电气与电子测量技术 第2版PDF电子书下载

第1章 测量和测量系统基础 1

1.1 测量及测量方法 1

1.1.1 直接测量法 1

1.1.2 间接测量法 2

1.1.3 组合测量法 2

1.2 现代数字化测量系统的基本构成 3

1.3 测量系统的静态特性 5

1.3.1 零位 6

1.3.2 灵敏度 6

1.3.3 线性度 6

1.3.4 回程误差 7

1.3.5 分辨力与分辨率 7

1.3.6 量程、测量范围和动态范围 7

1.4 测量系统的动态特性 8

1.4.1 一阶系统 8

1.4.2 二阶系统 9

1.4.3 动态性能指标 11

习题 12

第2章 误差的基本理论 14

2.1 测量误差的基本概念 14

2.1.1 测量误差的几个名词术语 14

2.1.2 测量误差的主要来源 16

2.2 表达误差的几种形式 16

2.2.1 绝对误差 17

2.2.2 相对误差 17

2.2.3 最大允许误差和最大引用误差 17

2.3 误差的性质及分类 19

2.3.1 系统误差 19

2.3.2 随机误差 19

2.3.3 粗大误差 20

2.3.4 三类误差的关系及其对测得值的影响 20

2.4 有效数字 20

2.4.1 有效数字的定义 21

2.4.2 四舍五入与偶数法则 21

2.4.3 数字的运算规则 21

2.5 系统误差的校正 22

2.5.1 系统误差产生的原因 22

2.5.2 系统误差的减小和消除 23

2.6 随机误差的统计学处理 23

2.6.1 随机误差的产生原因 23

2.6.2 随机误差的特性 24

2.6.3 随机误差的标准差和实验标准差 24

2.6.4 典型分布的置信度 25

2.7 粗大误差的剔出 29

2.7.1 判别粗大误差的准则 29

2.7.2 防止与消除粗大误差的方法 34

2.8 测量不确定度及其评定方法 34

2.8.1 测量不确定度 34

2.8.2 测量不确定度的评定方法 35

2.8.3 GUM法评定测量不确定度的一般步骤 36

2.8.4 输入量标准不确定度的评定 37

2.8.5 不确定度的合成 38

2.8.6 有效自由度的计算 39

习题 43

第3章 传感器 45

3.1 传感器概述 45

3.1.1 传感器的定义 45

3.1.2 传感器的一般结构 46

3.1.3 变送器 46

3.1.4 传感器的分类 46

3.2 金属温度传感器 47

3.2.1 工作原理 47

3.2.2 金属热电阻 48

3.2.3 热电阻技术参数 49

3.2.4 测量电路举例 52

3.3 热电偶 53

3.3.1 热电效应 53

3.3.2 热电偶定理 55

3.3.3 热电偶技术参数 56

3.3.4 热电偶的冷端补偿 57

3.3.5 补偿导线 60

3.3.6 热电偶测温仪表的接线 61

3.4 热敏电阻 62

3.4.1 工作原理 62

3.4.2 热敏电阻的伏安特性 63

3.4.3 热敏电阻的特点 63

3.5 霍尔传感器 64

3.5.1 霍尔效应 64

3.5.2 霍尔效应传感器 65

3.5.3 霍尔电流传感器 68

3.6 磁敏式传感器 69

3.6.1 工作原理 69

3.6.2 磁阻元器件的主要特性 70

3.6.3 磁敏电阻的应用 71

3.7 电场测量探头 71

3.7.1 悬浮体型探头 71

3.7.2 地参考场强仪 72

3.7.3 光电场强仪 73

3.8 电涡流传感器 73

3.8.1 工作原理 73

3.8.2 电涡流传感器的基本特性 75

3.8.3 电涡流传感器的调理电路 76

3.8.4 电涡流传感器的应用 77

3.9 压电传感器 78

3.9.1 压电效应 78

3.9.2 压电传感器的等效电路 80

3.9.3 压电传感器的调理电路 81

3.9.4 压电传感器的应用举例 82

3.10 光电传感器 83

3.10.1 光电效应及其元器件 83

3.10.2 光电传感器的应用 84

3.10.3 光电传感器测量转速 85

3.11 电容式传感器 86

3.11.1 工作原理及其分类 87

3.11.2 调理电路举例 89

3.11.3 电容传感器的应用 92

3.12 电感式传感器 92

3.12.1 变间隙型自感传感器 93

3.12.2 变面积型自感传感器 94

3.12.3 螺管型电感传感器 95

3.13 差动传感器与测量电桥 95

3.13.1 差动测量系统 95

3.13.2 差动传感器 96

3.13.3 测量电桥 98

习题 104

第4章 测量系统中的调理电路 106

4.1 集成运算放大器 106

4.1.1 集成运算放大器概述 106

4.1.2 集成运算放大器的基本电路 108

4.2 集成运放的结构特点与主要技术参数 109

4.2.1 结构特点 109

4.2.2 集成运算放大器的主要技术参数 110

4.3 仪表放大器 114

4.3.1 仪表放大器的基本电路结构 114

4.3.2 集成仪表放大器 115

4.4 电气测量中的共模信号 118

4.4.1 电气测量中常见的共模信号 118

4.4.2 共模输入的危害 119

4.5 集成差分放大器 121

4.6 隔离放大器 122

4.7 集成乘法器的应用 123

4.7.1 集成乘法器的介绍 123

4.7.2 集成乘法器能完成的运算 123

4.7.3 集成乘法器用于调制和解调 124

习题 126

第5章 电气测量技术 127

5.1 高电压的测量 127

5.1.1 电磁式电压互感器 127

5.1.2 电容式互感器 134

5.1.3 光学电压传感器 136

5.2 大电流的测量 137

5.2.1 电磁式电流互感器 137

5.2.2 低功率电流互感器 148

5.2.3 罗哥夫斯基电流互感器 149

5.2.4 光学电流传感器 151

5.3 交流电的频率、周期、相位的测量 152

5.3.1 频率和周期的测量 152

5.3.2 相位的测量 155

5.4 交流电电压、电流、功率的测量 157

5.4.1 电压、电流的测量 157

5.4.2 功率的测量 159

5.5 电力设备绝缘参数的测量 162

5.5.1 绝缘电阻和吸收比的测量 163

5.5.2 介质损耗因数tanδ的测量 166

5.6 接地电阻的测量 169

5.6.1 测量接地阻抗的基本原理 169

5.6.2 接地阻抗的测量试验 170

5.6.3 接地阻抗测量注意事项 171

5.6.4 电力设备接地引下线导通试验 171

5.7 局部放电的测试 172

5.7.1 局部放电的机理分析 172

5.7.2 局部放电的主要参数 173

5.7.3 局部放电测量的基本回路及检测阻抗的选择 174

习题 175

第6章 数字化电气测量技术 177

6.1 数字化电气测量系统概述 177

6.1.1 数字化电气测量系统中的测量信号分类 177

6.1.2 数字化电气测量系统的结构 178

6.1.3 电气测量中常用的微处理器片上外设简介 179

6.2 A/D转换器 182

6.2.1 名词术语 182

6.2.2 A/D转换原理 183

6.2.3 常用ADC集成芯片及其与微处理器的接口设计 189

6.3 采样保持器AD781 200

6.3.1 动态性能 201

6.3.2 AD781与AD674的接口电路 201

6.4 并行数字I/O接口 202

6.4.1 MCU和DSP的并行数字I/O接口 202

6.4.2 ＋5V和＋3.3V数字I/O接口的互连 203

6.5 数字电表 204

6.5.1 数字电表的基本功能 204

6.5.2 数字化电能计量基础 204

6.5.3 集成三相多功能数字电能计量芯片ADE7878 205

6.6 数字化测量常用算法 208

6.6.1 有效值的计算与数字积分 208

6.6.2 谐波分析和DFT变换 210

6.6.3 噪声抑制与数字滤波 218

习题 227

第7章 虚拟仪器及其开发语言 229

7.1 虚拟仪器 229

7.1.1 虚拟仪器的基本概念 229

7.1.2 虚拟仪器的特点 229

7.1.3 虚拟仪器的结构 231

7.2 虚拟仪器的开发语言——LabVIEW 232

7.2.1 LabVIEW的优势 232

7.2.2 LabVIEW的编辑界面 233

7.2.3 LabVIEW的应用实例 234

7.3 虚拟仪器的开发语言——LabWindows/CVI 238

7.3.1 LabWindows/CVI简介 238

7.3.2 LabWindows/CVI特点 238

习题 239

第8章 电气测量中的抗干扰技术 240

8.1 电气测量干扰的三要素 240

8.1.1 干扰源 240

8.1.2 干扰耦合途径 240

8.1.3 受扰对象 241

8.2 电容耦合及其抗干扰对策 241

8.2.1 电容耦合 241

8.2.2 电容耦合的抗干扰措施 242

8.3 磁场耦合及其抗干扰对策 244

8.3.1 磁场耦合或互感耦合 244

8.3.2 防磁场（互感）耦合的措施 245

8.4 共阻抗耦合及其抗干扰对策 246

8.4.1 冲击负载电流通过电源内阻抗影响测量仪器的供电质量 246

8.4.2 测量仪器内部不同电路环节间通过直流稳压电源内阻抗的耦合 247

8.5 共模干扰及其抑制 248

8.5.1 共模信号及其对测量系统的干扰 248

8.5.2 共模干扰的抑制 250

8.6 测量系统输入级的接地与浮置 251

习题 252

参考文献 254