電氣測量技術(shù)實驗教程

前言

　　隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，電氣測量技術(shù)的發(fā)展日新月異。電氣測量是對物質(zhì)世界的信息進行測量與控制的基本手段。它融合了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、新元器件新材料技術(shù)和現(xiàn)代測試技術(shù)等，是現(xiàn)代工業(yè)中新技術(shù)應用最多、最快的方向之一。當今世界，綜合國力的競爭日趨激烈；而國力的競爭，歸根結(jié)底是科技與人才的競爭。為了適應社會主義現(xiàn)代化建設的需要，我們組織編寫了這本《電氣測量技術(shù)實驗教程》，滿足廣大電氣工作者、愛好者以及師生的迫切需要。　　本書編寫時本著由淺入深，求精避繁的原則，從實用出發(fā)，力求理論與實際相結(jié)合，突出新穎性。本書對電氣測量的基礎理論、測量儀器的結(jié)構(gòu)、工作原理、適用場合、技術(shù)操作要點等作了詳細的闡述，并引導學生正確理解和應用相關(guān)理論、技術(shù)和方法去解決生產(chǎn)實際中的具體問題，提高學生分析問題和解決問題的能力，充分體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際和重在能力培養(yǎng)的原則。另外，本書主要介紹了廣泛使用的傳感器，包括電阻式傳感器，電容式傳感器，磁電式傳感器，壓電式傳感器，熱電式傳感器，光電式傳感器和半導體磁效應傳感器等，分析了用于現(xiàn)代模擬和數(shù)字測量儀器中的信號輸入、采樣、變換、調(diào)理電路，介紹了萬用表、示波器等常用儀器的工作原理、使用與維護，簡要介紹了智能儀器和虛擬儀器?！　　半姎鉁y量”是電氣工程及其自動化、自動化、機械電子工程、信息工程、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)及其相近專業(yè)的重要專業(yè)課。前置課程有模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路原理、自動控制理論等。本書按48學時編寫，適當刪減，并不影響本書的系統(tǒng)性和實用性，亦適用于40學時，部分內(nèi)容可讓學生自學?！　”緯珊Ｄ杲淌趽沃骶?，其中第一篇的第1～3章由白春艷編寫，第4～6章由李洪美編寫；第二篇實驗部分由白春艷、李洪美共同編寫。徐州師范大學電氣工程及自動化學院院長劉海寬教授、自動化學院分黨委書記王瑩章對本書的編寫給予了大力支持和幫助，提出許多寶貴意見。在此，作者對各位專家、教授和領導表示衷心的感謝。本書的編寫參考了大量文獻和資料，在此對有關(guān)單位和作者一并致謝?！　∮捎诰幷咚接邢?，書中難免有疏漏和不足之處，敬請廣大師生和讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書第一部分講述了電氣測量的基本概念、基本測量方法，測量誤差的概念、分類以及消除；電阻、電感以及電容這些電路參數(shù)的測量基本原理、測量技術(shù)以及常用的電氣測量儀器的組成，工作原理及技術(shù)指標；電壓與電流、時間頻率與相位、功率及電能等電氣參數(shù)的測量基本原理以及常用的電氣測量儀器的工作原理。本書第二部分介紹了與第一部分相配套的實驗內(nèi)容，包括直流單、雙臂電橋測量電阻的實驗，絕緣電阻、接地電阻的測量實驗，使用交流電橋測量電感、電容的實驗，功率和電能的測量實驗，頻率、相位的測量實驗，以及示波器的應用實驗和各類傳感器的應用實驗。    本書既可作為電氣工程及其自動化、自動化、機械電子工程、信息工程、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)及其相近專業(yè)的的學生的教學用書，也可以作為從事電類專業(yè)的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

1  測量的基本知識  1.1  測量的概念    1.1.1  測量    1.1.2  測量過程    1.1.3  測量手段    1.1.4  測量結(jié)果的表示  1.2  測量方法的分類    1.2.1  按測量結(jié)果的獲得方式分類    1.2.2  按測量數(shù)據(jù)的讀取方式分類  1.3  測量單位    1.3.1  單位    1.3.2  單位制    1.3.3  國際單位制    1.3.4  我國的法定計量單位    1.3.5  電氣測量的單位  1.4  電學量具    1.4.1  量具的基本概念    1.4.2  基準的定值和國際比對    1.4.3  常用的電學量具  習題和思考題12  測量誤差  2.1  測量誤差的基本概念    2.1.1  測量誤差的幾個名詞術(shù)語    2.1.2  測量誤差的主要來源    2.1.3  測量誤差的表示方法  2.1  測量誤差的分類    2.2.1  系統(tǒng)誤差    2.2.2  隨機誤差（偶然誤差）    2.2.3  粗大誤差（疏忽誤差）  2.3  系統(tǒng)誤差的消除    2.3.1  誤差的修正    2.3.2  誤差源的消除或削弱  2.4  測量誤差的估計    2.4.1  直接測量方式最大誤差的估計    2.4.2  間接測量中誤差的合成和估計  2.5  誤差的分配    2.5.1  系統(tǒng)誤差的分配    2.5.2  最佳測量條件的確定  習題和思考題23  電參數(shù)的測量  3.1  電阻的測量    3.3.1  電阻測量的傳統(tǒng)方法    3.1.2  直流單電橋    3.1.3  直流雙電橋    3.1.4  兆歐表  3.2  電容和電感的測量    3.2.1  常見的測量方法    3.2.2  交流阻抗電橋  3.3  電壓和電流的測量    3.3.1  概述    3.3.2  直流電壓和電流的測量    3.3.3  交流電壓和電流的測量    3.3.4  測量用互感器  3.4  功率的測量    3.4.1  單相功率的測量    3.4.2  三相功率的測量  3.5  電能的測量    3.5.1  感應系電能表    3.5.2  電子式電能表    3.5.3  三相電能的測量  3.6  頻率和相位的測量    3.6.1  頻率的測量    3.6.2  相位的測量  習題和思考題34  非電參數(shù)的測量  4.1  應變式電阻傳感器    4.1.1  工作原理    4.1.2  種類和選用    4.1.3  使用注意事項  4.2  電容式傳感器    4.2.1  工作原理和種類    4.2.2  特點和選用    4.2.3  使用注意事項  4.3  磁電式傳感器    4.3.1  工作原理    4.3.2  特點和選用  4.4  壓電式傳感器    4.4.1  工作原理    4.4.2  特點和選用    4.4.3  使用注意事項  4.5  熱電式傳感器    4.5.1  熱電偶式傳感器    4.5.2  半導體熱敏電阻    4.5.3  使用注意事項  4.6  光電式傳感器    4.6.1  半導體光電效應傳感器    4.6.2  紅外輻射探測器    4.6.3  光柵傳感器    4.6.4  光電式編碼器  4.7  半導體磁效應傳感器    4.7.1  霍爾傳感器    4.7.2  磁敏電阻和磁敏二極管    4.7.3  磁敏三極管    4.7.4  磁敏集成電路5  數(shù)字化測量技術(shù)  5.1  放大電路    5.1.1  集成運算放大器及其基本電路    5.1.2  測量放大電路    5.1.3  功率輸出放大電路    5.1.4  隔離放大器  5.2  濾波電路    5.2.1  濾波器的分類    5.2.2  低通濾波電路    5.2.3  高通濾波電路    5.2.4  巴特沃斯濾波器    5.2.5  帶通和帶阻濾波電路    5.2.6  數(shù)控濾波器及其集成電路  5.3  信號轉(zhuǎn)換電路    5.3.1  電壓／電流轉(zhuǎn)換和電流／電壓轉(zhuǎn)換電路    5.3.2  信號幅值比較電路    5.3.3  電壓／頻率轉(zhuǎn)換電路  5.4  采樣／保持電路  5.5  D／A轉(zhuǎn)換電路  5.6  A／D轉(zhuǎn)換電路  5.7  示波器6  智能儀器和虛擬儀器  6.1  概述  6.2  智能儀器    6.2.1  智能儀器的特點和組成    6.2.2  智能儀器的新發(fā)展    6.2.3  智能儀器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和控制  6.3  虛擬儀器    6.3.1  虛擬儀器的分類和硬件構(gòu)成    6.3.2  虛擬儀器的設計制作和軟件系統(tǒng)7  實驗  7.1  實驗1：用直流單、雙臂電橋測量電阻  7.2  實驗2：接地電阻的測量  7.3  實驗3：用交流電橋測量電感和電容  7.4  實驗4：三相電路功率的測量  7.5  實驗5：電阻式傳感器（金屬箔式應變片）的應用  7.6  實驗6：用電容式傳感器測量位移  7.7  實驗7：用磁電式傳感器測量轉(zhuǎn)速  7.8  實驗8：用壓電式傳感器測量振動  7.9  實驗9：鉑電阻測溫特性  7.10  實驗10：用光電轉(zhuǎn)速傳感器測量轉(zhuǎn)速  7.11  實驗11：霍爾傳感器的位移特性參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1　測量的基本知識　　1.1　測量的概念　　1.1.1　測量　　測量是人們認識客觀事物，并用數(shù)量概念描述客觀事物，進而達到逐步掌握事物的本質(zhì)和揭示自然界規(guī)律的一種手段。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易、日常生活中都需要測量，而現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展更是與測量的發(fā)展分不開?！　y量是用實驗的方法把被測量與同類標準量進行比較以確定被測量大小的過程。同理，電磁測量是通過直接或間接的方法，將被測的電磁量與同類的標準單位量進行比較，以確定被測電磁量的大小。同類標準量的參與方式可以是直接的，也可以是間接的。例如，電位差計測電壓，同類標準量（標準電池）是直接參與；電流表測電流，這里標準量是間接參與的。因為電流表在出廠時，已經(jīng)與標準量（標準電流）進行比較，以獲得定標和校準?！　?.1.2　測量過程　　測量包含有三個重要因素，即測量對象、測量方法和測量設備。一個完整的測量過程一般包括以下三個階段：　?。?）準備階段。認真分析測量對象的性質(zhì)、特點、測量條件及測量結(jié)果所要達到的準確度要求，然后選定適當?shù)臏y量方法及選擇相應的測量儀器，擬定出測量過程及測量步驟。測量方法的選擇正確與否，直接關(guān)系到測量結(jié)果的可信賴程度，也關(guān)系到測量方案的經(jīng)濟性和可行性。不正確的測量方法，即使有先進的精密儀器，也不會得到正確的測量結(jié)果。　?。?）測量階段。了解測量設備的特性、使用方法，建立測量儀器所必需的測量條件，按照已擬定出的測量過程及測量步驟謹慎進行操作，認真記錄測量數(shù)據(jù)?！　。?）數(shù)據(jù)處理階段。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，考慮測量條件的實際情況，按照選定的測量方法及理論計算出被測量的測量結(jié)果的估計值；根據(jù)誤差傳遞理論，求得測量誤差?！　　?/pre>








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