目录 1
第一摩检测仪表基本原理和数学模型 1
§1-1引言 1
§1-2仪器仪表发展过程 2
§1-3检测系统的基本概念 4
1-3-1信息 4
1-3-2信号 6
1-3-3信息机器 7
1-3-4仪器仪表与系统 8
§1-4仪器仪表的模型 9
1-4-1仪器仪表模型的分类 9
1-4-2仪器仪表数学模型的作用 10
§1-5描述系统的变量与方程 11
1-5-1通过变量与跨越变量 11
1-5-2作用力变量与流动变量 12
1-5-3端口与端点方程 13
1-6-1物理元件的端口变量与能量关系 16
§1-6仪器仪表元件的分类与数学描述 16
1-6-2能量储存元件 17
1-6-3能量转换元件 24
1-6-4功率源 30
1-6-5相互连接元件 30
1-6-6控制元件 35
§1-7检测仪表的数学模型 38
1-7-1流体中的变换器 38
1-7-2磁电式变换器 40
1-7-3电阻丝应变变换器 41
1-7-4机电式电容变换器 44
1-7-5仪表变换器数学模型的作用 46
§1-8物理系统的辨识 48
1-8-1物理系统的数学模型 48
1-8-2物理系统辨识 49
第二章 一般机电系统的动力学方程 52
§2-1引言 52
2-2-1虚位移与能量守恒原理 53
§2-2应用虚位移和能量守恒原理求机电耦合系统的机械力 53
2-2-2一般机电耦合系统的机械力 58
2-2-3磁场耦合的机械力 64
2-2-4电场耦合的机械力 74
§2-3典型机电系统的运动方程 80
2-3-1磁场式电感变换器的动态特性 80
2-3-2电场式电容变换器的动态特性 89
2-3-3强迫运动的电磁变换器 96
第三章 一般机电系统的阻抗分析 106
§3-1电系统与机械系统的阻抗 106
3-1-1电系统与机械系统的相似性 106
3-1-2电系统的复数阻抗 110
3-1-3机械系统的复数阻抗 114
§3-2机电耦合系统的阻抗 130
3-2-1机电耦合系统的运动阻抗 130
3-2-2机电耦合系统的转移阻抗 137
3-3-1一般机电系统的互易性原理 139
§3-3机电系统的互易性定理 139
3-3-2应用拉格朗日方程分析机电系统的互易关系 142
3-3-3机电耦合系统的等效电路 148
§3-4机电变换器的电阻抗分析 153
3-4-1由电网络输入端求机械系统参数 153
3-4-2互易定理在变换器标定中的应用 157
第四章 电参数的转换 160
§4-1电参数转换电路的作用与要求 160
4-1-1引言 160
4-1-2转换电路的电压灵敏度 161
4-1-3转换电路的功率灵敏度 162
§4-2直流不平衡电桥 164
4-2-1引言 164
4-2-2直流不平衡电桥的误差 165
4-2-3电压灵敏度与参数的选择 167
4-2-4功率灵敏度与参数的选择 169
§4-3交流不平衡电桥 175
4-3-1引言 175
4-3-2电压灵敏度与参数的选择 176
4-3-3功率灵敏度与参数的选择 181
4-3-4差动变压器输出的电桥电路 187
§4-4直流平衡电桥和交流平衡电桥 193
4-4-1直流平衡电桥 193
4-4-2交流平衡电桥 194
第五章 直线位移的检测 196
§5-1电感式位移变换器 196
5-1-1电感式变换器的一般特性 196
5-1-2变磁阻式变换器 198
5-1-3电感式变换器的转换电路 202
5-1-4差动变压器式位移变换器 210
§5-2电容式位移变换器 216
5-2-1电容式变换器的一般特性 216
5-2-2电容式变换器的灵敏度和线性度 218
5-2-3电容式变换器的转换电路 222
§5-3电阻式位移变换器 226
5-3-1电阻式变换器的一般特性 226
5-3-2电阻式位移变换器的分辨力和线性度 229
5-3-3电阻式变换器的负载效应 232
§5-4感应同步器位移检测装置 237
5-4-1引言 237
5-4-2旋转变压器的工作原理 238
5-4-3直线感应同步器的工作原理 240
5-4-4鉴幅型位移检测系统 243
5-4-5鉴相型位移检测系统 249
§5-5光栅位移检测装置 252
5-5-1光栅的工作原理 252
5-5-2光栅位移－电信号的转换 253
5-5-3光栅模拟信号－数字信号转换 255
第六章 角位移的检测 259
§6-1自整角机角位移检测系统 259
6-1-1微型同步机 259
6-1-2自整角机发送机特性 260
6-1-3同步控制变压器 262
6-1-4自整角机接收机 264
6-1-5差动同步发送机和接收机 266
6-2-1正弦、余弦旋转变压器基本原理 268
§6-2旋转变压器角位移检测装置 268
6-2-2旋转变压器的运算装置 269
6-2-3用旋转变压器作角位移变换 272
§6-3轴角数字编码器 275
6-3-1引言 275
6-3-2增量编码器 277
6-3-3数字代码原理 279
6-3-4二进制码编码器 282
6-3-5循环码编码器 284
6-3-6用V形电刷编码器消除非单值性 289
6-3-7磁性轴角编码器 291
第七章 应变、力、载荷和力矩的检测 294
§7-1力检测系统的动态特性 294
7-1-1力检测系统的运动方程 294
7-1-2力检测系统的动态响应 295
§7-2应变变换器 300
7-2-1电阻丝应变变换器原理与特性 300
7-2-2电阻丝应变变换器的灵敏度与线性度 303
7-2-3电组丝应变变换器的工作电流 307
7-2-4半导体应变变换器 309
§7-3弹性元件力变换器 315
7-3-1弹性杆轴向载荷变换器 315
7-3-2弹性环力变换器 317
7-3-3悬臂梁式力变换器 321
7-3-4力矩变换器 323
7-3-5弹性元件的非理想特性 325
7-4-1压磁式变换器的基本原理 328
§7-4压磁式变换器 328
7-4-2压磁式变换器的机械结构 330
7-4-3压磁式变换器的电路与输出特性 331
7-4-4载荷分布的影响 333
§7-5压电晶体变换器 334
7-5-1压电效应原理与压电晶体材料 334
7-5-2压电晶体变换器的一般特性 340
7-5-3压电晶体变换器灵敏度与动态响应 343
§8-1引言 347
第八章 转动速度的检测 347
§8-2模拟式转动速度变换器 348
8-2-1交流测速发电机 348
8-2-2直流测速发电机 351
8-2-3电容式转速变换器 354
8-2-4变磁阻式转速变换器 358
8-2-5磁敏式转速变换器 362
8-2-6涡流式转速变换器 365
§8-3数字式转动速度变换器 367
8-3-1数字式转速检测系统 367
8-3-2频闪式转速仪 368
8-3-3光电数字式转速检测系统 369
8-3-4霍尔转速变换器 372
§8-4特殊转速的检测方法 376
8-4-1低转速高精度检测系统 376
8-4-2稳速直流机与同步机的瞬时速度的检测 378
§9-1引言 380
第九章 振动、速度和加速度的检测 380
§9-2振动系统的动态特性 381
9-2-1振动振幅变换器特性 381
9-2-2速度变换器特性 386
9-2-3加速度变换器特性 386
9-2-4加速度变换器的动态误差 387
§9-3振动加速度变换器 391
9-3-1应变式加速度变换器 391
9-3-2压电晶体加速度变换器 394
§9-4单方向加速度变换器 397
9-4-1振弦丝加速度变换器 397
9-4-2摆式加速度变换器 399
§9-5高精度加速度变换器 404
9-5-1在惯性导航系统中使用高精度加速度变换器的必要性 404
9-5-2利用伺服方法做高精度加速度变换器 406
9-5-3加速度积分与准确度 412
9-5-4摆式陀螺加速度变换器 414
9-5-5双积分加速度变换器 417
§10-1引言 421
第十章 流体压力的检测 421
§10-2流体压力的敏感元件 422
10-2-1弹簧管 422
10-2-2波登管 422
10-2-3圆形弹性膜片 424
§10-3电容式压力变换器 427
10-3-1膜片电容压力变换器 427
10-3-2差动式电容压力变换器 431
10-4-1差动变压器式压力变换器 433
§10-4电感式压力变换器 433
10-4-2扭臂式变磁阻压力变换器 434
§10-5应变式压力变换器 436
10-5-1应变片式压力变换器 436
10-5-2应变丝式压力变换器 439
§10-6光电式压力变换器 439
10-6-1光电变换原理 439
10-6-2光敏元件差动输出电路 440
10-7-1力平衡式压力变换器原理 443
§10-7力平衡式压力变换器 443
10-7-2变换器的动态特性 444
§10-8膜片压力变换器在流体中的动态特性 448
10-8-1流体的传输特性 448
10-8-2流体对膜片动态特性的影响 449
§10-9数字式振动筒压力变换器 452
10-9-1振动筒压力变换器工作原理 452
10-9-2变换器输出信号的转换 454
10-9-3变换器振动系统的特性 456
§10-10振弦丝压力变换器 460
第十一章 流量的检测 464
§11-1引言 464
§11-2差压流量计 465
11-2-1皮托管 465
11-2-2文丘里管 466
11-2-3差压孔板 468
11-2-4力平衡式差压流量计 470
§11-3转子流量计 472
§11-4靶式流量计 474
§11-5电磁流量计 476
11-5-1电磁流量计的工作原理 476
11-5-2电磁流量计转换电路 477
11-5-3电磁流量计的特点 478
§11-6容积流量计 479
11-6-1椭圆齿轮流量计的工作原理 479
11-6-2椭圆齿轮流量计的读数方式及转换电路 481
§11-7涡轮流量计 483
11-7-1涡轮流量计的工作原理 483
11-7-2涡轮流量计的结构与转换电路 484
§11-8旋涡流量计 485
11-8-1卡尔曼旋涡 485
11-8-2卡尔曼旋涡流量计 488
11-8-3流体旋涡流的进动 491
11-8-4旋进式旋涡流量计 495
11-9-1引言 498
§11-9超声流量计 498
11-9-2超声流量计的工作原理 499
11-9-3血液流量测量 504
§11-10激光流速计 507
11-10-1多普勒效应原理 507
11-10-2激光流速检测系统 510
§11-11核磁共振流量计 514
11-11-1核磁共振原理 514
11-11-2核磁共振流量计结构 519
第十二章 温度的检测 520
§12-1热电偶温度计 520
12-1-1热电偶的工作原理 520
12-1-2热电偶自由端温度变化引起的误差及其补偿 522
12-1-3热电偶的材料 525
12-1-4热电变换元件的动态特性 530
§12-2热电阻温度计 534
12-2-1金属丝热电阻温度计 534
12-2-2半导体热电阻温度计 539
12-3-1石英谐振器的温度系数 542
§12-3线性石英温度计 542
12-3-2石英晶体的频率－数字转换 543
§12-4声速测温装置 544
12-4-1声速测温工作原理 544
12-4-2声速测温的误差 545
12-4-3声速测温装置及其应用 546
§13-1红外辐射原理 548
13-1-1红外频谱 548
第十三章 光学高温计和红外辐射探测 548
13-1-2辐射能量的术语 549
13-1-3绝对黑体模型与辐射定律 550
§13-2光学高温计 555
13-2-1光学高温计 555
13-2-2光电高温计 557
13-2-3双色高温计 559
§13-3光学调制及其用途 561
13-3-1光学调制器的作用 561
13-3-2用光学调制盘进行背景过滤 562
13-3-3用光学调制盘探测目标方位信息 564
§13-4红外辐射探测器 567
13-4-1红外辐射通量的探测 567
13-4-2红外辐射调制系统与转换电路 569
13-4-3卫星姿态控制用的红外地平仪 570
§13-5红外辐射探测器的最佳设计 573
§14-1什么是噪声 582
14-1-1噪声与噪声电压 582
第十四章 噪声和干扰 582
14-1-2几种主要的噪声 583
§14-2噪声的指标与检测 588
14-2-1等效噪声带宽 588
14-2-2噪声指数 590
14-2-3噪声的检测 591
§14-3关于接地问题 592
14-3-1地线及其重要性 592
14-3-2检测系统的干扰及其抑制 594
主要参考文献 601