自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與裝置

前言

本書(shū)第一版自2004年出版以來(lái)得到了廣大讀者的關(guān)注，榮獲第八屆中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀教材獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，使用量也較大?，F(xiàn)根據(jù)讀者的反饋意見(jiàn)以及科學(xué)技術(shù)的最新發(fā)展，經(jīng)修訂編寫(xiě)了第二版。與第一版相比，第二版對(duì)部分章節(jié)作了調(diào)整，如刪去原書(shū)的第4章（檢測(cè)技術(shù)中的信息處理與傳輸技術(shù)）、第3章的38節(jié)（變送器），其中的部分內(nèi)容插入到相關(guān)章節(jié)中；對(duì)原書(shū)的第2章21節(jié)（檢測(cè)技術(shù)的原理與方法）、第3章的31節(jié)（檢測(cè)儀表的構(gòu)成和設(shè)計(jì)方法）、35節(jié)（流量檢測(cè)儀表）、39節(jié)（顯示記錄儀表與裝置）以及第5章（現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)）做了較大的調(diào)整；對(duì)其他章節(jié)也作了相應(yīng)的修改。第二版盡量保持第一版的特點(diǎn)和體系，但努力在內(nèi)容上更豐富、體系上更完整。本書(shū)以廣義信息論為主線，從檢測(cè)元件和檢測(cè)儀表角度，介紹和討論有關(guān)信息的獲取、信息的變換、信息的處理和信息的顯示等方面的技術(shù)。根據(jù)筆者多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐體會(huì)，在結(jié)合本書(shū)教學(xué)時(shí)采用自學(xué)討論式這樣的一種教學(xué)方式較為合適。課堂教學(xué)主要講一些有關(guān)檢測(cè)技術(shù)及儀表的共性問(wèn)題，然后布置思考題與習(xí)題，讓學(xué)生在做習(xí)題和回答思考題的過(guò)程中看書(shū)，參考其他教材，學(xué)生之間相互討論；教師選擇部分有代表性的思考題讓學(xué)生上講臺(tái)來(lái)回答、討論甚至爭(zhēng)論，最后教師進(jìn)行歸納和總結(jié)。有條件的教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的愛(ài)好和特點(diǎn)撰寫(xiě)小論文、小報(bào)告。通過(guò)這樣的教學(xué)活動(dòng)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。在教學(xué)內(nèi)容安排上，教師可以根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)選擇本書(shū)的章節(jié)。對(duì)于自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)，建議選擇本書(shū)的第1、第2和第3章作為教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，第4章作為選學(xué)內(nèi)容。

內(nèi)容概要

本書(shū)以信息為主線，從信息的獲取、變換與處理和輸出與顯示等角度來(lái)介紹檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)儀表和檢測(cè)系統(tǒng)。本書(shū)首先介紹檢測(cè)技術(shù)的一般概念和檢測(cè)儀表的共性知識(shí)，包括測(cè)量誤差、準(zhǔn)確度等；然后介紹各種檢測(cè)元件的檢測(cè)原理和使用特點(diǎn)；接著重點(diǎn)介紹各種常見(jiàn)參數(shù)的檢測(cè)方法和檢測(cè)儀表；最后簡(jiǎn)單介紹檢測(cè)技術(shù)的最新進(jìn)展，包括軟測(cè)量技術(shù)和圖像檢測(cè)技術(shù)等。    本書(shū)可以作為高等學(xué)校自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)的教材，也可以作為從事檢測(cè)技術(shù)及儀表的研究生、科研工作者及工程技術(shù)人員的參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

1 檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)  1.1 檢測(cè)技術(shù)的基本概念  1.2 檢測(cè)儀表的基本概念  1.3 測(cè)量誤差的理論基礎(chǔ)  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)2 檢測(cè)技術(shù)與檢測(cè)元件  2.1 檢測(cè)技術(shù)的一般原理  2.2 機(jī)械式檢測(cè)元件  2.3 電阻式檢測(cè)元件  2.4 電容式檢測(cè)元件  2.5 熱電式檢測(cè)元件  2.6 壓電式檢測(cè)元件  2.7 光電式檢測(cè)元件  2.8 磁電式檢測(cè)元件  2.9 磁彈性式檢測(cè)元件  2.10 核輻射式檢測(cè)元件  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)3 檢測(cè)儀表  3.1 檢測(cè)儀表的構(gòu)成和設(shè)計(jì)方法  3.2 溫度檢測(cè)儀表  3.3 壓力檢測(cè)儀表  3.4 物位檢測(cè)儀表  3.5 流量檢測(cè)儀表  3.6 氣體成分分析儀表  3.7 機(jī)械量測(cè)量?jī)x表  3.8 顯示裝置與儀表  3.9 檢測(cè)儀表的檢定  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)4 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)  4.1 軟測(cè)量技術(shù)  4.2 圖像檢測(cè)系統(tǒng)  4.3 過(guò)程層析成像  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)附錄1 熱電偶的分度表附錄2 主要熱電偶的參考函數(shù)和逆函數(shù)附錄3 熱電阻分度表附錄4 壓力單位換算表附錄5 節(jié)流件和管道常用材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)

章節(jié)摘錄

插圖：b.隨機(jī)誤差。在同一測(cè)量條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)定的方式變化，即具有隨機(jī)性的誤差稱為隨機(jī)誤差?！S機(jī)誤差的產(chǎn)生可能由于人們尚未認(rèn)識(shí)的原因，或目前尚無(wú)法控制的某些因素（如電子線路中的噪聲）的影響，即偶然因素所引起的。儀表中傳動(dòng)部件的問(wèn)隙和摩擦、連接件的彈性形變、使用的環(huán)境條件，如溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)、電磁場(chǎng)等的波動(dòng)、各種噪聲等都會(huì)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生影響。隨機(jī)誤差的特點(diǎn)是，雖然就每次測(cè)量而言，測(cè)量誤差是沒(méi)有規(guī)律的，以隨機(jī)方式出現(xiàn)，但在多次重復(fù)測(cè)量中其總體是符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。當(dāng)測(cè)量次數(shù)為無(wú)限多，誤差的算術(shù)平均值趨近于零。c.粗大誤差。超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差稱為粗大誤差。此誤差值較大，明顯表現(xiàn)為測(cè)量結(jié)果異常。如測(cè)量時(shí)讀錯(cuò)、記錯(cuò)儀表指示，儀表操作失誤，測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤等。含粗大誤差的測(cè)量結(jié)果毫無(wú)意義應(yīng)該剔除，否則測(cè)量結(jié)果會(huì)被歪曲。判斷粗大誤差的依據(jù)一般是檢驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)是否偏離正態(tài)分布。③按使用的工作條件分類有基本誤差和附加誤差兩類?；菊`差指儀表在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)（額定）條件下所產(chǎn)生的誤差。例如，某儀表額定工作條件為電源電壓（220±10）VAC、電源頻率（50±2）Hz、環(huán)境溫度（20±5）℃、濕度小于809／6等，這臺(tái)儀表在以上規(guī)定的條件內(nèi)工作所產(chǎn)生的誤差即為基本誤差。檢測(cè)儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)就是由儀表基本誤差決定的。當(dāng)儀表的使用條件偏離標(biāo)準(zhǔn)（額定）工作條件，就會(huì)出現(xiàn)附加誤差。例如，電源電壓波動(dòng)附加誤差、頻率附加誤差、溫度附加誤差、位置附加誤差以及同心度附加誤差等。在估計(jì)測(cè)量誤差時(shí)，應(yīng)將可能的各項(xiàng)附加誤差疊加到基本誤差上去，綜合全面考慮。④按誤差的特性分類有靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差兩類。a.靜態(tài)誤差。當(dāng)被測(cè)量處于穩(wěn)定不隨時(shí)間而變時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的測(cè)量誤差稱為靜態(tài)誤差，也稱穩(wěn)態(tài)誤差。本書(shū)在表示誤差時(shí)無(wú)特殊說(shuō)明均為靜態(tài)誤差。b.動(dòng)態(tài)誤差。當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間而變時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)輸出值跟不上輸入的變化所產(chǎn)生的測(cè)量誤差稱為動(dòng)態(tài)誤差。檢測(cè)儀表的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性決定了其動(dòng)態(tài)誤差的大小。1.3.1.2 測(cè)量誤差與測(cè)量不確定度由于測(cè)量誤差的存在，被測(cè)量的真值難以確定，測(cè)量結(jié)果帶有不確定性。長(zhǎng)期以來(lái)，人們不斷追求以最佳方式估計(jì)被測(cè)量的值，以最科學(xué)的方法評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量高低的程度。測(cè)量不確定度就是評(píng)定測(cè)量結(jié)果質(zhì)量高低的一個(gè)重要指標(biāo)。（1）測(cè)量不確定度的定義測(cè)量不確定度的定義是“表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)”。顯然它是表征被測(cè)量的真值在某個(gè)量值范圍的估計(jì)。由于真值不知道，則測(cè)量誤差也不可能準(zhǔn)確知道，但常?？梢杂筛鞣N依據(jù)估計(jì)誤差可能變動(dòng)的區(qū)間，即可以估計(jì)誤差的絕對(duì)值上界，這個(gè)被估計(jì)的變動(dòng)區(qū)間或上界值稱為不確定度。因此，不確定度是對(duì)測(cè)量結(jié)果分散性的描述，是對(duì)測(cè)量結(jié)果誤差限的估計(jì)。測(cè)量不確定度是由一些不確定度分量組成的，這些分量可以分成兩類。①A類不確定度由測(cè)量列按統(tǒng)計(jì)理論計(jì)算得到的稱為A類不確定度，它是可測(cè)的，是通過(guò)測(cè)量列確定的。②B類不確定度由非統(tǒng)計(jì)分析方法，即由其他方法估計(jì)的稱為B類不確定度。這類不確定度的估計(jì)主要用于不能通過(guò)多次重復(fù)性測(cè)量，由測(cè)量列確定不確定度的情況。所用的方法主要有以前的測(cè)量數(shù)據(jù)、有關(guān)的技術(shù)資料和數(shù)據(jù)等。

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