1 绪论 1
1.1 测试技术概述 1
1.2 测量方法 1
1.2.1 测量方法的分类 1
1.3 测量仪表和测量系统 2
1.3.1 测量仪表的功能与特性 3
1.3.2 测量系统的组成与特点 4
1.3.3 测量系统的主要技术指标 5
1.4 测试技术在轧制中的应用 6
1.4.1 轧制测试技术的任务 6
1.4.2 轧制测试技术经常测试的参数 6
1.5 本课程的内容和要求 6
2 常用传感器及其原理 7
2.1 概述 7
2.1.1 传感器的定义 7
2.1.2 传感器的分类 8
2.1.3 传感器的命名法 8
2.1.4 对传感器性能的要求 9
2.1.5 传感器的发展趋势 10
2.2 电阻式传感器 10
2.2.1 电阻应变片 10
2.2.2 热电阻及热敏电阻 16
2.3 电容式传感器 22
2.3.1 电容式传感器的工作原理 22
2.3.2 电容式传感器的测量转换电路 23
2.3.3 电容传感器特点 23
2.3.4 电容式传感器的应用 23
2.4 电感式传感器 24
2.4.1 工作原理 24
2.4.2 电感计算及特性分析 26
2.4.3 转换电路和传感器灵敏度 29
2.4.4 零点残余电压 32
2.5 压磁式传感器 35
2.5.1 压磁效应 36
2.5.2 压磁式传感器工作原理 37
2.5.3 压磁元件 38
2.5.4 压磁传感器的应用 38
2.6 压电式传感器 38
2.6.1 压电效应与压电材料 38
2.6.2 压电式传感器及其等效电路 39
2.6.3 压电元件常用的结构形式 39
2.7 磁电式传感器 40
2.8 热电偶式传感器 40
2.9 光电式传感器 41
2.9.1 光电效应及光电器件 41
2.9.2 光电式传感器的形式 41
2.10 霍尔元件传感器 42
2.11 激光式传感器 43
2.11.1 激光传感器简介 43
2.11.2 激光传感器应用 43
2.11.3 激光传感器的发展前景 43
2.12 CCD图像传感器 44
2.12.1 CCD的主要特性 44
2.12.2 像增强器与CCD的耦合 44
2.12.3 CCD图像传感器的发展趋势 45
思考题 46
3 传感器的接口电路 47
3.1 传感器的信号处理 47
3.1.1 传感器输出信号的特点 47
3.1.2 传感器信号的处理方法 47
3.1.3 传感器与检测电路的一般结构形式 48
3.2 阻抗匹配器 49
3.3 电桥电路 50
3.3.1 直流电桥及其特性 50
3.3.2 交流电桥 52
3.4 放大电路 53
3.4.1 反相放大器 54
3.4.2 同相放大器 54
3.4.3 差动放大器 54
3.4.4 电荷放大器 55
3.4.5 传感器与放大电路配接的示例 56
3.5 噪声的抑制 58
3.5.1 噪声产生的原因 58
3.5.2 噪声的抑制方法 58
3.6 传感器与微机的连接 60
3.6.1 传感器与微型计算机结合的重要性 60
3.6.2 检测信号在输入微型计算机前的处理 61
3.6.3 A/D模数接口电路 63
3.6.4 采样保持电路及模拟多路转换器 65
3.6.5 电压频率转换电路 65
3.6.6 动态应变数据采集分析系统 66
思考题 67
4 力参数的测量 68
4.1 应力应变测量 68
4.1.1 应力应变关系 68
4.1.2 单一变形时的应变测量 70
4.1.3 复合变形时对某一应变成分的测量 75
4.2 轧制压力的测量 77
4.2.1 应力测量法 77
4.2.2 传感器测量法 79
4.3 金属塑性变形抗力的测量 90
4.3.1 热变形抗力测量 90
4.3.2 冷变形抗力测量 91
4.4 扭矩的测量 91
4.4.1 对集电装置的技术要求 92
4.4.2 拉线式集电装置 92
4.4.3 电刷式集电装置 93
4.4.4 采用集电装置时的组桥 94
4.4.5 扭矩的标定 95
4.5 其他力参数测量 98
4.5.1 轧件张力测量 98
4.5.2 挤压力测量 100
4.5.3 拉拔力测量 101
思考题 101
5 电机电参数和转速测量 102
5.1 电机电参数测量 102
5.1.1 直流电机电压、电流的测量 102
5.1.2 直流电机功率测量 106
5.1.3 交流电参数测量的特点 106
5.1.4 交流电压、电流的测量 107
5.1.5 交流电机功率测量 108
5.2 电机转速测量 110
5.2.1 日光灯法测速 110
5.2.2 闪频法测速 110
5.2.3 光电数字测速 111
5.2.4 瞬时转速的测量 115
5.2.5 示波器转速测量法 116
5.3 现代电机测试技术 118
5.3.1 传感器技术及其在电机测试中的应用 118
5.3.2 数字仪器 119
思考题 121
6 温度测量 122
6.1 温度测量方法 122
6.1.1 温标 122
6.1.2 温度测量方法分类 123
6.2 热电偶温度计 124
6.2.1 热电偶测温原理 124
6.2.2 常用热电偶 126
6.2.3 热电势的测量方法 126
6.2.4 冷端补偿 127
6.2.5 标定 128
6.3 辐射温度计 129
6.3.1 热辐射的基本概念 129
6.3.2 热辐射的基本定律 130
6.3.3 辐射温度计的工作原理 131
6.3.4 辐射温度计的分类及应用 132
6.4 红外温度计 132
6.5 光导纤维温度计 133
6.5.1 物性型光导纤维温度计 133
6.5.2 结构型光导纤维温度计 134
6.6 轧钢生产中的温度测量 135
思考题 136
7 轧制过程在线检测 137
7.1 带钢厚度检测 137
7.1.1 射线式测厚仪的工作原理 137
7.1.2 X射线测厚 138
7.1.3 β射线测厚 139
7.1.4 γ射线测厚 139
7.2 带钢宽度的测量 140
7.2.1 热轧带钢板宽的测定方法 140
7.2.2 冷轧带钢板宽的测定方法 140
7.3 带钢长度的测量 142
7.3.1 激光测长仪的结构和原理 143
7.3.2 激光测长仪的应用 144
7.4 带钢板形检测 144
7.4.1 带钢板形概念 144
7.4.2 板形检测技术 148
7.5 辊缝的测量 150
7.5.1 概述 150
7.5.2 SGF型辊缝测量仪工作原理 151
7.6 轧件位置检测 152
7.6.1 热金属检测器（HMD） 152
7.6.2 γ射线板边监测器 152
7.6.3 冷金属检测器（CMD） 153
7.7 板材切头形状检测 153
7.8 带钢表面缺陷检测 155
7.8.1 检测系统 155
7.8.2 带钢表面缺陷的测定和先进的分类方法 157
7.9 型钢生产过程中的自动检测技术 158
7.9.1 轧件尺寸的在线检测 158
7.9.2 轧件位置检测和其他传感器 162
思考题 163
8 钢材无损检测技术 164
8.1 涡流检测 164
8.1.1 涡流检测原理 164
8.1.2 涡流探伤仪 164
8.1.3 涡流探伤的应用 165
8.2 磁粉检测 165
8.2.1 磁粉检测原理 165
8.2.2 工件的磁化方法 166
8.2.3 缺陷的检验方法 168
8.3 射线检测 168
8.3.1 射线检测原理 168
8.3.2 X射线探伤技术 169
8.4 超声检测 169
8.4.1 超声波检测的基本原理 169
8.4.2 超声波传感器 170
8.4.3 超声探伤技术 170
思考题 172
附录 轧制测试技术实验 174
实验一 电阻应变片的粘贴 174
实验二 组桥接线及防潮处理 176
实验三 电桥和差特性 178
实验四 动态应变测量 180
实验五 测力传感器的标定 182
实验六 扭矩的测量与标定 184
实验七 轧制力能参数综合测试 186
参考文献 189