自动检测技术与装置

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《自动检测技术与装置(第2版)》以信息为主线，从信息的获取、变换与处理和输出与显示等角度来介绍检测技术、检测仪表和检测系统。《自动检测技术与装置(第2版)》首先介绍检测技术的一般概念和检测仪表的共性知识，包括测量误差、准确度等；然后介绍各种检测元件的检测原理和使用特点；接着重点介绍各种常见参数的检测方法和检测仪表；最后简单介绍检测技术的最新进展，包括软测量技术和图像检测技术等。

《自动检测技术与装置(第2版)》可以作为高等学校自动化、测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化等相关专业的教材，也可以作为从事检测技术及仪表的研究生、科研工作者及工程技术人员的参考用书。

书籍目录

1  检测技术基础1  1.1  检测技术的基本概念1  1.2  检测仪表的基本概念1    1.2.1  检测仪表的定义1    1.2.2  检测仪表的分类3    1.2.3  检测仪表的基本性能6  1.3  测量误差的理论基础9    1.3.1  测量误差的分类与测量不确定度10    1.3.2  误差的估计和评价处理方法12    1.3.3  消除和减少误差的一般方法19  思考题与习题22  参考文献222  检测技术与检测元件23  2.1  检测技术的一般原理23    2.1.1  参数检测的一般方法23    2.1.2  敏感元件25  2.2  机械式检测元件25    2.2.1  弹性式检测元件26    2.2.2  其他机械式检测元件31    2.2.3  机械式检测元件的应用32  2.3  电阻式检测元件32    2.3.1  应变式检测元件33    2.3.2  热电阻检测元件39    2.3.3  其他电阻式检测元件42  2.4  电容式检测元件44    2.4.1  电容检测元件的工作原理45    2.4.2  电容元件的结构和特性45    2.4.3电容式检测元件的温度补偿及抗干扰问题48    2.4.4  电容式检测元件的应用50  2.5  热电式检测元件50    2.5.1  热电偶检测元件50    2.5.2  晶体管温度检测元件54  2.6  压电式检测元件55    2.6.1  压电效应与压电材料55    2.6.2  压电式检测元件的等效电路及连接方式57    2.6.3  压电式检测元件的误差58    2.6.4  压电式检测元件的应用59  2.7  光电式检测元件60    2.7.1  光电效应60    2.7.2  光电器件的基本特性60    2.7.3  光敏元件及特性61    2.7.4  光电式检测元件的应用65  2.8  磁电式检测元件66    2.8.1  磁电感应式检测元件66    2.8.2  霍尔检测元件70  2.9  磁弹性式检测元件73    2.9.1  磁弹性效应73    2.9.2  磁弹性式检测元件的结构及工作原理74  2.10  核辐射式检测元件77    2.10.1  放射源77    2.10.2  探测器79    2.10.3核辐射式检测元件的应用84  思考题与习题84  参考文献853  检测仪表86  3.1  检测仪表的构成和设计方法86    3.1.1  检测仪表的组成86    3.1.2  检测仪表的设计方法87    3.1.3  检测仪表中常见的信号变换方法96    3.1.4  检测仪表常用非线性补偿方法112    3.1.5  检测仪表常用信号传输方式和标准113  3.2  温度检测仪表116    3.2.1  概述116    3.2.2  热电偶温度计118    3.2.3  热电阻温度计124    3.2.4  其他接触式温度检测仪表127    3.2.5  非接触式温度检测仪表130    3.2.6  温度检测仪表的使用134  3.3  压力检测仪表135    3.3.1  概述135    3.3.2  液体压力计137    3.3.3  弹性式压力检测仪表139    3.3.4  电远传式压力检测仪表141    3.3.5  物性型压力传感器148    3.3.6  压力检测仪表的使用151  3.4  物位检测仪表155    3.4.1  概述155    3.4.2  静压式液位计156    3.4.3  浮力式液位计160    3.4.4  电容式物位计160    3.4.5  超声波物位计162    3.4.6  射线式物位计165    3.4.7  微波物位计167    3.4.8  磁致伸缩式液位计168    3.4.9  物位检测的使用169  3.5  流量检测仪表170    3.5.1  概述170    3.5.2  节流式流量计172    3.5.3  转子流量计180    3.5.4  涡街流量计183    3.5.5  电磁流量计185    3.5.6  容积式流量计188    3.5.7  质量流量计190    3.5.8  涡轮流量计192    3.5.9  超声波流量计193    3.5.10  多相流流量测量方法195    3.5.11  流量检测仪表的使用198  3.6  气体成分分析仪表199    3.6.1  概述199    3.6.2  氧量分析仪200    3.6.3  热导式气体分析仪202    3.6.4  红外式气体分析仪204    3.6.5  色谱仪206    3.6.6  气体成分分析仪表的使用210  3.7  机械量测量仪表211    3.7.1  概述211    3.7.2  位移测量仪表211    3.7.3  厚度测量仪表213    3.7.4  力测量仪表216    3.7.5  转矩测量仪表216    3.7.6  振动与加速度测量仪表217    3.7.7  转速表219  3.8  显示装置与仪表220    3.8.1  概述220    3.8.2  模拟显示仪表222    3.8.3  数字式显示仪表233  3.9  检测仪表的检定236    3.9.1  检测仪表检定的一般要求和方法237    3.9.2  检测仪表的检定242  思考题与习题250  参考文献2524  现代检测技术254  4.1  软测量技术254    4.1.1  软测量技术的概念254    4.1.2  软测量技术的数学描述255    4.1.3  软测量的结构和实现步骤255    4.1.4  影响软测量技术的因素256    4.1.5  软测量模型建模方法258    4.1.6  软测量技术应用举例基于相关分析的软测量265  4.2  图像检测系统268    4.2.1  图像检测系统的构成269    4.2.2  数字图像处理技术272  4.3  过程层析成像281    4.3.1  过程层析成像技术的特点及其构成283    4.3.2  过程层析成像的基本原理284    4.3.3  过程层析成像技术在两相流参数测量中的应用285  思考题与习题287  参考文献288附录1  热电偶的分度表289附录2  主要热电偶的参考函数和逆函数304附录3  热电阻分度表307附录4  压力单位换算表311附录5  节流件和管道常用材质的热膨胀系数312

编辑推荐

《自动检测技术与装置(第2版)》：普通高等教育“十五”国家级规划教材

前言

本书第一版自2004年出版以来得到了广大读者的关注，荣获第八届中国石油和化学工业优秀教材奖一等奖，使用量也较大。现根据读者的反馈意见以及科学技术的最新发展，经修订编写了第二版。与第一版相比，第二版对部分章节作了调整，如删去原书的第4章（检测技术中的信息处理与传输技术）、第3章的38节（变送器），其中的部分内容插入到相关章节中；对原书的第2章21节（检测技术的原理与方法）、第3章的31节（检测仪表的构成和设计方法）、35节（流量检测仪表）、39节（显示记录仪表与装置）以及第5章（现代检测技术）做了较大的调整；对其他章节也作了相应的修改。第二版尽量保持第一版的特点和体系，但努力在内容上更丰富、体系上更完整。本书以广义信息论为主线，从检测元件和检测仪表角度，介绍和讨论有关信息的获取、信息的变换、信息的处理和信息的显示等方面的技术。根据笔者多年来的教学实践体会，在结合本书教学时采用自学讨论式这样的一种教学方式较为合适。课堂教学主要讲一些有关检测技术及仪表的共性问题，然后布置思考题与习题，让学生在做习题和回答思考题的过程中看书，参考其他教材，学生之间相互讨论；教师选择部分有代表性的思考题让学生上讲台来回答、讨论甚至争论，最后教师进行归纳和总结。有条件的教师可以引导学生根据自己的爱好和特点撰写小论文、小报告。通过这样的教学活动，可以提高学生的学习积极性和学习兴趣，保证教学质量和教学效果。在教学内容安排上，教师可以根据专业特点选择本书的章节。对于自动化等相关专业，建议选择本书的第1、第2和第3章作为教学重点内容，第4章作为选学内容。

章节摘录

插图：b.随机误差。在同一测量条件下，多次重复测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定的方式变化，即具有随机性的误差称为随机误差。’随机误差的产生可能由于人们尚未认识的原因，或目前尚无法控制的某些因素（如电子线路中的噪声）的影响，即偶然因素所引起的。仪表中传动部件的问隙和摩擦、连接件的弹性形变、使用的环境条件，如温度、湿度、气压、振动、电磁场等的波动、各种噪声等都会对测量系统产生影响。随机误差的特点是，虽然就每次测量而言，测量误差是没有规律的，以随机方式出现，但在多次重复测量中其总体是符合统计规律的。当测量次数为无限多，误差的算术平均值趋近于零。c.粗大误差。超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差。此误差值较大，明显表现为测量结果异常。如测量时读错、记错仪表指示，仪表操作失误，测量数据计算错误等。含粗大误差的测量结果毫无意义应该剔除，否则测量结果会被歪曲。判断粗大误差的依据一般是检验测量数据是否偏离正态分布。③按使用的工作条件分类有基本误差和附加误差两类。基本误差指仪表在规定的标准（额定）条件下所产生的误差。例如，某仪表额定工作条件为电源电压（220±10）VAC、电源频率（50±2）Hz、环境温度（20±5）℃、湿度小于809／6等，这台仪表在以上规定的条件内工作所产生的误差即为基本误差。检测仪表的准确度等级就是由仪表基本误差决定的。当仪表的使用条件偏离标准（额定）工作条件，就会出现附加误差。例如，电源电压波动附加误差、频率附加误差、温度附加误差、位置附加误差以及同心度附加误差等。在估计测量误差时，应将可能的各项附加误差叠加到基本误差上去，综合全面考虑。④按误差的特性分类有静态误差和动态误差两类。a.静态误差。当被测量处于稳定不随时间而变时，检测系统所产生的测量误差称为静态误差，也称稳态误差。本书在表示误差时无特殊说明均为静态误差。b.动态误差。当被测量随时间而变时，检测系统输出值跟不上输入的变化所产生的测量误差称为动态误差。检测仪表的动态响应特性决定了其动态误差的大小。1.3.1.2 测量误差与测量不确定度由于测量误差的存在，被测量的真值难以确定，测量结果带有不确定性。长期以来，人们不断追求以最佳方式估计被测量的值，以最科学的方法评价测量结果质量高低的程度。测量不确定度就是评定测量结果质量高低的一个重要指标。（1）测量不确定度的定义测量不确定度的定义是“表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数”。显然它是表征被测量的真值在某个量值范围的估计。由于真值不知道，则测量误差也不可能准确知道，但常常可以由各种依据估计误差可能变动的区间，即可以估计误差的绝对值上界，这个被估计的变动区间或上界值称为不确定度。因此，不确定度是对测量结果分散性的描述，是对测量结果误差限的估计。测量不确定度是由一些不确定度分量组成的，这些分量可以分成两类。①A类不确定度由测量列按统计理论计算得到的称为A类不确定度，它是可测的，是通过测量列确定的。②B类不确定度由非统计分析方法，即由其他方法估计的称为B类不确定度。这类不确定度的估计主要用于不能通过多次重复性测量，由测量列确定不确定度的情况。所用的方法主要有以前的测量数据、有关的技术资料和数据等。

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