第1部分 一般概念 3
第1章 不同种类的测量仪器应用 3
1.1 为什么要研究测量系统 3
1.2 测量应用分类 4
1.3 计算机辅助机器和过程 7
1.4 结论 7
习题 7
参考文献 8
第2章 测量仪器的广义化结构和功能描述 10
2.1 仪器的功能元件 10
2.2 有源传感器和无源传感器 13
2.3 模拟和数字工作方式 15
2.4 归零法和偏移法 15
2.5 仪器和测量系统的输入-输出结构 16
干扰输入和修正输入的校正方法 19
2.6 结束语 28
习题 28
第3章 仪器的广义化性能特征 30
3.1 序言 30
3.2 静特性和静态标定 30
静态标定的意义 30
被测值与真值的关系 32
基本统计学知识 34
最小二乘标定曲线 40
标定精确度与安装精确度的关系 46
在总的系统精确度计算中组合元件误差 49
用实验试验米验证理论 53
测量误差对制造中质量控制决策的影响 54
静态灵敏度 56
计算机辅助标定和测量：多次回归 58
线性 63
阈值、噪声底限、分辨率、迟滞和死区 64
刻度可读性 67
跨度 67
广义静态刚度和输入阻抗：负载效应 68
关于静特性的结束语 76
3.3 动特性 77
测量系统的广义数学模型 77
动态响应分析的数字仿真方法 78
算子传递函数 79
正弦传递函数 80
零阶仪器 81
一阶仪器 82
一阶仪器的阶跃响应 84
一阶仪器的斜坡响应 89
一阶仪器的频率响应 91
一阶仪器的脉冲响应 94
二阶仪器 97
二阶仪器的阶跃响应 99
二阶仪器的有限斜坡响应 100
二阶仪器的斜坡响应 103
二阶系统的频率响应 103
二阶仪器的脉冲响应 104
空载时间元件 106
频率响应曲线的对数坐标图 107
一般形式的仪器对周期输入的响应 112
一般形式的仪器对瞬态输入的的响应 117
幅值调制信号的频谱 125
随机信号的特性 134
保证精确测量而对仪器传递函数提出的要求 146
使用计算机仿真选择传感器 149
动态数据的数字修正 152
测量系统参数的实验确定 152
动态条件下的负载效应 158
习题 161
参考文献 166
第2部分 测量装置 171
第4章 运动和尺寸的测量 171
4.1 概述 171
4.2 基本标准 171
4.3 相对位移：平动和转动 173
标定 173
电阻式电位计 175
电阻应变片 182
差动变压器 191
同步器和分解器 199
可变电感式和可变磁阻式传感器 202
涡流非接触式传感器 205
电容传感器 207
压电传感器 215
光电装置 221
照相成像技术和电子成像技术 236
光弹性、脆性涂层及莫尔条纹应力分析技术 241
位移-压力（喷嘴挡板）传感器 242
数字式位移传感器（平动式编码器和旋转式编码器） 247
超声波传感器 253
4.4 相对速度的测量——平动和转动 255
标定 255
采用位移电压信号的电微分得到速度 256
从测量的△x和△t得到平均速度 256
飞球（离心）机械角速度传感器 258
机械转数计数器和计时器 259
转速计编码器方法 259
基于激光的方法 260
雷达（微波）速度传感器 261
频闪法 262
平动速度传感器（动圈式传感器和动铁式传感器） 262
测量转速的直流测速计发电机 263
测量转速的交流测速计发电机 264
涡流托杯式测速计 265
4.5 相对加速度测量 266
4.6 地震式（绝对）位移传感器 266
4.7 地震式（绝对式）速度传感器 269
4.8 地震式（绝对式）加速度传感器（加速度计） 270
偏转型加速度计 271
零位平衡（伺服）式加速度计 278
用于惯性导航的加速度计 282
加速度计对试验物体的机械负载 282
激光多普勒振动计 282
4.9 振动传感器的标定 283
4.10 冲击传感器 286
4.11 摆式（重力参考式）角位移传感器 287
4.12 陀螺仪（绝对式）角位移和速度传感器 290
4.13 坐标测量机 301
4.14 表面光洁度测量 307
4.15 机器视觉 312
4.16 全球定位系统（GPS） 318
习题 319
参考文献 325
第5章 力、力矩和轴功率的测量 326
5.1 标准和标定 326
5.2 测力基本方法 327
5.3 弹性力传感器的特性 332
粘贴式应变片传感器 336
差动变压器式传感器 340
压电传感器 340
可变磁阻／调频振荡器数字系统 343
负载效应 344
5.4 矢量力和力矩分解为直角分量 345
5.5 转轴力矩测量 350
5.6 轴功率的测量（测功计） 355
5.7 陀螺力和陀螺力矩测量 357
5.8 振弦力传感器 357
习题 358
参考文献 361
第6章 压力和声的测量 362
6.1 标准和标定 362
6.2 压力测量的基本方法 364
6.3 静重压力计和流体压力计 364
流体压力计的动态特性 369
6.4 弹性传感器 376
6.5 振动缸和其他谐振传感器 388
6.6 体积和连接管的动态效应 389
液体系统，强阻尼，慢作用 389
液体系统，适度阻尼，快作用 391
管体积为室体积一小部分的气体系统 394
管体积与室体积具有可比性的气体系统 396
无限长管线压力探头 396
结论 397
6.7 压力测量系统的动态试验 397
6.8 高压测量 402
6.9 低压（真空）测量 403
膜片压力计 403
麦克劳压力计 405
努森压力计 406
动量传递（粘度）压力计 407
热导率压力计 407
电离压力计 410
双压力计技术 411
6.10 声测量 411
声级计 412
麦克风 414
电容麦克风的压力响应 417
声强 425
声发射 427
6.11 压力信号多路复用系统 427
6.12 其他专题 429
压力分布 429
压力计和传感器的过压保护 431
习题 431
参考文献 433
第7章 流量测量 434
7.1 局部流速的大小和方向 434
流体可视化 434
用皮托静压管测量的速度值 436
用偏航管、回转叶片和伺服球测量的速度方向 443
动态风矢量指示仪 446
热线和热膜风速计 447
热膜冲击管速度传感器 458
激光多普勒风速计（LDA） 459
7.2 总体积流率 462
标定和标准 462
定面积、变压降仪表（“阻塞”式仪表） 465
平均皮托管 474
恒压降、变面积仪表（转子流量计） 475
涡轮流量计 477
容积式流量计 480
计量泵 482
电磁流量计 483
阻力流量计 486
超声波流量计 486
涡街流量计 491
其他主题 493
7.3 总质量流率 495
体积流量计加密度测量 495
直接质量流量计 498
习题 504
参考文献 506
第8章 温度和热流测量 508
8.1 标准与标定 508
8.2 热膨胀法 513
双金属温度计 514
液体玻璃温度计 515
压力温度计 516
8.3 热电传感器（热电偶） 518
普通热电偶 524
参考结的考虑 526
特殊材料、结构和技术 528
8.4 电阻传感器 535
导电传感器（电阻温度计） 535
体半导体传感器（热敏电阻器） 540
8.5 结半导体传感器 543
8.6 数字温度计 546
8.7 辐射法 546
辐射原理基础 547
辐射探测器：热型和光子型 551
非斩波（直流）宽带辐射温度计 560
斩波（交流）宽带辐射温度计 564
斩波（交流）选带（光子）辐射温度计 565
自动零平衡辐射温度计 568
单色亮度辐射温度计（光学高温计） 568
二色辐射温度计 570
顶端黑体光纤辐射温度计 571
荧光光学温度测量 573
红外成像系统 574
8.8 流动流体温度测量问题 576
传导误差 576
辐射误差 578
速度效应 581
8.9 温度传感器的动态响应 584
温度传感器的动态补偿 587
8.10 热通量传感器 587
嵌块式（热量计）传感器 587
稳态或渐近线式传感器（高尔登应变片） 591
应用方面的考虑 592
习题 592
参考文献 594
第9章 其他量的测量 595
9.1 时间、频率和相角的测量 595
9.2 液位 601
9.3 湿度 606
9.4 化学成分 608
9.5 电流和功率测量 610
9.6 应用“观测器”测量一个物理系统中难接近的变量 612
9.7 传感器融合（互补滤波） 621
绝对角度测量 622
习题 626
参考文献 627
第3部分 数据的处理、传输和记录 631
第10章 处理、计算和补偿装置 631
10.1 电桥电路 631
10.2 放大器 635
运算放大器 636
仪器放大器 641
互导放大器和互阻抗放大器 644
噪声问题、屏蔽和接地 644
斩波放大器、斩波器稳定放大器和载波放大器 646
电荷放大器和阻抗转换器 647
结束语 649
10.3 滤波器 651
低通滤波器 651
高通滤波器 656
带通滤波器 656
带阻滤波器 657
数字滤波器 657
用于海洋学传感器的液压带通滤波器 660
用于加速度计的机械滤波器 661
统计平均滤波 662
10.4 积分和微分 663
积分 663
微分 664
10.5 动态补偿 670
10.6 定位系统 674
10.7 加减运算 681
10.8 乘除运算 682
10.9 函数的生成和线性化 685
10.10 幅值调制和解调 687
10.11 电压-频率转换器和频率-电压转换器 688
10.12 模-数转换器和数-模转换器；采样／保持放大器 688
10.13 信号和系统分析器（频谱分析器） 696
习题 699
参考文献 701
第11章 数据传输与仪器连接 702
11.1 模拟电压和电流信号的电缆传输 702
11.2 数字数据的电缆传输 705
11.3 光纤数据传输 706
11.4 无线电遥测技术 706
11.5 气动传输 711
11.6 同步位置转发器系统 711
11.7 滑环和旋转变压器 713
11.8 仪器连接 715
11.9 利用延时回放技术的数据存储（数据传输的另一种方法） 717
习题 718
参考文献 718
第12章 电压指示记录设备 719
12.1 标准和标定 719
12.2 模拟电压表和电位计 720
12.3 数字电压表和万用表 724
12.4 机电伺服类XT记录仪和XY记录仪 728
12.5 热阵式记录仪和数据采集系统 729
12.6 模拟和数字阴极射线示波器／显示器和液晶平板显示器 730
12.7 虚拟仪器 733
12.8 磁带和磁盘记录器／复现器 734
参考文献 738
第13章 PC机用数据采集系统 739
13.1 数据采集卡的基本特点 739
13.2 数据采集处理软件DASYLab 740
DASYLab功能模块 741
功能模块的列表和简单说明 742
13.3 DASYLab仿真例一 744
模拟传感器信号并记录信号对时间的关系 744
在选定的时间点停止实验 746
图表记录器选项 746
生成表格或列表 746
模拟和数字仪表 747
一些简单的数据处理操作 747
积分和微分 747
13.4 DASYLab仿真例二 748
运行演示 751
13.5 DASYLab仿真例三 753
运行示例 755
13.6 一个使用DASYLab的简单实际实验 757
第14章 用于微纳米技术的测量系统 764
14.1 微尺度传感器 765
14.2 微运动定位系统 767
14.3 颗粒仪器和净室技术 774
14.4 真空过程中的分压测量 781
14.5 晶片传送器用磁悬浮系统 789
14.6 扫描探针显微镜 794
参考文献 800