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第一章 绪论 1

第一节 基本概念 1

一、测量 1

二、测试 2

三、计量 2

四、计量学 3

第二节 国际单位制 4

一、量、单位、单位制 4

二、国际单位制 5

三、国际单位制外的单位 9

第三节 测量标准 9

一、米——长度 10

二、千克——质量 11

三、秒——时间 11

四、安培——电流 12

五、开尔文——热力学温度 12

六、摩尔——物质的量 13

七、坎德拉——发光强度 13

第四节 测量结果的溯源性 14

一、检定 15

二、校准 18

三、测量结果溯源性的实施 19

思考题 20

第二章 测量系统 21

第一节 概述 21

一、测量系统的组成 21

二、测量系统的输出-输入特性 21

三、测量方法 22

四、传感器 23

五、信号调理单元 23

六、信号分析处理单元 24

第二节 测量系统的静态特性 24

一、测量系统的静态数学模型 24

二、测量系统的静态特性指标 25

第三节 测量系统的动态特性 29

一、测量系统的动态数学模型 29

二、测量系统的动态特性指标 33

第四节 测量系统的标定与校准 39

一、测量系统的静态标定 39

二、测量系统的动态标定 40

思考题 42

第三章 测量信号 43

第一节 概述 43

一、信号的定义 43

二、信号的分类 43

三、信号的时域和频域 45

四、信号与系统 45

第二节 确定信号分析 46

一、确定信号的时域分析 46

二、周期信号的频域分析 49

三、非周期信号的频域分析 51

四、周期信号的傅里叶变换 53

第三节 随机信号分析 54

一、随机信号的基本概念 54

二、随机信号的主要特征参数 55

三、随机信号的相关分析 56

四、功率谱分析 59

五、相干函数 61

第四节 数字信号处理 62

一、数字信号处理系统 62

二、采样定理 63

三、离散傅里叶变换 64

四、快速傅里叶变换 65

第五节 小波分析 66

一、从傅里叶变换到小波变换 66

二、基本小波函数 67

三、多分辨率分析 69

四、小波包分析 70

思考题 71

第四章 测量误差 72

第一节 概述 72

一、测量误差的基本概念 72

二、误差的分类 74

三、三类误差之间的关系 75

第二节 粗大误差 76

一、粗大误差的产生原因 76

二、粗大误差的防止与消除方法 77

三、粗大误差的判别准则 77

第三节 系统误差 82

一、系统误差的产生原因 82

二、系统误差的特征 83

三、系统误差的发现方法 84

四、系统误差的减小和消除方法 87

第四节 随机误差 90

一、随机误差的分布规律 90

二、随机误差的产生原因 93

三、算术平均值 93

四、测量的标准差 93

五、置信区间——极限误差 95

六、方均根误差 97

七、不等权测量 97

第五节 测量数据运算中的有效数字取舍 101

思考题 104

第五章 测量不确定度 105

第一节 概述 105

一、用测量不确定度评定代替误差评定的必要性 105

二、测量不确定度的发展历史 106

三、测量不确定度的基本概念 106

第二节 测量不确定度评定的步骤 110

第三节 不确定度评定数学模型的建立 111

一、根据测量原理用透明箱模型导出数学模型 112

二、包含黑箱模型的数学模型 113

第四节 标准不确定度 113

一、输入量估计值的标准不确定度的A类评定 113

二、输入量估计值的标准不确定度的B类评定 118

第五节 合成标准不确定度 119

一、线性数学模型的合成标准不确定度 120

二、非线性数学模型的合成标准不确定度 122

第六节 扩展不确定度 123

一、被测量可能值的分布的判定 124

二、依据被测量分布确定包含因子和扩展不确定度的计算 126

三、自由度的计算 129

第七节 测量不确定度报告 132

一、合成标准不确定度uc（y）的报告形式 132

二、扩展不确定度的报告形式 132

第八节 测量不确定度评定的实例 133

一、标称长度50mm量块的校准 133

二、金属试件拉伸强度的测量 138

思考题 139

第六章 测量数据处理方法 141

第一节 线性参数的最小二乘法处理 141

一、最小二乘法原理 141

二、利用正规方程求解 143

三、标准差计算 146

四、不等权测量线性参数最小二乘法处理的正规方程 148

五、非线性参数最小二乘法处理的正规方程 149

第二节 回归分析 150

一、回归分析的基本概念 150

二、一元线性回归 151

三、一元非线性回归 157

四、回归曲线方程的效果 158

思考题 158

第七章 长度量的测量 160

第一节 概述 160

一、米的定义 160

二、长度量值传递系统 161

三、长度测量的标准量 161

四、长度测量的基本原则 162

第二节 长度尺寸的测量 164

一、直接测量 164

二、间接测量 173

三、原位测量 175

第三节 坐标的测量 176

一、坐标测量的方法 176

二、坐标测量系统 177

三、工程测量实例——轿车白车身三维尺寸视觉测量系统 194

第四节 形位误差的测量 200

一、直线度误差的测量 201

二、圆度误差的测量 204

三、同轴度误差的测量 206

第五节 表面粗糙度的测量 207

一、评定的基准及参数 207

二、测量的方法及仪器 209

第六节 微纳尺度的测量 212

一、扫描隧道显微镜 213

二、原子力显微镜 215

思考题 221

第八章 角度量的测量 222

第一节 概述 222

一、角度的单位 222

二、角度的基准 222

三、角度量值传递系统 224

第二节 角度尺寸的测量 225

一、接触式测量 225

二、非接触式测量 226

第三节 自由度的测量 232

一、多自由度的测量 232

二、空间姿态的测量 234

第四节 圆分度误差的测量 238

一、圆分度误差的评定指标 238

二、圆分度误差的测量方法 240

思考题 244

第九章 速度和加速度的测量 246

第一节 概述 246

第二节 速度的测量 246

一、线速度的测量 246

二、角速度的测量 253

三、转速的测量 259

第三节 加速度的测量 261

一、加速度测量的基本原理 262

二、基于位移的加速度测量 262

三、基于惯性力的加速度测量 264

思考题 268

第十章 力和压力的测量 269

第一节 概述 269

第二节 力和力矩的测量 270

一、力的测量方法 270

二、测力仪 270

三、称重 275

四、力矩的测量 279

第三节 压力的测量 283

一、压力量值的溯源与传递 284

二、压力测量仪表 284

三、真空的测量 289

四、超高压的测量 293

思考题 294

第十一章 机械振动的测试 295

第一节 概述 295

一、机械振动的危害 295

二、机械振动的益处 296

三、机械振动测试的内容 296

第二节 振动的类型及动态特性 296

一、振动的类型 296

二、振动的动态特性 298

第三节 机械振动测试系统 301

一、振动测试系统的组成 301

二、振动激励装置 301

三、测振传感器 305

第四节 振动特性参量的测量 305

一、振动参量的测量 306

二、动力学参量的测试 306

第五节 振动测量仪器的检定与校准 309

一、校准方法 310

二、共振梁校准 312

三、冲击校准 312

思考题 314

第十二章 温度的测量 316

第一节 概述 316

一、温度的基本概念 316

二、温标 316

三、温度的测量方法 317

第二节 膨胀式温度计 318

一、液体膨胀式温度计 318

二、固体膨胀式温度计 319

三、压力式温度计 320

第三节 热电偶式温度计 320

一、热电效应 320

二、热电偶基本定律 322

三、热电偶材料与标准化热电偶 323

四、热电偶式温度计的结构 324

五、热电偶的测温回路 324

六、参考端的处理 325

第四节 电阻式温度计 326

一、金属热电阻 327

二、半导体热电阻 328

第五节 热辐射测温 329

一、热辐射的物理基础 329

二、热辐射测温法 332

三、光纤测温法 334

思考题 336

第十三章 流量的测量 337

第一节 概述 337

一、流量的基本概念 337

二、流体力学的基本参数和定律 337

第二节 差压式流量计 340

一、测量原理 340

二、差压式流量计的组成与分类 341

三、节流装置 341

第三节 容积式流量计 343

第四节 速度式流量计 345

一、涡轮流量计 345

二、电磁流量计 346

三、超声流量计 347

第五节 流体阻力式流量计 349

一、浮子流量计 349

二、靶式流量计 350

第六节 涡街流量计 350

第七节 科里奥利质量流量计 352

思考题 353

参考文献 354