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第1章 测量及测量系统基础 1

1.1 测量及测量方法 1

1.2 现代数字化测量系统的基本组成 3

1.3 测量系统的静态特性 4

1.4 测量系统的动态特性 6

1.4.1 一阶系统 6

1.4.2 二阶系统 8

1.4.3 动态性能指标 10

1.5 测量系统的主要技术指标 12

习题 13

第2章 误差的基本理论 15

2.1 测量误差的基本概念 15

2.1.1 测量误差的几个名词术语 15

2.1.2 测量误差的主要来源 17

2.2 表达误差的几种形式 18

2.2.1 绝对误差 18

2.2.2 相对误差 19

2.2.3 引用误差 19

2.3 误差的性质及分类 20

2.3.1 系统误差 21

2.3.2 随机误差 21

2.3.3 粗大误差 21

2.3.4 三类误差的关系及其对测得值的影响 22

2.4 有效数字 22

2.5 系统误差的校正 23

2.5.1 系统误差产生的原因 24

2.5.2 系统误差的分类和特征 24

2.6 随机误差的统计学处理 28

2.7 粗大误差的剔出 34

2.8 误差的合成 39

2.9 数据的一元线性回归分析 41

2.9.1 常用的线性拟合法 41

2.9.2 相关系数及其显著性检验 42

2.9.3 经验公式的回归精度 43

2.10 测量结果的表达形式 46

习题 50

第3章 常用传感器及其调理电路 51

3.1 传感器概述 51

3.1.1 传感器的定义 51

3.1.2 传感器的一般结构 52

3.1.3 变送器 52

3.1.4 传感器的分类 52

3.2 金属温度传感器 53

3.2.1 工作原理 53

3.2.2 金属热电阻 54

3.2.3 热电阻技术参数 55

3.2.4 测量电路 58

3.3 热电偶 59

3.3.1 工作原理 59

3.3.2 热电偶定理 61

3.3.3 热电偶技术参数 62

3.3.4 热电偶的冷端温度补偿 63

3.3.5 热电偶的测温电路 66

3.4 热敏电阻 67

3.4.1 工作原理 67

3.4.2 热敏电阻的基本特性 68

3.4.3 热敏电阻应用特点 69

3.5 霍尔传感器 69

3.5.1 工作原理 69

3.5.2 霍尔元器件及其应用 70

3.5.3 霍尔电流传感器 71

3.6 磁敏式传感器 73

3.6.1 工作原理 73

3.6.2 磁阻元器件的主要特性 74

3.6.3 磁敏电阻的应用 75

3.7 电场测量探头 76

3.8 涡流传感器 78

3.8.1 工作原理 78

3.8.2 电涡流传感器的基本特性 80

3.8.3 电涡流传感器的调理电路 81

3.8.4 电涡流传感器的应用 82

3.9 压电传感器 83

3.9.1 工作原理 83

3.9.2 压电传感器的等效电路和调理电路 85

3.9.3 压电传感器的应用举例 88

3.10 光电传感器 88

3.10.1 光电效应及其元器件 88

3.10.2 光电传感器的应用 90

3.10.3 光电传感器测量转速 90

3.11 电容式传感器 92

3.11.1 工作原理及其分类 93

3.11.2 调理电路 95

3.11.3 电容传感器的应用 98

3.12 电感式传感器 98

3.12.1 工作原理及其分类 98

3.12.2 同步分离法测量复阻抗 102

3.13 差动传感器与测量电桥 103

3.13.1 差动测量系统 103

3.13.2 差动传感器 103

3.13.3 测量电桥 105

习题 110

第4章 测量系统中的调理电路 112

4.1 集成运算放大器 112

4.1.1 通用集成运算放大器和高性能集成运算放大器简介 112

4.1.2 通用集成运算放大器的使用 113

4.2 集成运算放大器的结构特点与主要技术参数 114

4.2.1 结构特点 114

4.2.2 集成运算放大器的主要技术参数 115

4.3 仪表放大器 119

4.3.1 仪表放大器的基本电路结构 119

4.3.2 集成仪表放大器 121

4.4 电气测量中的共模信号 124

4.5 集成差分放大器 127

4.6 隔离放大电路 128

4.7 集成乘法器及其应用 129

习题 132

第5章 电气测量技术 133

5.1 高电压的测量 133

5.1.1 电磁式电压互感器 133

5.1.2 电容式互感器 138

5.1.3 光学电压传感器 141

5.2 大电流的测量 141

5.2.1 电磁式电流互感器 141

5.2.2 罗哥夫斯基（Rogowski）线圈 148

5.2.3 光学电流传感器 151

5.3 交流电气量的测量 151

5.3.1 频率和周期的测量 151

5.3.2 相位的测量 154

5.3.3 指针式电工仪 156

5.3.4 功率的测量 158

5.4 电力设备绝缘参数的测量 162

5.4.1 绝缘电阻和吸收比的测量 162

5.4.2 介质损耗因数tgδ的测量 166

5.5 接地阻抗的测量 168

5.5.1 测量接地阻抗的基本原理 169

5.5.2 接地阻抗的测量方法 170

5.5.3 接地阻抗测量注意事项 171

5.5.4 电力设备接地引下线导通试验 171

5.6 电力设备局部放电的测量 172

5.6.1 部放电的机理分析 172

5.6.2 局部放电的主要参数 174

5.6.3 局部放电测量的基本回路及检测阻抗的选择 175

习题 176

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 184

6.2.3 常用ADC集成芯片及其与微处理器的接口设计 190

6.3 采样保持器AD781 201

6.4 并行数字I/O接口 203

6.4.1 MCU和DSP的并行数字I/O接口 203

6.4.2 ＋5V和＋3.3V数字I/O接口的互连 204

6.5 数字电表 205

6.5.1 数字电表的基本功能 205

6.5.2 数字化电能计量基础 206

6.5.3 集成三相多功能数字电能计量芯片ADE7878 206

6.6 数字化测量常用算法 209

6.6.1 有效值的计算与数字积分 210

6.6.2 谐波分析和DFT变换 211

6.6.3 噪声抑制与数字滤波 219

习题 228

第7章 虚拟仪器及其开发语言 230

7.1 虚拟仪器 230

7.1.1 虚拟仪器的基本概念 230

7.1.2 虚拟仪器的特点和优势 230

7.1.3 虚拟仪器的结构 232

7.2 虚拟仪器的开发语言——LabVIEW简介 232

7.2.1 LabVIEW的优势 233

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 236

习题 238

第8章 电气测量中的抗干扰技术 239

8.1 电气测量中的干扰三要素 239

8.1.1 干扰源 239

8.1.2 干扰途径 239

8.1.3 受扰对象 239

8.2 电容耦合及其抗干扰对策 240

8.2.1 电场耦合或电容耦合 240

8.2.2 采用静电屏蔽层来隔离电场耦合的干扰 242

8.3 磁场耦合及其抗干扰对策 243

8.3.1 磁场耦合或互感耦合 243

8.3.2 防磁场（互感）耦合的措施 244

8.4 共阻抗耦合及抗干扰对策 245

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 245

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 246

8.5 模干扰及其对策 247

8.5.1 共模信号及其对测量系统的干扰 247

8.5.2 共模干扰的抑制 249

8.6 测量系统输入级的接地与浮置 250

习题 252

参考文献 253