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第1章 测量的基本概念1

1.1 测量的概念和定义1

1.1.1 测量的基本方程1

1.1.2 单位制和单位2

1.1.3 测量仪表的基本功能2

1.2 测量仪表的结构及其基本性能3

1.2.1 仪表的基本性能3

1.2.2 测量仪表的结构3

1.3 测量仪表的输入输出特性5

1.3.1 静态特性及其性能指标5

1.3.2 测量仪表的动态特性9

1.4 测量方法10

1.4.1 概述10

1.4.2 按测量方法分10

1.4.3 按测量方式分11

习题与思考题12

第2章 测量误差及数据处理13

2.1 误差来源及其分类13

2.1.1 误差的来源13

2.1.2 误差的分类14

2.2 误差的表示方法15

2.2.1 测量误差的表示方法15

2.2.2 仪器仪表误差的表示方法16

2.2.3 数字仪表误差的表示方法17

2.2.4 一次直接测量时最大误差的估计18

2.3 随机误差的估算19

2.3.1 测量值的算术平均值与数学期望19

2.3.2 标准差20

2.3.3 随机误差的正态分布21

2.3.4 贝塞尔公式21

2.3.5 算术平均值标准差21

2.4 粗大误差的判断准则22

2.4.1 置信概率与置信区间22

2.4.2 有限次测量的置信度23

2.4.3 随机不确定度与坏值剔除24

2.5 系统误差及其减小方法25

2.5.1 系统误差的分类25

2.5.2 系统误差的判断26

2.5.3 减小系统误差的方法27

2.6 测量数据的处理29

2.6.1 测量数据的舍入法则29

2.6.2 有效数字的位数29

2.6.3 有效数字的运算规则30

2.6.4 有效数字位数的确定30

2.6.5 等精密度测量结果的处理步骤30

2.7 误差的合成与分配33

2.7.1 概述33

2.7.2 常用函数的合成误差34

2.7.3 系统误差的合成37

2.7.4 系统误差的分配39

2.8 最佳测量条件的确定40

习题与思考题42

第3章 信号的时域、频域与数据域测试技术44

3.1 概述44

3.2 通用电子示波器的组成及其原理46

3.2.1 电子示波器的组成46

3.2.2 波形显示原理47

3.2.3 电子示波器的分类51

3.2.4 通用电子示波器的原理51

3.3 智能化数字存储示波器62

3.3.1 概述62

3.3.2 智能示波器的组成原理及工作方式63

3.3.3 智能示波器的主要功能及应用64

3.4 示波器的主要工作特性及其选择72

3.4.1 主要工作特性72

3.4.2 示波器的选择74

3.5 信号的频谱分析75

3.5.1 频谱分析仪的种类75

3.5.2 频谱分析仪的工作原理76

3.5.3 频谱分析仪的工作特性84

3.5.4 频谱分析仪的应用范围84

3.6 逻辑分析仪的原理及应用85

3.6.1 逻辑分析仪的组成85

3.6.2 逻辑分析仪的功能86

3.6.3 逻辑分析仪的工作过程88

3.6.4 逻辑分析仪的应用89

习题与思考题90

第4章 非电量的电测技术92

4.1 电位器式传感器92

4.1.1 电位器式传感器的结构92

4.1.2 线性电位器式传感器93

4.1.3 非线性电位器传感器96

4.1.4 电位器式传感器的应用99

4.2 电阻应变式传感器101

4.2.1 应变片的工作原理101

4.2.2 电阻应变传感器的测量电路103

4.2.3 电阻应变传感器的温度误差及其补偿108

4.2.4 电阻应变传感器及其应用109

4.3 电感式传感器113

4.3.1 自感式传感器113

4.3.2 差动变压器式传感器120

4.3.3 电涡流式传感器126

4.3.4 压磁式传感器131

4.4 电容式传感器133

4.4.1 电容式传感器的工作原理及其特性133

4.4.2 测量电路136

4.4.3 电容式传感器的特点及其应用范围140

4.5 热电偶传感器142

4.5.1 热电偶的测温原理142

4.5.2 有关热电偶回路的几点结论144

4.5.3 热电偶冷端温度补偿146

4.5.4 常用热电偶及其特性150

4.5.5 热电偶常用测温电路151

4.5.6 热电偶测温应用实例153

4.6 热电阻传感器156

4.6.1 金属热电阻及其特性156

4.6.2 测量电路158

4.6.3 热电阻应用实例159

4.7 压电式传感器162

4.7.1 压电材料的特性162

4.7.2 常用压电材料164

4.7.3 压电传感器的等效电路和测量电路165

4.7.4 压电传感器的应用168

4.8 超声波式传感器171

4.8.1 超声波的种类及其特性171

4.8.2 超声波发生器原理171

4.8.3 超声波接收器原理172

4.8.4 超声波传感器的应用172

4.9 振弦式传感器174

4.9.1 工作原理及测量电路174

4.9.2 振弦式传感器的特性176

4.9.3 振弦式传感器的应用177

4.10 光电式传感器178

4.10.1 光电效应及其器件178

4.10.2 光电元件的特性182

4.10.3 光电信号的检测方法183

4.10.4 光电式传感器的应用实例183

4.11 激光式传感器185

4.11.1 激光发射原理185

4.11.2 常用激光器及其原理186

4.11.3 激光的特点188

4.11.4 激光式传感器的应用及实例188

4.12 光纤式传感器190

4.12.1 概述190

4.12.2 光纤及光在其中的传输190

4.12.3 常用光纤式传感器191

4.13 红外式传感器197

4.13.1 红外检测的基本定律197

4.13.2 红外探测器的类型197

4.13.3 红外探测器的应用及实例199

4.14 热敏传感器200

4.14.1 半导体热敏电阻及其特性200

4.14.2 半导体热敏电阻的应用201

4.15 霍尔式传感器203

4.15.1 工作原理203

4.15.2 霍尔元件的特性及其补偿204

4.15.3 霍尔集成电路207

4.15.4 霍尔式传感器的应用及实例208

4.16 气敏传感器209

4.16.1 概述209

4.16.2 半导体气敏电阻210

4.16.3 热导式气敏传感器212

4.16.4 气敏传感器的应用实例213

习题与思考题215

第5章 微型化和智能化传感器219

5.1 概述219

5.2 微型温度传感器220

5.2.1 热释电温度传感器220

5.2.2 PN结温度传感器221

5.2.3 集成（IC）温度传感器222

5.2.4 石英振子温度传感器223

5.2.5 微型温度传感器应用实例224

5.3 硅压阻式微型压力传感器228

5.3.1 硅盒制作工艺简述228

5.3.2 普通型单片集成压力传感器229

5.3.3 具有温度补偿功能集成压力传感器229

5.3.4 频率输出型压阻式集成压力传感器231

5.3.5 集成压力传感器MPX3100232

5.3.6 MPX7000系列压力变送器233

5.3.7 扩散硅差压变送器234

5.4 电容式微型传感器235

5.4.1 集成（IC）电容式加速度传感器ADXL50235

5.4.2 电容式数字输出压力变送器237

5.5 智能化变送器238

5.5.1 ST-3000系列智能变送器239

5.5.2 LD302智能压力变送器240

5.5.3 3051型智能压力变送器241

5.5.4 EJA型差压（压力）智能变送器242

5.5.5 阵列式智能气敏传感器243

5.5.6 阵列式智能压力图像传感器244

习题与思考题246

第6章 数字化测量技术247

6.1 概述247

6.2 有源滤波器的设计248

6.2.1 低通有源滤波器的设计249

6.2.2 高通有源滤波器的设计250

6.2.3 带通有源滤波器的设计251

6.2.4 有源带阻滤波器的设计252

6.3 模拟信号放大技术253

6.3.1 概述253

6.3.2 通用型集成运算放大器254

6.3.3 高精度集成运放255

6.3.4 高输入阻抗集成运放256

6.3.5 测量放大器257

6.3.6 程控增益放大器259

6.3.7 集成隔离放大器260

6.4 集成模拟多路开关261

6.4.1 概述261

6.4.2 常用集成模拟开关262

6.4.3 多路模拟开关应用举例265

6.5 集成采样／保持器（S/H）265

6.5.1 概述265

6.5.2 集成采样／保持器的工作原理及其主要技术指标266

6.5.3 常用集成采样／保持器268

6.6 系统误差校正技术269

6.6.1 利用误差模型校正系统误差269

6.6.2 利用校准曲线通过查表法修正系统误差270

6.6.3 折线逼近法非线性校正273

6.6.4 平方插值法非线性校正273

6.7 量程自动切换与标度变换274

6.7.1 量程自动切换274

6.7.2 标度变换275

6.8 A/D转换原理、器件及应用276

6.8.1 双积分式A/D转换原理、器件及应用276

6.8.2 逐位逼近式A/D转换原理、器件及应用289

6.8.3 V/F转换原理及常用器件295

6.8.4 AD转换器的一般选择原则301

6.9 D/A转换原理及常用器件的应用302

6.9.1 D/A转换原理302

6.9.2 主要技术指标303

6.9.3 D/A转换器与单片机接口电路303

6.10 LED和LCD显示技术308

6.10.1 七段LED显示器及其接口技术308

6.10.2 LCD显示器及其接口技术314

6.11 频率、时间和相位的测量318

6.11.1 电子计数频率计测频原理318

6.11.2 脉冲累计的测量320

6.11.3 计数式频率计测量频率比320

6.11.4 计数式频率计测量周期321

6.11.5 直接测频和测周期中介频率的确定322

6.11.6 脉冲沿时间及脉冲宽度的测量322

6.11.7 时间间隔和长时间的测量323

6.11.8 脉冲计数式相位测量原理324

6.11.9 数字频率计总体框图及工作特性326

6.12 数字多用表的原理328

6.12.1 AC-DC转换电路328

6.12.2 I-V转换电路331

6.12.3 R-V转换电路332

6.12.4 数字多用表的原理333

习题与思考题334

第7章 抗干扰技术335

7.1 干扰源与干扰耦合方式335

7.1.1 干扰的来源335

7.1.2 干扰的耦合方式336

7.1.3 仪表内部的干扰338

7.2 干扰抑制技术338

7.2.1 串模干扰及其抑制技术339

7.2.2 共模干扰及其抑制技术341

7.2.3 电源引入干扰的抑制345

7.2.4 其他抑制干扰的措施346

习题与思考题347

附录349

附录A 铂铑10—铂热电偶分度表349

附录B 镍铬—铜镍热电偶分度表353

附录C 镍铬—镍硅热电偶分度表353

附录D 铂电阻分度表356

附录E 铜电阻（Cu50）分度表358

部分习题答案359

参考文献362