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第1章 测量的基本概念 1

1.1 测量的概念和定义 1

1.1.1 测量的基本方程 1

1.1.2 单位制和单位 2

1.1.3 测量仪表的基本功能 2

1.2 测量仪表的结构及其基本性能 3

1.2.1 仪表的基本性能 3

1.2.2 测量仪表的结构 3

1.3 测量仪表的输入输出特性 5

1.3.1 静态特性及其性能指标 5

1.3.2 测量仪表的动态特性 9

1.4 测量方法 10

1.4.1 概述 10

1.4.2 按测量方法分 10

1.4.3 按测量方式分 11

习题与思考题 12

第2章 测量误差及数据处理 13

2.1 误差来源及其分类 13

2.1.1 误差的来源 13

2.1.2 误差的分类 14

2.2 误差的表示方法 15

2.2.1 测量误差的表示方法 15

2.2.2 仪器仪表误差的表示方法 16

2.2.3 数字仪表误差的表示方法 17

2.2.4 一次直接测量时最大误差的估计 18

2.3 随机误差的估算 19

2.3.1 测量值的算术平均值与数学期望 19

2.3.2 标准差 20

2.3.3 随机误差的正态分布 21

2.3.4 贝塞尔公式 21

2.3.5 算术平均值标准差 21

2.4 粗大误差的判断准则 22

2.4.1 置信概率与置信区间 22

2.4.2 有限次测量的置信度 23

2.4.3 随机不确定度与坏值剔除 24

2.5 系统误差及其减小方法 25

2.5.1 系统误差的分类 25

2.5.2 系统误差的判断 26

2.5.3 减小系统误差的方法 27

2.6 测量数据的处理 29

2.6.1 测量数据的舍入法则 29

2.6.2 有效数字的位数 29

2.6.3 有效数字的运算规则 30

2.6.4 有效数字位数的确定 30

2.6.5 等精密度测量结果的处理步骤 30

2.7 误差的合成与分配 33

2.7.1 概述 33

2.7.2 常用函数的合成误差 34

2.7.3 系统误差的合成 37

2.7.4 系统误差的分配 39

2.8 最佳测量条件的确定 40

习题与思考题 42

第3章 非电量的电测技术 44

3.1 电位器式传感器 44

3.1.1 电位器式传感器的结构 44

3.1.2 线性电位器式传感器 45

3.1.3 非线性电位器传感器 48

3.1.4 电位器式传感器的应用 51

3.2 电阻应变式传感器 53

3.2.1 应变片的工作原理 53

3.2.2 电阻应变传感器的测量电路 55

3.2.3 电阻应变传感器的温度误差及其补偿 60

3.2.4 电阻应变传感器及其应用 61

3.3 电感式传感器 65

3.3.1 自感式传感器 65

3.3.2 差动变压器式传感器 72

3.3.3 电涡流式传感器 78

3.3.4 压磁式传感器 83

3.4 电容式传感器 85

3.4.1 电容式传感器的工作原理及其特性 85

3.4.2 测量电路 88

3.4.3 电容式传感器的特点及其应用范围 92

3.5 热电偶传感器 94

3.5.1 热电偶的测温原理 94

3.5.2 有关热电偶回路的几点结论 96

3.5.3 热电偶冷端温度补偿 98

3.5.4 常用热电偶及其特性 102

3.5.5 热电偶常用测温电路 103

3.5.6 热电偶测温应用实例 105

3.6 热电阻传感器 108

3.6.1 金属热电阻及其特性 108

3.6.2 测量电路 110

3.6.3 热电阻应用实例 111

3.7 压电式传感器 114

3.7.1 压电材料的特性 114

3.7.2 常用压电材料 116

3.7.3 压电传感器的等效电路和测量电路 117

3.7.4 压电传感器的应用 120

3.8 超声波式传感器 123

3.8.1 超声波的种类及其特性 123

3.8.2 超声波发生器原理 123

3.8.3 超声波接收器原理 124

3.8.4 超声波传感器的应用 124

3.9 振弦式传感器 126

3.9.1 工作原理及测量电路 126

3.9.2 振弦式传感器的特性 128

3.9.3 振弦式传感器的应用 129

3.10 光电式传感器 130

3.10.1 光电效应及其器件 130

3.10.2 光电元件的特性 134

3.10.3 光电信号的检测方法 135

3.10.4 光电式传感器的应用实例 135

3.11 激光式传感器 137

3.11.1 激光发射原理 137

3.11.2 常用激光器及其原理 138

3.11.3 激光的特点 140

3.11.4 激光式传感器的应用及实例 140

3.12 光纤式传感器 142

3.12.1 概述 142

3.12.2 光纤及光在其中的传输 142

3.12.3 常用光纤式传感器 143

3.13 红外式传感器 149

3.13.1 红外检测的基本定律 149

3.13.2 红外探测器的类型 149

3.13.3 红外探测器的应用及实例 151

3.14 热敏传感器 152

3.14.1 半导体热敏电阻及其特性 152

3.14.2 半导体热敏电阻的应用 153

3.15 霍尔式传感器 155

3.15.1 工作原理 155

3.15.2 霍尔元件的特性及其补偿 156

3.15.3 霍尔集成电路 158

3.15.4 霍尔式传感器的应用及实例 160

3.16 气敏传感器 161

3.16.1 概述 161

3.16.2 半导体气敏电阻 162

3.16.3 热导式气敏传感器 164

3.16.4 气敏传感器的应用实例 165

习题与思考题 167

第4章 微型化和智能化传感器 171

4.1 概述 171

4.2 微型温度传感器 172

4.2.1 热释电温度传感器 172

4.2.2 PN结温度传感器 173

4.2.3 集成（IC）温度传感器 174

4.2.4 石英振子温度传感器 175

4.2.5 微型温度传感器应用实例 176

4.3 硅压阻式微型压力传感器 180

4.3.1 硅盒制作工艺简述 180

4.3.2 普通型单片集成压力传感器 181

4.3.3 具有温度补偿功能集成压力传感器 181

4.3.4 频率输出型压阻式集成压力传感器 183

4.3.5 集成压力传感器MPX3100 184

4.3.6 MPX7000系列压力变送器 185

4.3.7 扩散硅差压变送器 186

4.4 电容式微型传感器 187

4.4.1 集成（IC）电容式加速度传感器ADXL50 187

4.4.2 电容式数字输出压力变送器 189

4.5 智能化变送器 190

4.5.1 ST-3000系列智能变送器 191

4.5.2 L1302智能压力变送器 192

4.5.3 3051型智能压力变送器 193

4.5.4 EJA型差压（压力）智能变送器 194

4.5.5 阵列式智能气敏传感器 195

4.5.6 阵列式智能压力图像传感器 196

习题与思考题 198

第5章 数字化测量技术 199

5.1 概述 199

5.2 有源滤波器的设计 200

5.2.1 低通有源滤波器的设计 201

5.2.2 高通有源滤波器的设计 202

5.2.3 带通有源滤波器的设计 203

5.2.4 有源带阻滤波器的设计 204

5.3 模拟信号放大技术 205

5.3.1 概述 205

5.3.2 通用型集成运算放大器 206

5.3.3 高精度集成运放 207

5.3.4 高输入阻抗集成运放 208

5.3.5 测量放大器 209

5.3.6 程控增益放大器 211

5.3.7 集成隔离放大器 212

5.4 集成模拟多路开关 213

5.4.1 概述 213

5.4.2 常用集成模拟开关 214

5.4.3 多路模拟开关应用举例 217

5.5 集成采样／保持器（S/H） 217

5.5.1 概述 217

5.5.2 集成采样／保持器的工作原理及其主要技术指标 218

5.5.3 常用集成采样／保持器 220

5.6 系统误差校正技术 221

5.6.1 利用误差模型校正系统误差 221

5.6.2 利用校准曲线通过查表法修正系统误差 222

5.6.3 折线逼近法非线性校正 225

5.6.4 平方插值法非线性校正 225

5.7 量程自动切换与标度变换 226

5.7.1 量程自动切换 226

5.7.2 标度变换 227

5.8 A-D转换原理、器件及应用 228

5.8.1 双积分式A-D转换原理、器件及应用 228

5.8.2 逐位逼近式A-D转换原理、器件及应用 241

5.8.3 V/F转换原理及常用器件 247

5.8.4 A-D转换器的一般选择原则 253

5.9 D-A转换原理及常用器件的应用 254

5.9.1 D-A转换原理 254

5.9.2 主要技术指标 255

5.9.3 D-A转换器与单片机接口电路 255

5.10 LED和LCD显示技术 260

5.10.1 七段LED显示器及其接口技术 260

5.10.2 LCD显示器及其接口技术 266

5.11 数字化测量仪表分析 270

5.11.1 数字式计数频率计 270

5.11.2 数字多用表 280

5.11.3 智能化数字存储示波器 286

5.11.4 逻辑分析仪的原理及应用 296

5.12 数字化测量仪表设计 302

5.12.1 智能温度变送器设计 302

5.12.2 单片机电子称重系统的电路设计 311

5.12.3 单相电能计量系统设计 314

习题与思考题 322

第6章 抗干扰技术 323

6.1 干扰源与干扰耦合方式 323

6.1.1 干扰的来源 323

6.1.2 干扰的耦合方式 324

6.1.3 仪表内部的干扰 326

6.2 干扰抑制技术 326

6.2.1 串模干扰及其抑制技术 327

6.2.2 共模干扰及其抑制技术 329

6.2.3 电源引入干扰的抑制 333

6.2.4 其他抑制干扰的措施 334

习题与思考题 335

附录 337

附录A 铂铑10—铂热电偶分度表 337

附录B 镍铬—铜镍热电偶分度表 341

附录C 镍铬—镍硅热电偶分度表 341

附录D 铂电阻分度表 344

附录E 铜电阻（Cu50）分度表 346

部分习题答案 347

参考文献 350