自動檢測技術(shù)與裝置

前言

本書第一版自2004年出版以來得到了廣大讀者的關(guān)注，榮獲第八屆中國石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀教材獎一等獎，使用量也較大?，F(xiàn)根據(jù)讀者的反饋意見以及科學(xué)技術(shù)的最新發(fā)展，經(jīng)修訂編寫了第二版。與第一版相比，第二版對部分章節(jié)作了調(diào)整，如刪去原書的第4章（檢測技術(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；對原書的第2章21節(jié)（檢測技術(shù)的原理與方法）、第3章的31節(jié)（檢測儀表的構(gòu)成和設(shè)計方法）、35節(jié)（流量檢測儀表）、39節(jié)（顯示記錄儀表與裝置）以及第5章（現(xiàn)代檢測技術(shù)）做了較大的調(diào)整；對其他章節(jié)也作了相應(yīng)的修改。第二版盡量保持第一版的特點和體系，但努力在內(nèi)容上更豐富、體系上更完整。本書以廣義信息論為主線，從檢測元件和檢測儀表角度，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)筆者多年來的教學(xué)實踐體會，在結(jié)合本書教學(xué)時采用自學(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)檢測技術(shù)及儀表的共性問題，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程中看書，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)生上講臺來回答、討論甚至爭論，最后教師進行歸納和總結(jié)。有條件的教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的愛好和特點撰寫小論文、小報告。通過這樣的教學(xué)活動，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)特點選擇本書的章節(jié)。對于自動化等相關(guān)專業(yè)，建議選擇本書的第1、第2和第3章作為教學(xué)重點內(nèi)容，第4章作為選學(xué)內(nèi)容。

內(nèi)容概要

本書以信息為主線，從信息的獲取、變換與處理和輸出與顯示等角度來介紹檢測技術(shù)、檢測儀表和檢測系統(tǒng)。本書首先介紹檢測技術(shù)的一般概念和檢測儀表的共性知識，包括測量誤差、準(zhǔn)確度等；然后介紹各種檢測元件的檢測原理和使用特點；接著重點介紹各種常見參數(shù)的檢測方法和檢測儀表；最后簡單介紹檢測技術(shù)的最新進展，包括軟測量技術(shù)和圖像檢測技術(shù)等。    本書可以作為高等學(xué)校自動化、測控技術(shù)與儀器、電子信息工程、電氣工程及其自動化、機械設(shè)計制造及其自動化等相關(guān)專業(yè)的教材，也可以作為從事檢測技術(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。

書籍目錄

1 檢測技術(shù)基礎(chǔ)  1.1 檢測技術(shù)的基本概念  1.2 檢測儀表的基本概念  1.3 測量誤差的理論基礎(chǔ)  思考題與習(xí)題  參考文獻2 檢測技術(shù)與檢測元件  2.1 檢測技術(shù)的一般原理  2.2 機械式檢測元件  2.3 電阻式檢測元件  2.4 電容式檢測元件  2.5 熱電式檢測元件  2.6 壓電式檢測元件  2.7 光電式檢測元件  2.8 磁電式檢測元件  2.9 磁彈性式檢測元件  2.10 核輻射式檢測元件  思考題與習(xí)題  參考文獻3 檢測儀表  3.1 檢測儀表的構(gòu)成和設(shè)計方法  3.2 溫度檢測儀表  3.3 壓力檢測儀表  3.4 物位檢測儀表  3.5 流量檢測儀表  3.6 氣體成分分析儀表  3.7 機械量測量儀表  3.8 顯示裝置與儀表  3.9 檢測儀表的檢定  思考題與習(xí)題  參考文獻4 現(xiàn)代檢測技術(shù)  4.1 軟測量技術(shù)  4.2 圖像檢測系統(tǒng)  4.3 過程層析成像  思考題與習(xí)題  參考文獻附錄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.隨機誤差。在同一測量條件下，多次重復(fù)測量同一被測量時，其絕對值和符號以不可預(yù)定的方式變化，即具有隨機性的誤差稱為隨機誤差?！S機誤差的產(chǎn)生可能由于人們尚未認(rèn)識的原因，或目前尚無法控制的某些因素（如電子線路中的噪聲）的影響，即偶然因素所引起的。儀表中傳動部件的問隙和摩擦、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、電磁場等的波動、各種噪聲等都會對測量系統(tǒng)產(chǎn)生影響。隨機誤差的特點是，雖然就每次測量而言，測量誤差是沒有規(guī)律的，以隨機方式出現(xiàn)，但在多次重復(fù)測量中其總體是符合統(tǒng)計規(guī)律的。當(dāng)測量次數(shù)為無限多，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)為測量結(jié)果異常。如測量時讀錯、記錯儀表指示，儀表操作失誤，測量數(shù)據(jù)計算錯誤等。含粗大誤差的測量結(jié)果毫無意義應(yīng)該剔除，否則測量結(jié)果會被歪曲。判斷粗大誤差的依據(jù)一般是檢驗測量數(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。基本誤差指儀表在規(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。檢測儀表的準(zhǔn)確度等級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，就會出現(xiàn)附加誤差。例如，電源電壓波動附加誤差、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。在估計測量誤差時，應(yīng)將可能的各項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)誤差和動態(tài)誤差兩類。a.靜態(tài)誤差。當(dāng)被測量處于穩(wěn)定不隨時間而變時，檢測系統(tǒng)所產(chǎn)生的測量誤差稱為靜態(tài)誤差，也稱穩(wěn)態(tài)誤差。本書在表示誤差時無特殊說明均為靜態(tài)誤差。b.動態(tài)誤差。當(dāng)被測量隨時間而變時，檢測系統(tǒng)輸出值跟不上輸入的變化所產(chǎn)生的測量誤差稱為動態(tài)誤差。檢測儀表的動態(tài)響應(yīng)特性決定了其動態(tài)誤差的大小。1.3.1.2 測量誤差與測量不確定度由于測量誤差的存在，被測量的真值難以確定，測量結(jié)果帶有不確定性。長期以來，人們不斷追求以最佳方式估計被測量的值，以最科學(xué)的方法評價測量結(jié)果質(zhì)量高低的程度。測量不確定度就是評定測量結(jié)果質(zhì)量高低的一個重要指標(biāo)。（1）測量不確定度的定義測量不確定度的定義是“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)”。顯然它是表征被測量的真值在某個量值范圍的估計。由于真值不知道，則測量誤差也不可能準(zhǔn)確知道，但常?？梢杂筛鞣N依據(jù)估計誤差可能變動的區(qū)間，即可以估計誤差的絕對值上界，這個被估計的變動區(qū)間或上界值稱為不確定度。因此，不確定度是對測量結(jié)果分散性的描述，是對測量結(jié)果誤差限的估計。測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類不確定度由測量列按統(tǒng)計理論計算得到的稱為A類不確定度，它是可測的，是通過測量列確定的。②B類不確定度由非統(tǒng)計分析方法，即由其他方法估計的稱為B類不確定度。這類不確定度的估計主要用于不能通過多次重復(fù)性測量，由測量列確定不確定度的情況。所用的方法主要有以前的測量數(shù)據(jù)、有關(guān)的技術(shù)資料和數(shù)據(jù)等。

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