檢測(cè)技術(shù) 第3版

前言

　　本書(shū)是在前兩版的基礎(chǔ)上改寫(xiě)而成的。與第1版旨在實(shí)現(xiàn)“測(cè)控技術(shù)與儀器”寬口徑大專(zhuān)業(yè)“檢測(cè)技術(shù)”適用教材的從無(wú)到有和第2版旨在填補(bǔ)內(nèi)容的空缺等編寫(xiě)目的不同，本版次則著重于在內(nèi)容上體現(xiàn)時(shí)代性、實(shí)用性以及在敘述上強(qiáng)調(diào)可教性、可讀性。因此在內(nèi)容和章節(jié)安排上均作了較大幅度調(diào)整，將原先“電量測(cè)量”一章改寫(xiě)與擴(kuò)編為“電磁量測(cè)量”，將原先“噪聲及其測(cè)量”一章改寫(xiě)與擴(kuò)編為“環(huán)境量測(cè)量”，以適應(yīng)對(duì)該類(lèi)測(cè)量的日益擴(kuò)大的需求；精簡(jiǎn)了“測(cè)試系統(tǒng)”一章中有關(guān)系統(tǒng)特性、測(cè)量不確定度等方面的敘述和“機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量”一章中有關(guān)振動(dòng)類(lèi)型和模型描述方面的內(nèi)容，以減少與本課程銜接課程間的重復(fù)現(xiàn)象；各章節(jié)都不同程度地增刪了一些內(nèi)容，并在文筆上力求通俗易懂。本版教材繼前兩版作為普通高等學(xué)?！熬盼濉?、“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材后，又列為“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。由上海交通大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)、上海理工大學(xué)聯(lián)合編寫(xiě)?！　”菊n程的實(shí)踐性、綜合性很強(qiáng)。書(shū)中力求理論和實(shí)踐的密切結(jié)合，教學(xué)中宜配以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、綜合課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。上海交通大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等院校網(wǎng)頁(yè)均有相關(guān)教學(xué)課件可供讀者參考?！　”緯?shū)主要作為全國(guó)高等學(xué)校“測(cè)控技術(shù)與儀器”專(zhuān)業(yè)的本科專(zhuān)業(yè)課教材，也可作為“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科內(nèi)各二級(jí)學(xué)科非本專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)的研究生教材和部分自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科教材以及機(jī)械、電氣類(lèi)其他有關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)參考書(shū)，并可供廣大檢測(cè)科技工作者自學(xué)和參考?！　”緯?shū)由上海交通大學(xué)施文康、合肥工業(yè)大學(xué)’余曉芬主編。上海交通大學(xué)施文康編寫(xiě)第一、十、十一、十三章，合肥工業(yè)大學(xué)余曉芬編寫(xiě)第五、六章，天津大學(xué)樊玉銘編寫(xiě)第七、八、九章，上海理工大學(xué)許隴云編寫(xiě)第二、十二章，上海交通大學(xué)吉小軍編寫(xiě)第三、四章?！　”緯?shū)由天津大學(xué)靳世久教授、長(zhǎng)春理工大學(xué)安志勇教授、南京郵電大學(xué)梅杓春教授主審，感謝他們的嚴(yán)格把關(guān)和寶貴建議。借此機(jī)會(huì)還要一并感謝的還有為第1、第2版作過(guò)大量編、審工作的居滋培教授、徐錫林教授、童玲教授、鐘先信教授以及丁天懷、王祈、孔力、趙建、費(fèi)業(yè)泰、周百令、陳明儀、范鎧諸位教授。

內(nèi)容概要

　　《檢測(cè)技術(shù)（第3版）》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，書(shū)中系統(tǒng)地闡述了檢測(cè)技術(shù)中關(guān)于電磁量、長(zhǎng)度量、機(jī)械量、熱工量、環(huán)境量等基本參量的典型檢測(cè)原理和方法以及相關(guān)的共同基礎(chǔ)。　　書(shū)中以注重學(xué)科基礎(chǔ)為宗旨，減少了對(duì)儀器具體結(jié)構(gòu)的介紹，而著重?cái)⑹龌镜臋z測(cè)原理、檢測(cè)方法、系統(tǒng)框圖、應(yīng)用實(shí)例和檢測(cè)新技術(shù)。目的是使讀者建立設(shè)計(jì)檢測(cè)過(guò)程的整體概念，掌握本專(zhuān)業(yè)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)門(mén)知識(shí)。為幫助讀者理解掌握各章內(nèi)容，書(shū)中設(shè)有一定量的思考題和習(xí)題?！　　稒z測(cè)技術(shù)（第3版）》參考了大量的相關(guān)書(shū)籍、論文和資料編寫(xiě)而成，力求論述全面系統(tǒng)、內(nèi)容豐富新穎。《檢測(cè)技術(shù)（第3版）》主要作為全國(guó)高等學(xué)?！皽y(cè)控技術(shù)與儀器”專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課教材，也可作為“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科內(nèi)各二級(jí)學(xué)科非本專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)的研究生教材和部分自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科教材以及機(jī)械、電氣類(lèi)其他有關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)參考書(shū)，并可供廣大檢測(cè)科技工作者自學(xué)和參考。

作者簡(jiǎn)介

　　施文康，教授，博士生導(dǎo)師。1965 年畢業(yè)于上海交通大學(xué)機(jī)械工程系并留校任教。1979年至1981年赴德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)訪問(wèn)進(jìn)修。1985年美國(guó)加州大學(xué)貝克萊分校任客座研究員。1984年至1993年任上海交通大學(xué)信息存儲(chǔ)研究中心副主任。1995年至1997年任上海交通大學(xué)自動(dòng)檢測(cè)研究所所長(zhǎng)。1997 年德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)任客座教授。1993年至2001年信息檢測(cè)技術(shù)與儀器系副主任、主任。曾任國(guó)家電子部教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員和上海市學(xué)科評(píng)議組成員、教育部?jī)x器儀表類(lèi)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)副主任、中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)精密機(jī)械分會(huì)理事及副秘書(shū)長(zhǎng)、中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)過(guò)程檢測(cè)與控制分會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、中國(guó)電子學(xué)會(huì)敏感技術(shù)分會(huì)委員、中國(guó)電子學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、“光學(xué)精密工程”雜志編委等。長(zhǎng)期從事儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教學(xué)和科研工作，主講“檢測(cè)技術(shù)”、“現(xiàn)代制造技術(shù)”、“新型傳感器”、“聲表面波技術(shù)”、“專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)”等課程。主持和參加幾十項(xiàng)國(guó)防科研、自然科學(xué)基金、科技攻關(guān)、科技開(kāi)發(fā)等項(xiàng)目，近年來(lái)從事聲表面波新型傳感器和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的研究。至今已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表200多篇論文。主編出版《磁記錄實(shí)用摩檫學(xué)》、《測(cè)試技術(shù)》、《檢測(cè)技術(shù)》三部專(zhuān)著、教材。曾獲省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)三項(xiàng)，市優(yōu)秀發(fā)明獎(jiǎng)，獲上海市優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)二次、獲上海市優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)一次、一等獎(jiǎng)一次，獲校優(yōu)秀教材特等獎(jiǎng)一次、一等獎(jiǎng)二次，獲上海市育才獎(jiǎng)、寶鋼獎(jiǎng)及校優(yōu)秀教師獎(jiǎng)十次，2001年被評(píng)為院十佳師德標(biāo)兵。

書(shū)籍目錄

前言第一章 緒論1第一節(jié) 檢測(cè)的基本概念1一、檢測(cè)的地位與作用1二、檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成1三、單位制2四、量值的傳遞與溯源4第二節(jié) 檢測(cè)技術(shù)研究的主要內(nèi)容4第三節(jié) 本課程的任務(wù)以及與其他課程的關(guān)聯(lián)5第四節(jié) 檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向6第二章 測(cè)試系統(tǒng)8第一節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)的組成8第二節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及頻率特性9一、測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型9二、線性系統(tǒng)的性質(zhì)11三、傳遞函數(shù)12四、環(huán)節(jié)的串聯(lián)和并聯(lián)12五、頻率響應(yīng)函數(shù)13六、頻率特性及其圖像14七、一階、二階系統(tǒng)的頻率特性15八、理想頻率響應(yīng)函數(shù)19第三節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)對(duì)瞬態(tài)激勵(lì)的響應(yīng)20一、單位脈沖輸入和系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)20二、單位階躍輸入和系統(tǒng)的階躍響應(yīng)20三、測(cè)試系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)21第四節(jié) 測(cè)試系統(tǒng)頻率特性的測(cè)定23一、正弦信號(hào)激勵(lì)23二、階躍信號(hào)激勵(lì)23第五節(jié) 測(cè)量?jī)x器的特性25一、測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度及其定量指標(biāo)25二、重復(fù)性27三、靈敏度、分辨力、鑒別力閾和信噪比27四、標(biāo)稱(chēng)范圍、量程、測(cè)量范圍和動(dòng)態(tài)范圍28五、漂移、回程誤差、死區(qū)和線性度28六、工作頻率范圍、響應(yīng)特性和響應(yīng)時(shí)間30第六節(jié) 測(cè)量不確定度31一、測(cè)量不確定度的含義31二、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定31三、自由度及其確定32四、測(cè)量不確定度的合成32五、測(cè)量不確定度評(píng)定實(shí)例——電壓測(cè)量的不確定度計(jì)算33習(xí)題34第三章 信號(hào)描述及分析36第一節(jié) 概述36一、確定性信號(hào)36二、隨機(jī)信號(hào)37三、信息熵理論概述38第二節(jié) 周期信號(hào)及其描述39一、傅里葉級(jí)數(shù)39二、周期信號(hào)的頻譜分析40第三節(jié) 非周期信號(hào)的描述42一、傅里葉變換42二、幾種典型信號(hào)的頻譜42第四節(jié) 離散傅里葉變換46第五節(jié) 隨機(jī)信號(hào)48一、隨機(jī)過(guò)程的定義和分類(lèi)49二、隨機(jī)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性49第六節(jié) 短時(shí)傅里葉變換52第七節(jié) 小波變換54第八節(jié) Hilbert?Huang變換與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解57一、算法簡(jiǎn)介57二、EMD方法對(duì)實(shí)際漏磁信號(hào)的處理實(shí)例58習(xí)題60第四章 電學(xué)與磁學(xué)量測(cè)量63第一節(jié) 概述63第二節(jié) 電學(xué)量測(cè)量64一、電學(xué)量測(cè)量簡(jiǎn)介64二、電壓、電流的測(cè)量66三、電阻、電容、電感的測(cè)量67四、電功率的測(cè)量69第三節(jié) 頻率的測(cè)量69一、直接測(cè)頻法69二、測(cè)周法70三、多周期同步測(cè)頻法71四、頻率測(cè)量專(zhuān)用芯片71五、微波頻率的測(cè)量72第四節(jié) 相位差的測(cè)量72一、脈沖計(jì)數(shù)法測(cè)相位73二、基于FFT的相位測(cè)量74三、相關(guān)法測(cè)相位74四、基于集成芯片的相位測(cè)量75第五節(jié) 磁場(chǎng)測(cè)量技術(shù)及儀器76一、磁測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介76二、磁感應(yīng)法測(cè)磁78三、霍爾效應(yīng)法79四、磁阻效應(yīng)法83五、磁通門(mén)法84六、其他磁測(cè)量技術(shù)簡(jiǎn)介87第六節(jié) 材料磁特性測(cè)量技術(shù)89習(xí)題92第五章 長(zhǎng)度及線位移測(cè)量94第一節(jié) 概述94一、長(zhǎng)度單位和定義94二、長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)94三、長(zhǎng)度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)量94四、阿貝原則95五、長(zhǎng)度測(cè)量的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求95第二節(jié) 長(zhǎng)度尺寸的測(cè)量95一、常見(jiàn)尺寸的測(cè)量96二、大尺寸的測(cè)量103三、微小尺寸的測(cè)量107四、被加工尺寸的在線監(jiān)測(cè)108五、測(cè)量誤差分析110第三節(jié) 形位誤差和異形曲面的測(cè)量113一、形位誤差的測(cè)量113二、異形曲面的測(cè)量117第四節(jié) 表面粗糙度的測(cè)量121一、測(cè)量?jī)x器121二、評(píng)定參數(shù)123第五節(jié) 線位移量的測(cè)量124一、大位移量的測(cè)量124二、物位的測(cè)量126第六節(jié) 納米測(cè)量技術(shù)129一、掃描隧道顯微鏡129二、原子力顯微鏡130三、X射線干涉儀131四、大量程的納米測(cè)量技術(shù)133習(xí)題133第六章 角度及角位移測(cè)量135第一節(jié) 概述135一、角度單位及量值傳遞135二、角度的自然基準(zhǔn)和圓周封閉原則135三、實(shí)物基準(zhǔn)與分度誤差的特性135第二節(jié) 單一角度尺寸的測(cè)量138一、直接測(cè)量138二、間接測(cè)量142第三節(jié) 圓分度誤差的測(cè)量145一、圓分度誤差評(píng)定指標(biāo)146二、圓分度誤差的絕對(duì)測(cè)量147三、圓分度誤差的相對(duì)測(cè)量149四、圓分度誤差的組合測(cè)量151第四節(jié) 角位移量的測(cè)量153一、單自由度角位移的測(cè)量153二、多自由度角位移的測(cè)量157習(xí)題159第七章 速度、轉(zhuǎn)速和加速度測(cè)量160第一節(jié) 概述160第二節(jié) 速度的測(cè)量160第三節(jié) 轉(zhuǎn)速的測(cè)量172第四節(jié) 加速度的測(cè)量174習(xí)題186第八章 力、力矩和壓力的測(cè)量187第一節(jié) 概述187第二節(jié) 力的測(cè)量188一、力的測(cè)量方法188二、力的測(cè)量裝置188三、力值的檢定與定度197四、質(zhì)量、重量及其測(cè)量裝置197第三節(jié) 力矩的測(cè)量205一、力矩及其測(cè)量方法205二、傳遞法力矩測(cè)量裝置208第四節(jié) 壓力的測(cè)量210一、壓力的量值傳遞系統(tǒng)211二、壓力的計(jì)量方法和分類(lèi)211三、壓力測(cè)量裝置212四、超高壓測(cè)量218五、壓力測(cè)量?jī)x表的調(diào)校和使用218六、真空的測(cè)量218習(xí)題223第九章 機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試224第一節(jié) 概述224第二節(jié) 機(jī)械振動(dòng)的類(lèi)型225一、振動(dòng)的類(lèi)型及其表征參數(shù)225二、單自由度系統(tǒng)的受迫振動(dòng)228三、多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)229四、振動(dòng)計(jì)量器具檢定系統(tǒng)230五、振動(dòng)測(cè)量?jī)x器的檢定233第三節(jié) 振動(dòng)的激勵(lì)和激振器235一、振動(dòng)的激勵(lì)236二、激振器238第四節(jié) 測(cè)振傳感器241一、慣性式測(cè)振傳感器的力學(xué)模型與特性分析241二、壓電式加速度傳感器及阻抗頭244三、磁電式振動(dòng)速度傳感器245四、電渦流測(cè)振傳感器246五、光導(dǎo)纖維測(cè)振傳感器247六、微振動(dòng)測(cè)量傳感器248第五節(jié) 振動(dòng)的測(cè)量248一、振動(dòng)量的測(cè)量248二、固有頻率和阻尼比的測(cè)量250三、機(jī)械阻抗的測(cè)量254四、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)分析與監(jiān)測(cè)257習(xí)題261第十章 溫度的測(cè)量263第一節(jié) 概述263一、溫度的基本概念和測(cè)量方法263二、溫標(biāo)264第二節(jié) 膨脹式溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)264一、膨脹式溫度計(jì)265二、壓力式溫度計(jì)266第三節(jié) 熱電偶溫度計(jì)267一、熱電效應(yīng)和熱電偶267二、熱電偶基本定律268三、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶269四、熱電偶的參比端處理270五、測(cè)溫電纜272第四節(jié) 電阻溫度計(jì)273一、鉑電阻溫度計(jì)274二、銅電阻溫度計(jì)274三、半導(dǎo)體熱敏電阻274四、熱電阻溫度計(jì)的測(cè)量誤差275五、P?N結(jié)與集成電路溫度傳感器276第五節(jié) 光輻射測(cè)溫方法及儀表277一、熱輻射基本定律277二、輻射溫度計(jì)279三、亮度溫度計(jì)281四、顏色溫度計(jì)282五、光導(dǎo)纖維測(cè)溫技術(shù)284習(xí)題287第十一章 流量的測(cè)量289第一節(jié) 概述289一、流量的概念289二、流量計(jì)的分類(lèi)289第二節(jié) 總量測(cè)量?jī)x表291一、橢圓齒輪流量計(jì)291二、腰輪流量計(jì)（羅茨流量計(jì)）292三、容積式流量計(jì)的誤差292第三節(jié) 差壓式流量計(jì)292一、差壓式管道用流量計(jì)292二、差壓式明渠流量計(jì)294第四節(jié) 流體阻力式流量計(jì)296一、轉(zhuǎn)子流量計(jì)296二、靶式流量計(jì)297第五節(jié) 測(cè)速式流量計(jì)298一、電磁流量計(jì)298二、渦輪流量計(jì)300三、超聲波流量計(jì)300第六節(jié) 振動(dòng)式流量計(jì)302第七節(jié) 質(zhì)量流量計(jì)305一、直接式質(zhì)量流量計(jì)305二、推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)306習(xí)題308第十二章 環(huán)境量的測(cè)量309第一節(jié) 噪聲的測(cè)量309一、測(cè)量項(xiàng)目和評(píng)價(jià)參數(shù)309二、測(cè)量?jī)x器314三、噪聲的測(cè)量方法316第二節(jié) 大氣污染的監(jiān)測(cè)319一、大氣污染形式和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目319二、大氣監(jiān)測(cè)原理和方法320三、光譜測(cè)試技術(shù)及儀器325四、電化學(xué)測(cè)試技術(shù)330五、室內(nèi)空氣的監(jiān)測(cè)331第三節(jié) 水污染的監(jiān)測(cè)334一、概述334二、原子吸收光譜法及其應(yīng)用337三、色譜法原理及其應(yīng)用338習(xí)題342第十三章 現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)344第一節(jié) 概述344第二節(jié) 智能儀器344第三節(jié) 虛擬儀器345一、基本概念345二、虛擬儀器的組成346三、虛擬儀器應(yīng)用舉例348第四節(jié) 網(wǎng)絡(luò)化儀器和網(wǎng)絡(luò)化傳感器349一、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)349二、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)的組成349第五節(jié) 微型儀器350第六節(jié) 測(cè)控系統(tǒng)350第七節(jié) 工程應(yīng)用實(shí)例352一、電梯導(dǎo)軌多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)352二、海底敷纜測(cè)量系統(tǒng)354三、管道漏磁檢測(cè)系統(tǒng)355四、端面摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)356五、計(jì)算機(jī)輔助水泵試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)358六、基于數(shù)字圖像分析的深孔表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)359七、大型電力變壓器綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)360參考文獻(xiàn)362

章節(jié)摘錄

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大大縮小了時(shí)間和空間領(lǐng)域，人類(lèi)所居住的地球好像成了一個(gè)小村落，世界上所發(fā)生的事情好像就在街坊鄰里間。網(wǎng)絡(luò)化儀器則把遠(yuǎn)在千里的測(cè)控任務(wù)猶如放在本實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化儀器（或傳感器）通過(guò)嵌入式TCP／IP協(xié)議軟件，使它們與計(jì)算機(jī)一樣，成為網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，用戶可通過(guò)瀏覽器或符合規(guī)范的應(yīng)用程序即可實(shí)時(shí)瀏覽這些測(cè)試信息。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組網(wǎng)的能力，使散布的各別檢測(cè)節(jié)點(diǎn)能靈活地根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況組合起來(lái)，發(fā)揮群體的優(yōu)勢(shì)?！　C(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)之所以得到快速發(fā)展是因?yàn)橐曈X(jué)是一個(gè)有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的巨大的信息資源寶庫(kù)。因?yàn)槿藗儚耐饨缢@取的信息有一半以上是由視覺(jué)獲得的，即視覺(jué)占60％，聽(tīng)覺(jué)占20％，觸覺(jué)15％，味覺(jué)3％，嗅覺(jué)2％。機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷，它起步于20世紀(jì)80年代，到目前為止，已經(jīng)歷了大約三個(gè)發(fā)展階段：第一階段是色差傳感器階段；第二階段是各種視頻卡紛起階段；第三階段是嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)和視頻卡并存的階段。根據(jù)這幾年的發(fā)展來(lái)看，今后的幾年是視覺(jué)發(fā)展的重要階段，而嵌入式系統(tǒng)也將扮演越來(lái)越重要的角色。

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