《自动检测技术及仪表》

第一篇 自动检测技术及仪表的理论基础1

第一章 概述1

§1-1关于测量的概念1

§1-2测量方法2

一、直接测量法3

二、间接测量法4

§1-3测量仪表的功能5

一、测量仪表和测量系统5

二、测量仪表的功能6

§1-4测量仪表的性能指标7

一、测量仪表的静态特性7

二、测量仪表的动态特性及动态误差11

第二章 自动检测仪表的设计概要16

§2-1测量仪表的构成16

一、直接变换型仪表16

二、平衡变换型仪表17

二、原理方块图的确定26

§2-2自动检测仪表的设计原则26

一、设计前的准备26

§2-3自动检测仪表及检测系统的设计方法29

一、两类检测仪表及检测系统29

二、两类设计方法——实验归纳法和实验分析法29

第二篇 工业参数自动检测技术及仪表32

第三章 温度测量及仪表32

§3-1温度的概念及测量方法的分类32

一、温度的概念32

二、温度的测量方法及分类32

§3-2温标及温度标准的传递34

一、国际温标简介34

二、温度标准的传递37

§3-3膨胀式温度计和压力式温度计37

一、膨胀式温度计37

二、压力式温度计39

一、概述40

§3-4热电偶温度计40

二、热电偶的基本原理41

三、热电偶基本定律42

四、热电极材料及常用热电偶44

五、热电偶的结构53

六、热电偶的参比端处理58

七、补偿导线的应用60

八、热电偶的检定62

九、热电偶的测温误差65

§3-5电阻温度计69

一、概述69

二、热电阻材料及常用热电阻69

三、热电阻的结构73

四、半导体热敏电阻75

五、电阻温度计的测温误差76

一、沿测温元件导热引起的误差79

§3-6接触法测温误差分析79

二、测温元件热辐射引起的误差80

三、其它误差80

§3-7光辐射测温法及仪表81

一、理论基础81

二、全辐射式温度计83

三、部分辐射式温度计86

四、亮度温度计87

五、颜色温度计94

六、真实温度的测量96

七、几种测量方案特点的比较97

§3-8光导纤维测温技术99

一、部分辐射光导纤维耦合测温仪99

二、比色光导纤维耦合测温仪104

§3-9温度检测系统设计举例之一——高速气流的温度测量107

一、方案选择108

二、结构设计108

三、误差计算110

§3-10温度检测系统设计举例之二——运动物体表面温度的测量111

一、对任务的分析112

二、在线仪表的选择设计113

§3-11热流测量117

一、热阻式热流计118

二、热水热流计121

§3-12温度测量仪表的标定装置123

一、接触式测温仪表的标定装置123

二、非接触式测温仪表的标定装置126

第四章 压力测量及仪表133

§4-1概述133

一、压力的概念133

二、压力的测量单位133

三、压力测量仪表的分类134

四、压力标准的传递136

§4-2液柱式压力计137

§4-3活塞式压力计139

一、活塞式压力计的作用原理140

二、活塞式压力计的基本参数141

三、活塞式压力计的修正143

§4-4机械弹性式压力计143

一、弹簧管式压力计144

二、其它机械弹性式压力计145

§4-5电测弹性变形式压力计145

一、电位器式远传压力计146

二、电感式压力计146

三、霍尔式压力计146

四、电容式压力计147

五、应变式压力计147

§4-6谐振式压力计148

一、振弦式压力计148

二、振筒式压力计152

一、压电效应与压电材料154

§4-7压电式压力计154

二、压电式压力传感器的结构156

三、压电式压力计的测量电路157

§4-8真空测量及仪表159

一、概述159

二、压缩式真空计159

三、热导式真空计161

四、电离式真空计162

§4-9压力测量仪表动态特性的求取163

一、频率特性的实验测定163

二、动态校准装置165

§4-10压力检测系统设计举例——高温气流快变压力的测量168

一、方案分析168

二、测量系统的组成169

三、测量系统主要参数的确定170

四、应变式压力传感器的设计要点171

五、测量系统的标定176

§5-1概述179

一、关于流量的概念179

第五章 流量测量及仪表179

二、流量测量仪表的分类180

§5-2总量测量及仪表187

一、椭圆齿轮流量计187

二、腰轮流量计（罗茨流量计）187

三、容积式流量计的误差188

一、理论基础及流量方程190

§5-3差压式流量计190

二、标准节流装置193

三、标准节流装置的适用范围及安装要求203

四、标准节流装置的压力损失δ？203

五、标准节流装置有关系数的确定206

六、压差的测量215

七、差压式流量计的安装要求223

八、用标准节流装置测量流量的误差计算224

九、标准节流装置在制造、安装、使用中不符合要求时的处理及附加误差228

十、标准节流装置的设计计算234

§5-4流体阻力式流量计240

一、转子流量计240

二、靶式流量计245

§5-5测速式流量计246

一、电磁流量计246

二、涡轮流量计251

§5-6流体振动式流量计254

一、卡门涡街式旋涡流量计254

二、旋进式旋涡流量计256

§5-7质量流量的测量257

一、直接式质量流量计——涡轮转矩式质量流量计257

二、推导式质量流量计258

三、温度、压力补偿式质量流量计259

§5-8用示踪法测量流量260

一、概述260

二、传输时间法261

三、稀释法266

§5-9相关流量计266

§5-10流量测量装置设计举例——大粘度液体流量测量装置的设计268

一、任务要求268

二、对任务的分析268

三、靶式流量变送器的设计269

四、仪表的分度及流量系数的测定273

§5-11流量标准的传递及其装置276

五、流量测量误差276

一、液体流量计的检定277

二、气体流量计的检定281

第六章 物位测量及仪表285

§6-1概述285

§6-2压力式物位仪表288

一、压力式物位计288

二、差压式液位计289

一、浮子式（恒浮力式）液位计290

§6-3浮力式液位仪表290

二、浮筒式（变浮力式）液位计292

§6-4电气式物位仪表293

一、电阻式物位仪表293

二、电容式物位仪表294

三、电感式物位仪表300

§6-5超声波物位仪表301

一、基本原量及方案301

二、声速校正303

三、液位测量的近限与远限304

四、测时电路305

§6-6放射性物位仪表306

一、核辐射的基本特性306

二、放射性液位计308

三、使用放射性物位计时的防护309

第七章 机械量测量及仪表312

§7-1概述312

二、磁性转速表313

§7-2转速测量313

一、离心式转速表313

三、测速发电机314

四、感应脉冲式转速表314

五、闪光测速仪314

六、光电式转速表315

§7-3振动测量及仪表315

一、理论基础316

二、加速度计318

三、速度计320

§7-4厚度测量及仪表321

一、接触式测厚仪321

二、涡流式测厚仪322

三、微波测厚仪323

四、射线式测厚仪324

一、称量原理326

§7-5电子皮带秤326

二、传感器及秤架结构327

三、电子皮带秤的信号处理330

四、仪表的标定334

§7-6动态轨道衡335

一、概述335

二、动态轨道衡称重原理336

三、动态轨道衡设计概要338

第八章 成分分析仪器343

§8-1概述343

一、成分分析仪器及其特点343

二、成分分析仪器的作用343

三、成分分析仪器的分类344

四、成分分析仪器的组成345

五、成分分析仪器的主要性能指标346

六、成分分析仪器的发展趋势347

一、基本原理348

§8-2热导式气体分析仪348

二、检测器（热导池）350

三、测量线路355

四、热导式CO2分析仪356

§8-3磁性氧量分析仪358

一、磁性氧量分析仪的物理基础358

二、热磁对流式氧量分析仪360

三、磁力机械式氧量分析仪364

§8-4氧化锆氧量计365

§8-5红外线气体分析器368

一、概述368

二、红外线气体分析器的型式与结构370

三、红外线气体分析器的主要部件371

§8-6气相色谱仪376

一、概述376

二、气相色谱法的分离原理377

三、定性分析和定量分析381

四、工业气相色谱仪的基本组成385

五、检测器388

六、温度控制、程序控制和数据处理392

七、微处理器在色谱分析中的应用395

第九章 物性参数测量及仪表401

§9-1密度测量及仪表401

一、密度和相对密度401

二、密度的测量401

§9-2物质含量的测量及仪表408

一、含量的表示方法408

二、含量的测量409

§9-3pH值测量仪413

一、与pH值有关的基本概念413

二、测量pH值使用的电极414

§9-4粘度测量及仪表419

一、粘度的基本概念419

二、流体粘度与温度、压力的关系419

三、粘度的测量方法420

§9-5湿度测量及仪表426

一、干湿球湿度计427

二、电阻湿度计427

三、电容湿度计429

四、石英振荡吸收式湿度计429

五、热吸收式湿度计430

参考书目430

附录431

一、铂铑1？—铂热电偶分度表431

二、镍铬—镍硅（镍铬—镍铝）热电偶分度表434

三、工业用铂热电阻分度表（R0＝100.00Ω）437

四、工业铜热电阻分度表（Cu50）439

五、工业铜热电阻分度表（Cu100）439

六、角接取压孔板α0＝f（α0β2、ReD、β？关系表440

七、喷嘴α0＝f（α0β2、ReD、β）关系表440

八、法兰取压孔板α＝f（αβ2、ReD、β、D）关系表441