流量检定装置 288

第4章 流量标准装置及计量检定系统 288

1 流量计的检定装置 288

2.2 动态容积法水流量检定装置 289

2.3 静态质量法水流量检定装置 289

2.4 动态质量法水流量检定装置 290

2.5 标准流量计式检定装置 291

3 气体流量检定装置 291

3.1 钟罩式气体流量检定装置 291

3.2 容积法气体流量检定装置 292

3.3 应用风洞检定气体流量计 292

3.4 应用音速喷嘴检定气体流量计 292

3.5 应用标准流量计检定气体流量计 294

3.6 应用肥皂膜校验器检定气体流量计 294

4.1 动态质量法油流量检定装置 295

4.2 标准体积管法油流量检定装置 295

4 油流量检定装置 295

5 液固两相流体流量检定装置 297

6 气液两相流体流量检定装置 300

7 气固两相流体流量检定装置 300

8 流量计量检定系统 302

第5章 流量计误差及数据处理 304

1 流量计误差 304

2.2 随机误差的正态分布规律及示例 305

2.1 随机误差 305

2 随机误差的应用与分析 305

2.3 随机误差的学生（Student）分布规律及应用 308

3 过失误差 309

3.1 过失误差的剔除方法及示例 309

4 系统误差的应用与分析 311

4.1 系统误差的类型及特点 311

4.2 固定系统误差消除方法 312

4.3 变化的系统误差消除方法 313

5 误差的传递计算 314

4.4 修正值法 314

6 综合误差计算方法 315

7 流量计的测试数据处理及示例 315

第6章 微型计算机在流量测量中的应用 322

1 概述 322

1.1 微机化流量计的组成 322

1.2 微机化流量计的特点 322

1.3 微机化流量计的发展前景 323

2 微机在测量数据处理方面的应用 323

2.1 数字滤波 323

2.2 非线性补偿 323

3 微机在测量自动化方面的应用 324

4 微机在改造现有设备方面的应用 326

4.1 硬件组成 326

4.2 软件组成 326

5.1 水和水蒸气的物性计算程序 327

5 流量计量中的微机通用程序 327

5.2 数字滤波程序 331

参考文献（流量篇） 333

第2篇 真空 335

第7章 真空物理基础 335

1 引言 335

2 真空单位和真空区域的划分 335

2.1 真空单位 335

2.2 真空区域的划分 335

3 稀薄气体的基本性质 336

3.1 气体分子运动论的基本假设 336

3.2 理想气体及其定律 337

3.3 麦克斯韦速度分布定律 337

3.4 气体的压力 338

3.5 平均自由程及自由程长度分布律 339

3.6 碰撞频度、余弦定律 340

3.7 气体中的输运现象 341

3.8 蒸气 344

4 抽气过程及真空技术的基本方程 356

4.1 真空状态下的气体流动 356

4.2 抽气过程 357

4.3 真空技术的基本方程 357

5 气体分子在器壁表面的吸附与脱附 358

5.1 表面吸附 358

5.2 表面脱附 360

5.3 表面扩散（表面迁移、表面徙动） 362

5.4 吸附的动力平衡与吸附量 363

5.5 混合气体的吸附 365

5.6 气体在固体中的溶解、扩散与渗透 366

1.3 真空泵的性能 367

1.2 真空泵的使用范围 367

1.1 真空泵的分类 367

1 真空的获得 367

第8章 真空测试技术基础 367

1.4 真空泵的型号及规格表示法 368

1.5 气体传输泵 369

1.6 气体捕集泵 371

2 真空系统的构成 376

2.1 对真空系统的基本要求 376

2.2 真空系统的图形符号 377

2.3 典型真空系统的构成 379

第9章 全压力真空计的原理、检定与使用 383

1 真空计的分类 383

2 绝对真空计 383

2.1 波登真空计 383

2.2 薄膜真空计 384

2.3 U型管真空计 385

2.4 压缩式真空计 386

2.5 辐射计型真空计 389

3 相对真空计 390

3.1 振膜真空计 390

3.2 热传导真空计 391

3.3 电离真空计 395

3.4 冷阴极电离真空计 405

3.5 放电管真空指示器（盖斯勒放电管） 406

3.6 极高真空测量 408

4 真空计的使用 412

4.1 真空计的选择原则 412

4.2 被测气体对真空计的影响 415

4.3 真空计的安装 415

1 真空计的校准方法 418

1.1 绝对校准方法 418

第10章 真空计量检定装置及检定系统 418

1.2 相对校准方法 422

2 绝对真空计比对检定装置 423

2.1 比对检定装置的设计原则 423

2.2 标准真空计 423

2.3 压缩式真空计动态检定系统 424

3 膨胀式检定装置 424

3.1 单级膨胀式检定系统 424

3.2 二级膨胀式检定系统 425

4 动态流导法检定装置 426

4.1 动态流导法检定原理 426

4.2 动态流导法检定系统的设计原则 427

4.3 小孔流导计算 427

4.4 二级动态流导检定系统 428

5 副标准真空计检定装置 428

5.2 副标准电容薄膜真空计 429

5.1 副标准电离真空计 429

5.3 副标准磁悬浮转子真空计 430

5.4 副标准真空计比对检定系统 430

6 真空度计量检定系统 430

6.1 国家真空基准 430

6.2 标准真空计量器具 431

6.3 工作用真空计量器具 433

6.4 真空检定系统 433

第11章 分压力测量及真空质谱计 435

1 分压力测量 435

1.1 分压力测量方法 435

1.2 对分压力计的一般要求 435

2 真空质谱计的分类及主要性能参数 436

2.1 真空质谱计的分类 436

2.2 真空质谱计的主要性能参数 436

3.1 磁偏转质谱计的工作原理 438

3 小型磁偏转质谱计 438

3.2 磁偏转质谱计的分辨本领 439

3.3 扇形磁偏转质谱计 439

3.4 摆线质谱计 440

4 回旋质谱计 441

4.1 回旋质谱计的工作原理 441

4.2 具有旁电极的回旋质谱计 442

4.3 回旋质谱计的其它结构形式 443

4.4 回旋质谱计中谐振离子的主要参数 443

5 四极质谱计 445

5.1 四极质谱计的工作原理 445

5.2 四极质谱计的结构 447

5.3 四极质谱计的主要参数 451

5.4 其它四极电场质谱计 451

6 其它质谱计 453

7.1 气体进样技术 457

7 分压力测量技术 457

7.2 分压力的确定方法 459

8 真空质谱计的选用 472

第12章 真空检漏技术 473

1 检漏技术的基本概念 473

1.1 检漏的目的及任务 473

1.2 真空系统漏气的判定 473

1.3 漏孔的漏气速率 474

1.4 对检漏工作的一般要求 476

2 检漏方法 476

2.1 检漏方法的分类 476

2.2 气泡检漏法 478

2.3 高频火花检漏法 479

2.4 卤素检漏法 480

2.5 氨检漏法 481

2.6 真空计检漏法 483

2.7 其它检漏方法 486

3 氦质谱检漏技术 488

3.1 氦质谱检漏的基本原理 488

3.2 氦质谱检漏仪的主要技术参数 489

3.3 氦质谱检漏方法 493

3.4 氦质谱检漏仪的使用及维护 495

4 检漏技术的一般注意事项 498

4.1 检漏应贯穿于真空工作的全过程 498

4.2 检漏工作程序 499

4.3 示漏物质的选择与使用 499

5 标准漏孔及检漏仪器的校准 500

5.1 标准漏孔及其特性 500

5.2 标准漏孔的漏率测定 502

5.3 检漏仪器的校准 503

1.2 在电工行业的应用 504

1.1 微电子工业中的应用 504

1 真空测量技术的应用 504

第13章 真空测量技术展望 504

1.3 机械制造工业中的应用 505

1.4 真空冶金中的应用 505

1.5 薄膜技术的进展 505

2 真空测量技术的发展动向 506

2.1 真空测量技术的主要发展方向 506

2.2 氦质谱检漏技术的发展 506

2.3 开发研究计算机在真空测量技术中的应用 507

参考文献（真空篇） 509

第3篇 压力 511

第14章 压力计量基础知识 511

1 引言 511

2 压力计量基础知识 511

2.1 压力的概念 511

2.2 流动的分类 512

2.6 运动流体内的总压力测量原理 513

2.5 运动流体内的静压力测量原理 513

2.3 音速 513

2.4 激波 513

3 压力单位及压力计算基准 514

第15章 压力计的原理、检定和使用 515

1 压力计的分类 515

1.1 按压力计作用原理分类 515

1.2 按测量压力范围分类 515

1.3 按仪表测量准确度等级分类 515

1.4 按用途分类 516

1.5 按显示方式分类 516

1.6 按使用目的分类 516

1.7 按形状分类 516

1.8 压力计的部件和其特点 516

2.2 单管式压力计 520

2 液体式压力计 520

2.1 U形管式压力计 520

2.3 气压计 521

2.4 斜管压力计（斜管微压计） 521

2.5 多管压力计 523

2.6 补偿式微压计 523

2.7 差动式微压计 524

2.8 环天平式微压计 524

2.9 钟罩式微压计 524

2.10 液体式压力计的检定、安装、使用和维护 525

3 弹性压力计 528

3.1 弹性敏感元件的特性 530

3.2 弹簧管压力计 531

3.6 其他形式弹性压力计 532

3.5 膜式压力计 532

3.4 波纹管压力计 532

3.3 螺旋（多圈）弹簧管压力计 532

3.7 弹性压力计的检定、安装、使用和维护 535

4 活塞式压力计 541

4.1 活塞式压力计的原理和结构 541

4.2 活塞式压力计的分类 541

4.3 活塞式压力计的检定、安装、使用和维护 546

5 压力传感器 547

5.1 电阻式压力传感器 547

5.2 压阻式压力传感器 553

5.3 电容式压力传感器 553

5.4 电感式压力传感器 555

5.5 涡流式压力传感器 555

5.6 霍尔式压力传感器 555

5.7 振频式压力传感器 557

5.1 0 压电式压力传感器 559

5.9 压杆式压力传感器 559

5.8 力平衡式压力传感器 559

5.1 1 压力传感器的检定、安装、使用和维护 561

6 数字式压力计 562

6.1 液体式数字压力计 563

6.2 具有伺服机构的力平衡式数字压力计 563

6.3 具有数字－模拟变换器的力平衡式数字压力计 563

6.4 弹簧力平衡式数字压力计 563

6.5 磁电力平衡式数字压力计 563

6.6 振动筒数字压力计 563

6.7 数字式气压计 563

6.8 电容式数字压力计 567

6.9 多圈弹簧管数字压力计 567

6.10 压阻式数字压力计 567

7压力计的选用 567

1.1 普通状况流体的压力测量 570

1 各种状况流体的压力测量方法 570

第16章 压力测量技术及方法 570

1.2 产生冷凝液的气体的压力测量 585

1.3 水蒸气的压力测量 585

1.4 易蒸发液体的压力测量 585

1.5 腐蚀性流体的压力测量 587

1.6 凝固性液体的压力测量 588

1.7 高温和低温流体的压力测量 589

1.8 层分离流体的压力测量 590

1.9 多相流体的压力测量 590

1.10 差压的测量 591

2 动态压力的测量方法 592

2.1 概述 592

2.2 压力传感器的静态特性和动态特性 592

2.3 动态压力测量系统 598

3.2 超高压的测量原理 606

3 超高压的测量方法 606

3.1 概述 606

3.3 超高压的测量方法 607

第17章 压力标准装置及计量检定系统 612

1 压力计的检定 612

1.1 液体压力计的检定 613

1.2 弹性压力计的检定 621

1.3 活塞式压力计的检定 624

2 液体式活塞压力标准器 630

2.1 液体式活塞压力标准器的原理和结构 630

2.2 液体式活塞压力标准器的基本性能参数和误差因素 631

2.3 液体式活塞压力标准器的工作介质（压力介质） 635

2.4 液体式活塞压力标准器的使用 635

3.4 气体式活塞压力标准器的使用 636

4.1 特殊活塞式压力标准器的原理和结构 636

4 特殊活塞式压力标准器 636

3.2 气体式活塞压力标准器的基本性能参数和误差因素 636

3.3 气体式活塞压力标准器的工作介质（压力介质） 636

3.1 气体式活塞压力标准器的原理和结构 636

3 气体式活塞压力标准器 636

4.2 特殊活塞式压力标准器的基本性能参数和误差因素 638

4.3 特殊活塞式压力标准器的工作介质（压力介质） 638

5 激波管法 638

5.1 激波管法——动态压力检定方法 638

5.2 激波管法的检定原理和检定装置 638

6 压力计量检定系统 641

6.1 概述 641

6.2 压力基准（压力基准器）与压力标准（压力标准器） 642

6.3 压力量值传递系统 642

1 压力测量新技术的发展 648

2 激光压力传感器 648

第18章 压力测量技术的发展 648

3 光导纤维压力传感器 649

4 数字式石英压力传感器 650

5 带微机的数字压力计 650

6 其他新型压力计 651

参考文献（压力篇） 652

附录 653

1 有关非法定单位向法定单位的换算 653

2 部分气体的动力粘度μ 655

3 部分气体的运动粘度ν 656

4 饱和水与饱和水蒸气的比容、比内能、比焓和比熵 657

4.1 按温度排列的饱和水蒸气表 657

4.2 按压力排列的饱和水蒸气表 659

5 饱和水和饱和水蒸气的其它物性 661

5.1 饱和水和饱和水蒸气的密度、比定压热容、热膨胀系数和导热系数 661

5.2 饱和水和饱和水蒸气的动力粘度、运动粘度、普朗特数、表面张力和汽化热 662

6 过热水蒸气的比容υ、比内能u、比焓h和比熵s 663

7 过冷水与过热水蒸气的其它物性 667

7.1 过冷水与过热水蒸气的导热系数 667

7.2 过冷水与过热水蒸气的动力粘度 667

7.3 过冷水与过热水蒸气的运动粘度 668

7.4 过冷水与过热水蒸气的普朗特数 668

8 几种制冷剂的物性 669

8.1 氟利昂－12的饱和蒸汽表 669

8.2 氟利昂－22的饱和蒸汽表 670

8.3 氨的饱和蒸汽表 670

8.4 一些制冷剂的其他物性 671

9 其他液体的物性 672

9.1 几种油的物性 672

9.2 几种常用液体的密度 673

9.3 几种液体的表面张力系数 673