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1　绪论1

1.1　测试技术概述1

1.2　测量方法1

1.2.1　测量方法的分类1

1.3　测量仪表和测量系统2

1.3.1　测量仪表的功能与特性3

1.3.2　测量系统的组成与特点4

1.3.3　测量系统的主要技术指标5

1.4　测试技术在轧制中的应用6

1.4.1 轧制测试技术的任务6

1.4.2　轧制测试技术经常测试的参数6

1.5　本课程的内容和要求6

2　常用传感器及其原理7

2.1　概述7

2.1.1　传感器的定义7

2.1.2　传感器的分类8

2.1.3　传感器的命名法8

2.1.4　对传感器性能的要求9

2.1.5　传感器的发展趋势10

2.2　电阻式传感器10

2.2.1　电阻应变片10

2.2.2　热电阻及热敏电阻16

2.3　电容式传感器22

2.3.1 电容式传感器的工作原理22

2.3.2 电容式传感器的测量转换电路23

2.3.3 电容传感器特点23

2.3.4 电容式传感器的应用23

2.4　电感式传感器24

2.4.1 工作原理24

2.4.2 电感计算及特性分析26

2.4.3　转换电路和传感器灵敏度29

2.4.4　零点残余电压32

2.5　压磁式传感器35

2.5.1　压磁效应36

2.5.2　压磁式传感器工作原理37

2.5.3　压磁元件38

2.5.4　压磁传感器的应用38

2.6　压电式传感器38

2.6.1 压电效应与压电材料38

2.6.2　压电式传感器及其等效电路39

2.6.3　压电元件常用的结构形式39

2.7　磁电式传感器40

2.8　热电偶式传感器40

2.9　光电式传感器41

2.9.1　光电效应及光电器件41

2.9.2　光电式传感器的形式41

2.10　霍尔元件传感器42

2.11　激光式传感器43

2.11.1　激光传感器简介43

2.11.2　激光传感器应用43

2.11.3　激光传感器的发展前景43

2.12　CCD图像传感器44

2.12.1　CCD的主要特性44

2.12.2　像增强器与CCD的耦合44

2.12.3　CCD图像传感器的发展趋势45

思考题46

3　传感器的接口电路47

3.1　传感器的信号处理47

3.1.1　传感器输出信号的特点47

3.1.2　传感器信号的处理方法47

3.1.3　传感器与检测电路的一般结构形式48

3.2　阻抗匹配器49

3.3　电桥电路50

3.3.1　直流电桥及其特性50

3.3.2　交流电桥52

3.4　放大电路53

3.4.1　反相放大器54

3.4.2　同相放大器54

3.4.3　差动放大器54

3.4.4　电荷放大器55

3.4.5　传感器与放大电路配接的示例56

3.5　噪声的抑制58

3.5.1 噪声产生的原因58

3.5.2　噪声的抑制方法58

3.6　传感器与微机的连接60

3.6.1　传感器与微型计算机结合的重要性60

3.6.2　检测信号在输入微型计算机前的处理61

3.6.3　A/D模数接口电路63

3.6.4　采样保持电路及模拟多路转换器65

3.6.5 电压频率转换电路65

3.6.6　动态应变数据采集分析系统66

思考题67

4　力参数的测量68

4.1　应力应变测量68

4.1.1 应力应变关系68

4.1.2　单一变形时的应变测量70

4.1.3　复合变形时对某一应变成分的测量75

4.2　轧制压力的测量77

4.2.1　应力测量法77

4.2.2　传感器测量法79

4.3　金属塑性变形抗力的测量90

4.3.1　热变形抗力测量90

4.3.2　冷变形抗力测量91

4.4　扭矩的测量91

4.4.1　对集电装置的技术要求92

4.4.2　拉线式集电装置92

4.4.3 电刷式集电装置93

4.4.4　采用集电装置时的组桥94

4.4.5　扭矩的标定95

4.5　其他力参数测量98

4.5.1 轧件张力测量98

4.5.2　挤压力测量100

4.5.3　拉拔力测量101

思考题101

5　电机电参数和转速测量102

5.1　电机电参数测量102

5.1.1　直流电机电压、电流的测量102

5.1.2　直流电机功率测量106

5.1.3 交流电参数测量的特点106

5.1.4 交流电压、电流的测量107

5.1.5　交流电机功率测量108

5.2　电机转速测量110

5.2.1 日光灯法测速110

5.2.2　闪频法测速110

5.2.3　光电数字测速111

5.2.4 瞬时转速的测量115

5.2.5 示波器转速测量法116

5.3　现代电机测试技术118

5.3.1 传感器技术及其在电机测试中的应用118

5.3.2　数字仪器119

思考题121

6　温度测量122

6.1　温度测量方法122

6.1.1 温标122

6.1.2　温度测量方法分类123

6.2　热电偶温度计124

6.2.1 热电偶测温原理124

6.2.2 常用热电偶126

6.2.3　热电势的测量方法126

6.2.4　冷端补偿127

6.2.5　标定128

6.3　辐射温度计129

6.3.1　热辐射的基本概念129

6.3.2　热辐射的基本定律130

6.3.3　辐射温度计的工作原理131

6.3.4　辐射温度计的分类及应用132

6.4　红外温度计132

6.5　光导纤维温度计133

6.5.1 物性型光导纤维温度计133

6.5.2　结构型光导纤维温度计134

6.6　轧钢生产中的温度测量135

思考题136

7　轧制过程在线检测137

7.1　带钢厚度检测137

7.1.1 射线式测厚仪的工作原理137

7.1.2　X射线测厚138

7.1.3　β射线测厚139

7.1.4　γ射线测厚139

7.2　带钢宽度的测量140

7.2.1 热轧带钢板宽的测定方法140

7.2.2　冷轧带钢板宽的测定方法140

7.3　带钢长度的测量142

7.3.1 激光测长仪的结构和原理143

7.3.2　激光测长仪的应用144

7.4　带钢板形检测144

7.4.1　带钢板形概念144

7.4.2　板形检测技术148

7.5　辊缝的测量150

7.5.1　概述150

7.5.2　SGF型辊缝测量仪工作原理151

7.6　轧件位置检测152

7.6.1 热金属检测器（HMD）152

7.6.2　γ射线板边监测器152

7.6.3　冷金属检测器（CMD）153

7.7　板材切头形状检测153

7.8　带钢表面缺陷检测155

7.8.1　检测系统155

7.8.2 带钢表面缺陷的测定和先进的分类方法157

7.9　型钢生产过程中的自动检测技术158

7.9.1 轧件尺寸的在线检测158

7.9.2　轧件位置检测和其他传感器162

思考题163

8　钢材无损检测技术164

8.1　涡流检测164

8.1.1　涡流检测原理164

8.1.2　涡流探伤仪164

8.1.3　涡流探伤的应用165

8.2　磁粉检测165

8.2.1　磁粉检测原理165

8.2.2　工件的磁化方法166

8.2.3　缺陷的检验方法168

8.3　射线检测168

8.3.1　射线检测原理168

8.3.2　X射线探伤技术169

8.4　超声检测169

8.4.1　超声波检测的基本原理169

8.4.2　超声波传感器170

8.4.3　超声探伤技术170

思考题172

附录　轧制测试技术实验174

实验一　电阻应变片的粘贴174

实验二　组桥接线及防潮处理176

实验三　电桥和差特性178

实验四　动态应变测量180

实验五　测力传感器的标定182

实验六　扭矩的测量与标定184

实验七　轧制力能参数综合测试186

参考文献189