第一章 工程热物理研究方法 1
1-1 测量与误差分析 1
一、测量系统的组成 1
二、测量误差与测量精度 3
三、误差的分析与处理 4
1-2 相似模拟方法 12
一、相似理论 12
二、近似模拟方法 15
三、相似模拟应用举例 18
1-3 比拟模拟方法 24
一、直接比拟模拟 25
二、间接比拟模拟 29
1-4 数字模拟方法 33
一、数学模型的分类 33
二、数学模型的建立 35
三、数学模型的数字模拟方法 36
四、数字模拟方法的应用举例 46
第二章 测量系统特性 50
2-1 测量系统的静态特性 50
一、测量系统的基本静态特性 50
二、测量系统的静态性能指标 51
2-2 测量系统的动态特性 55
一、动态测量系统的数学模型 55
二、传递函数 57
三、典型测量系统的动态特性 60
2-3 测量系统的瞬态响应 63
一、脉冲响应特性 64
二、阶跃响应特性 64
一、频率特性 69
2-4 测量系统的频率响应 69
二、一阶测量系统的频率响应 71
三、二阶测量系统的频率响应 72
四、线性测量系统的频率响应 73
2-5 测量系统动态特性的标定 74
一、频率响应法 74
二、阶跃响应法 76
2-6 测量系统动态性能改进方法 78
一、改善一阶测量系统动态性能的方法 79
二、改善二阶测量系统动态性能的方法 80
三、动态补偿滤波器 81
第三章 传感器 85
3-1 温度传感器 85
一、热电阻传感器 85
二、热电偶传感器 89
三、晶体管温度传感器 92
四、石英晶体传感器 94
3-2 压力传感器 95
一、电阻应变式压力传感器 95
二、压阻式压力传感器 98
三、压电式压力传感器 100
四、电位器式压力传感器 102
五、电容式压力传感器 103
3-3 湿度传感器 104
一、氯化锂电阻式湿度传感器 105
二、氯化锂露点式湿度传感器 106
三、电容式湿度传感器 107
四、Fe3O2胶体湿度传感器 108
五、MgCr2O4-T1O2湿度传感器 108
一、热导式气体浓度传感器 110
3-4 浓度传感器 110
二、热磁式氯量传感器 111
三、氧化锆氧量传感器 114
3-5 速度和流量传感器 115
一、热线风速仪 116
二、涡轮流量计 119
三、涡街流量计 121
四、电磁流量计 122
3-6 转换器 124
一、模拟-数字(A／D)转换器 125
二、数字-模拟(D／A)转换器 130
4-1 热辐射的基本知识 134
一、电磁波谱 134
第四章 热成像探测技术 134
二、发射率、吸收率、反射率、透射率 136
三、辐射的基本定律 138
四、辐射在大气中的传输 140
4-2 热成像系统 142
一、热成像原理 142
二、热成像系统的类型 143
三、热成像系统的基本参数 149
4-3 成像探测器 151
一、成像探测器的类型 152
二、成像探测器的工作条件 156
三、成像探测器的性能参数 157
四、对成像探测器的要求 160
五、常用成像探测器 160
一、热成像测温的优点 163
二、被测物体发射率对测温的影响 163
4-4 热成像测量物体表面温度 163
三、背景对测温的影响 168
四、大气对测温的影响 169
五、工作波长的选择 170
六、红外热成像系统的温度标定 171
七、热成像系统的探测距离 172
八、红外探测器的致冷装置 173
九、红外热成像系统的测温应用 173
第五章 干涉测量技术 177
5-1 干涉测量的光学基础 177
一、几何光学的基本原理 177
二、光的干涉现象和相干条件 183
三、相干光的产生 186
四、光源的相干性 190
五、激光 192
一、迈克尔逊干涉仪 195
5-2 经典干涉测量技术 195
二、台曼干涉仪 197
三、马赫-曾德干涉仪 198
四、法布里-珀罗干涉仪 204
五、双镜干涉仪 206
六、瑞利干涉仪 207
5-3 现代干涉测量技术 208
一、全息干涉测量 209
二、散斑干涉测量 230
5-4 干涉图像的处理 244
一、干涉条纹的前处理 244
二、干涉条纹位移量的判读 248
5-5 三维流场的层析干涉测量 252
一、三维流场多方向干涉数据获取方法 253
二、三维流场层析干涉图像重建理论 256
三、三维流场层析干涉的常用级数展开方法 262
四、轴对称火焰温度场的实时干涉测量 271
5-6 用双激光全息干涉同时测量温度场和浓度场 276
一、测量原理 277
二、光路系统 278
三、理想双激光干涉的计算 278
四、垂直平板周围温度场和浓度场的同时测量 283
第六章 激光测速技术 287
6-1 激光多普勒测速技术 287
一、激光多普勒测速的基本原理 287
二、激光多普勒测速的光学系统 291
三、激光多普勒测速的信号处理系统 297
四、激光多普勒测速技术的应用 304
一、激光双焦点测速的基本原理 314
二、激光双焦点测速的光学系统 314
6-2 激光双焦点测速技术 314
三、激光双焦点测速的电子信号处理系统 316
四、激光双焦点测速的数据采集 319
五、激光双焦点测速技术的应用 321
第七章 颗粒特性的散射测量技术 323
7-1 颗粒散射的光学基础 323
一、光的散射 324
二、光的衍射 326
7-2 颗粒散射特性 337
一、颗粒散射的特点 338
二、单颗粒的散射和吸收特性参数 340
三、粒子云的辐射特性 342
7-3 颗粒散射理论 344
一、Mie理论 344
二、颗粒吸收和散射的近似理论 347
三、均匀单颗粒散射特性的计算结果 351
7-4 粒子云的散射 353
一、颗粒尺寸分布曲线 353
二、颗粒尺寸分布函数 354
三、颗粒粒径分布对平均散射特性的影响 357
四、粒子云散射特性的极限情况 357
7-5 颗粒平均直径的激光散射测量技术 358
一、测量原理 358
二、测量系统 362
三、测量方法与数据处理 362
7-6 激光散射法测定颗粒的尺寸分布 364
一、测量原理 364
二、测量系统 368
三、三维粒子动态分析仪简介 369
一、流动显示方法 372
8-1 流动显示原理 372
第八章 流动显示和观测技术 372
二、照明和记录 374
三、流动图像的计算机显示 377
8-2 添加外来物的流动显示技术 379
一、外加粒子的类型 379
二、外加粒子的方法 381
三、流动方向和流动轮廓的显示 383
四、利用示踪粒子测量速度 386
五、速度剖面显示 387
六、表面流动显示 389
8-3 流动的光学显示 392
一、概述 392
二、光在非均匀密度场中的偏转 395
三、阴影法 396
四、纹影法 399
8-4 附加热或能量的流动显示技术 402
一、引入能量人为地改变密度 402
二、电火花示踪 403
三、低密度流动的显示 404
四、激光诱导荧光法 405
第九章 测量信号处理技术 408
9-1 信号处理基础 408
一、概述 408
二、时域分析和频域分析 410
三、随机信号处理 411
四、离散傅里叶变换 416
五、模拟信号的数字化 419
一、白噪音 421
9-2 信号中的噪音 421
二、有色噪音 423
三、脉冲噪音 423
四、随机噪音的波形 423
9-3 信号的预处理 428
一、解调 428
二、预滤波 428
三、幅值处理 428
四、去均值 429
五、去趋势项 429
六、预白化 431
9-4 信号平均 432
一、信号平均方法 432
二、Boxcar平均器 433
三、时域多点平均 434
一、经典滤波和统计滤波 437
9-5 信号的滤波 437
二、模拟滤波器 443
三、数字滤波器 447
9-6 信号的平滑处理 447
一、概述 447
二、单纯移动平均法 451
三、多项式拟合法 451
四、适应平滑法 451
五、频域平均法 454
第十章 三维数据场的可视化 456
10-1 科学计算可视化概述 456
一、科学计算可视化概念 457
二、数据场的来源 458
三、数据的类型 459
四、数据场可视化的处理方法 460
一、数据预处理 461
10-2 三维数据场可视化的处理过程 461
二、影射 462
三、绘制 464
四、显示 464
10-3 数据场可视化技术的相关知识 464
一、几何变换 465
二、视图变换 465
三、颜色的基本知识 465
四、彩色图像显示 466
10-4 温度场激光全息干涉层析的可视化 467
一、三维干涉层析温度场的数据管理 467
二、三维层析干涉温度场可视化的二维转化 469
三、用色调图显示二维温度场 472
四、可视化软件 473
参考文献 479