過程裝備測試技術(shù)

前言

過程裝備測試技術(shù)是過程裝備與控制工程專業(yè)的系列課程之一，是高等工業(yè)院校過程裝備與控制工程專業(yè)的統(tǒng)編教材。本書內(nèi)容豐富，涉及面廣。在各章中選編了一些實例，并附有習(xí)題與思考題，有利于對過程裝備測試技術(shù)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)較少的讀者掌握與應(yīng)用。本書突出過程裝備與控制工程專業(yè)的特點，立足于實踐與應(yīng)用，力求使學(xué)生掌握測試技術(shù)的有關(guān)基礎(chǔ)知識，同時強(qiáng)調(diào)其先進(jìn)性。本書是根據(jù)西安交通大學(xué)王毅教授的長期教學(xué)積累，參考或引用了一些國內(nèi)外相關(guān)著作及文獻(xiàn)資料編寫而成的。編寫中力求做到重點突出、內(nèi)容新穎、難易適中，同’時又照顧到了其他專業(yè)方向的特點。本書包括四個方面的內(nèi)容：（1）基礎(chǔ)概念和理論，主要介紹過程檢測技術(shù)的基本概念、儀器儀表的各種技術(shù)性能指標(biāo)、基本誤差知識，以及常用傳感器的分類和基本原理等；（2）過程參數(shù)測試，主要針對流程性生產(chǎn)中遇到的溫度、壓力與壓差、流量、液位、物質(zhì)成分等過程參數(shù)的測試；（3）過程裝備測試，主要介紹過程裝備生產(chǎn)與運(yùn)行中遇到的流速與流向、振動與噪聲、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測量，壓縮機(jī)各種運(yùn)動規(guī)律的測量，以及設(shè)備質(zhì)量檢驗技術(shù)；（4）計算機(jī)測試系統(tǒng)、檢測領(lǐng)域新技術(shù)以及新進(jìn)展。全書共分14章，第1章至第9章主要由王毅教授編寫，參加編寫的有周濤、艾小濤；第10章至第14章由侯雄坡編寫。在編寫過程中，得到了潘琦、段權(quán)、黃拯、李明杰等老師的幫助，張麗麗做了很多文字校對工作，在此深表感謝。由于時間倉促，加之編者水平所限，書中難免有疏漏和不妥之處，懇請各位專家和讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《過程裝備測試技術(shù)》從過程裝備測試技術(shù)的實際應(yīng)用出發(fā)，主要介紹了過程裝備測試技術(shù)的基本知識、傳感器的基本原理及結(jié)構(gòu)，闡述了壓力、溫度、流量、液位、物質(zhì)成分等常見參數(shù)的測量方法及所用儀器、儀表的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用，介紹了動態(tài)和靜態(tài)設(shè)備的檢測方法等內(nèi)容，最后簡要介紹了測試技術(shù)的新進(jìn)展?！　　哆^程裝備測試技術(shù)》重點突出過程裝備與控制工程專業(yè)的特點，并兼顧動設(shè)備與靜設(shè)備的測試方法?！　　哆^程裝備測試技術(shù)》可作為高等工業(yè)院校過程裝備與控制工程專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的本科教材，也可作為研究生和其他專業(yè)的使用教材，同時還可供從事過程設(shè)備與控制行業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 測試技術(shù)基礎(chǔ)1.1 測試技術(shù)概述1.1.1 測試的目的和意義1.1.2 測試系統(tǒng)的組成及特點1.1.3 測量方法及其分類1.2 測量誤差分析1.2.1 誤差的基本概念1.2.2 誤差分類1.2.3 誤差處理1.3 測量不確定度及其評定1.3.1 測量不確定度的概念1.3.2 測量不確定度的評定1.4 測量儀器儀表的技術(shù)指標(biāo)1.4.1 測量裝置的基本性能1.4.2 儀器的靜態(tài)特性1.4.3 儀器的動態(tài)指標(biāo)1.5 實驗數(shù)據(jù)處理1.5.1 列表法1.5.2 圖示法1.5.3 經(jīng)驗公式法1.5.4 直線擬合思考與練習(xí)第2章 傳感器2.1 概述2.1.1 傳感器2.1.2 傳感器的分類2.1.3 傳感器的發(fā)展趨勢2.2 電參數(shù)型傳感器2.2.1 電阻應(yīng)變式傳感器2.2.2 電感式傳感器2.2.3 電容式傳感器2.3 磁電式傳感器2.3.1 磁電感應(yīng)式傳感器2.3.2 霍爾式傳感器2.4 壓電式傳感器2.4.1 壓電效應(yīng)與壓電材料2.4.2 壓電式傳感器2.5 光電式傳感器2.5.1 光電效應(yīng)和光電器件2.5.2 光纖傳感器2.6 其他傳感器2.6.1 超聲波傳感器2.6.2 紅外傳感器2.6.3 半導(dǎo)體傳感器2.6.4 數(shù)字傳感器2.6.5 智能傳感器思考與練習(xí)第3章 溫度測量3.1 概述3.1.1 溫度的概念3.1.2 溫標(biāo)3.1.3 溫度測量的方法3.2 膨脹式溫度計3.2.1 玻璃液體溫度計3.2.2 壓力式溫度計3.2.3 雙金屬溫度計3.3 熱電偶溫度計3.3.1 熱電偶工作原理3.3.2 熱電偶基本定律3.3.3 熱電偶冷端處理和補(bǔ)償3.3.4 熱電偶的實用測溫電路3.3.5 熱電偶的檢定和測溫誤差分析3.3.6 熱電偶的選擇、使用和安裝3.4 熱電阻溫度計3.4.1 測溫原理3.4.2 熱電阻的特點3.4.3 熱電阻的分類3.4.4 熱電阻的結(jié)構(gòu)3.4.5 金屬熱電阻溫度計3.4.6 熱敏電阻3.4.7 其他熱電阻3.4.8 熱電阻的使用和誤差分析3.5 輻射測溫技術(shù)及儀表3.5.1 輻射基本概念3.5.2 輻射測溫的基本方法3.5.3 輻射測溫儀表分類及性能3.6 其他測溫技術(shù)3.6.1 光導(dǎo)纖維測溫技術(shù)3.6.2 集成溫度傳感器測溫技術(shù)3.6.3 石英測溫技術(shù)3.6.4 超聲波測溫技術(shù)思考與練習(xí)附錄 標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和熱電阻分度表第4章 壓力測量4.1 概述4.1.1 壓力的定義與單位4.1.2 壓力測量的主要方法4.2 液柱式壓力計4.2.1 u形管壓力計4.2.2 單管壓力計4.2.3 微壓計4.3 彈性式壓力計4.3.1 彈性元件和特性4.3.2 測量原理4.3.3 彈性式壓力計4.3.4 彈性壓力計的誤差4.4 電氣式壓力計4.4.1 電阻式壓力計4.4.2 壓電式壓力計4.5 負(fù)荷式壓力計4.5.1 活塞式壓力計4.5 2浮球式壓力計4.6 其他壓力檢測方法4.6.1 彈性振動式壓力計4.6.2 壓磁式壓力計4.6.3 真空計4.7 壓力儀表的選擇與安裝4.7.1 壓力儀表的選擇4.7.2 壓力儀表的安裝和使用4.8 壓力儀表的標(biāo)定思考與練習(xí)第5章 流量測量5.1 概述5.2 節(jié)流式差壓流量計5.2.1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流量公式和參數(shù)5.2.3 流量測量的不確定度估計5.3 轉(zhuǎn)子式流量計5.3.1 工作原理與流量公式5.3.2 轉(zhuǎn)子流量計的示值換算5.3.3 轉(zhuǎn)子流量計的特性5.3.4 轉(zhuǎn)子流量計的選擇、安裝和使用5.4 靶式流量計5.4.1 工作原理和流量方程式5.4.2 流量換算5.4.3 影響流量系數(shù)的因素5.4.4 靶式流量計的分類與結(jié)構(gòu)5.4.5 靶式流量計的適用場合與安裝使用要求5.4.6 校驗裝置5.5 渦輪流量計5.5.1 渦輪流量計的結(jié)構(gòu)原理5.5.2 渦輪流量傳感器的分類與應(yīng)用5.5.3 渦輪流量計的特點和使用注意事項5.6 電磁流量計5.6.1 電磁流量計的工作原理5.6.2 電磁流量計的結(jié)構(gòu)5.6.3 電磁流量計的特點和分類5.6.4 電磁式流量計的安裝與使用5.7 渦街流量計5.7.1 工作原理5.7.2 結(jié)構(gòu)與分類5.7.3 渦街流量計的特點5.7.4 渦街流量計的選型和安裝使用5.8 超聲波流量計5.8.1 測量原理5.8.2 超聲波流量計簡介5.8.3 安裝使用注意事項思考與練習(xí)第6章 液位測量6.1 概述6.2 差壓式液位測量方法6.2.1 工作原理6.2.2 差壓式液位計的安裝方式6.2.3 吹氣式液位測量系統(tǒng)6.3 電容式液位測量方法6.3.1 電容式液位計的基本原理6.3.2 導(dǎo)電液體的電容式液位計6.3.3 非導(dǎo)電液體的電容式液位計6.4 電阻式液位測量方法6.4.1 電接點液位計6.4.2 熱電阻液位計6.5 光纖式液位測量方法6.5.1 全反射型光纖液位計6.5.2 浮沉式光纖液位計6.6 液位計的選擇思考與練習(xí)第7章 物質(zhì)成分分析7.1 氧含量測量7.1.1 磁式氧分析儀7.1.2 氧化錯氧分析儀7.2 色譜法測量氣體成分7.2.1 色譜法概述7.2.2 色譜法基本工作原理7.2.3 氣相色譜儀7.2.4 色譜儀的使用注意事項7.3 紅外光譜法測量氣體成分7.3.1 理論基礎(chǔ)7.3.2 紅外線氣體分析儀類型四工作原理7.3.3 主要結(jié)構(gòu)元件7.4 化學(xué)發(fā)光法測量氮氧化物濃度7.4.1 化學(xué)發(fā)光機(jī)理7.4.2 氮氧化物的測量原理思考與練習(xí)第8章 氣流速度和方向測量8.1 測壓管速度測量方法8.1.1 測速原理8.1.2 測壓裝置8.1.3 動壓管的標(biāo)定8.2 熱線風(fēng)速儀8.2.1 基本構(gòu)造8.2.2 工作原理與熱線方程8.2.3 熱線風(fēng)速儀的動態(tài)特性8.2.4 熱線風(fēng)速儀的方向特性8.2.5 熱線風(fēng)速儀的標(biāo)定8.3 激光多普勒測速技術(shù)8.3.1 工作原理8.3.2 激光多普勒測速光學(xué)系統(tǒng)8.3.3 激光多普勒測速信號處理系統(tǒng)8.4 氣流流動方向測量與復(fù)合測壓管8.4.1 平面氣流方向的測量8.4.2 空間氣流方向的測量思考與練習(xí)第9章 振動和噪聲測量9.1 概述9.2 振動測量9.2.1 振動理論基礎(chǔ)9.2.2 振動的激勵與激振器9.2.3 測振傳感器及其應(yīng)用9.2.4 振動測量儀器9.2.5 振動測試系統(tǒng)實例9.3 噪聲測量9.3.1 噪聲測量的主要參數(shù)9.3.2 噪聲的分析與評價9.3.3 噪聲測量儀器9.3.4 噪聲測量方法9.3.5 噪聲測量實例思考與練習(xí)第10章 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率測量10.1 基本概念10.1.1 轉(zhuǎn)速10.1.2 轉(zhuǎn)矩10.1.3 功率10.1.4 機(jī)械特性和負(fù)載特性10.2 轉(zhuǎn)速測量10.2.1 概述10.2.2 模擬型轉(zhuǎn)速計10.2.3 數(shù)字型轉(zhuǎn)速計10.2.4 閃頻測速計10.3 轉(zhuǎn)矩測量10.3.1 扭變傳遞法10.3.2 力矩平衡法和能量平衡法10.3.3 轉(zhuǎn)矩測量方法的選擇思考與練習(xí)第11章 壓縮機(jī)運(yùn)動規(guī)律測試11.1 氣闊運(yùn)動規(guī)律的測試11.1.1 概述11.1.2 閥片位移的測量11.1.3 測試中的其他問題11.2 壓縮機(jī)指示圖的錄取11.2.1 概述11.2.2 壓電式指示器11.2.3 指示圖的整理計算思考與練習(xí)第12章 過程設(shè)備質(zhì)量檢驗12.1 概述12.1.1 過程設(shè)備質(zhì)量與安全12.1.2 設(shè)備質(zhì)量檢驗的依據(jù)12.1.3 設(shè)備質(zhì)量檢驗的方法12.1.4 設(shè)備質(zhì)量檢驗的形式和期限12.1.5 設(shè)備檢驗前的準(zhǔn)備12.2 設(shè)備殘余應(yīng)力的測量12.2.1 殘余應(yīng)力的概念12.2.2 盲孔測試法12.2.3 x射線衍射測試法12.2.4 其他測試法簡介12.3 無損檢測技術(shù)12.3.1 無損檢測概況12.3.2 射線檢測技術(shù)12.3.3 超聲波檢測技術(shù)12.3.4 磁粉檢測技術(shù)12.3.5 滲透檢測技術(shù)12.3.6 渦流檢測技術(shù)12.3.7 無損檢測技術(shù)的選擇和應(yīng)用12.4 壓力容器的壓力試驗12.4.1 耐壓試驗12.4.2 泄漏試驗12.5 設(shè)備質(zhì)量檢驗綜合案例附錄 常用無損檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一覽表思考與練習(xí)第13章 計算機(jī)測試系統(tǒng)13.1 計算機(jī)測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)13.1.1 計算機(jī)測試系統(tǒng)中的“計算機(jī)”13.1.2 計算機(jī)在測試系統(tǒng)中的作用13.1.3 計算機(jī)測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)13.1.4 計算機(jī)測試系統(tǒng)的性能表征13.2 前向通道的組成13.2.1 傳感器信號調(diào)理13.2.2 多路信號的采樣與保持13.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器13.3 信號的采樣與截斷13.3.1 采樣定理13.3.2 窗函數(shù)13.4 計算機(jī)測試系統(tǒng)的設(shè)計13.4.1 計算機(jī)測試系統(tǒng)設(shè)計方法13.4.2 空壓機(jī)性能綜合測試系統(tǒng)13.4.3 水泵性能綜合測試系統(tǒng)思考與練習(xí)第14章 檢測領(lǐng)域新技術(shù)及其進(jìn)展14.1 檢測領(lǐng)域新概念14.1.1 軟測量技術(shù)14.1.2 測試可視化14.2 傳感器技術(shù)新進(jìn)展14.2.1 智能傳感器14.2.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合14.2.3 現(xiàn)場總線儀表14.2.4 無線測量技術(shù)14.3 虛擬儀器技術(shù)14.3.1 虛擬儀器的硬件系統(tǒng)14.3.2 虛擬儀器的軟件系統(tǒng)14.3.3 虛擬儀器的應(yīng)用與發(fā)展思考與練習(xí)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：由于測量誤差的存在，任何一個測得值都不可能絕對精確。也就是說，必然要有相應(yīng)的誤差范圍。這是測量結(jié)果的一個重要組成部分。近年來，人們普遍地認(rèn)為，在測量結(jié)果的定量表述中，用“不確定度”比“誤差”更為合適。測量不確定度，是指由于測量誤差的存在而對測得值不能肯定（或可疑）的程度。測量不確定度是測量結(jié)果所含有的一個參數(shù)，用以表征合理地賦予被測量值的分散性。1.測量不確定度的分類測量結(jié)果的不確定度一般包含多個分量，由其數(shù)值評定方法的不同，把這些分量分為A類和B類。A類表示用統(tǒng)計方法計算的分量，用標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。B類表示用其他方法計算的分量，據(jù)經(jīng)驗或資料及假設(shè)的概率分布估計的標(biāo)準(zhǔn)偏差表征。不確定度是按評定方法進(jìn)行分類的，兩類評定都基于概率分布，并把A類、B類分量均以“標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。用A類評定方法得到的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量；用B類評定方法得到的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的全部集合稱為A類不確定度，B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的全部集合稱為B類不確定度。實際使用時，根據(jù)表示方式的不同，不確定度常用到三種不同的術(shù)語：標(biāo)準(zhǔn)不確定度、合成不確定度和擴(kuò)展不確定度。標(biāo)準(zhǔn)不確定度是指測量結(jié)果的不確定度用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。若測量結(jié)果是由若干個其他量計算得來的，則測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度受幾個不確定度分量的影響，它由各分量的方差、協(xié)方差相加導(dǎo)出，得到合成“標(biāo)準(zhǔn)差”，即測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由各不確定度分量運(yùn)算得到，稱為合成不確定度。擴(kuò)展不確定度也叫總不確定度，是將合成不確定度乘以一個因子所得的不確定度，所乘的因子稱為包含因子或范圍因子，符號為k，通常取值在2～3之間。這是為了提高置信水平，增大包含概率，滿足特殊用途，將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度擴(kuò)大了＆倍，得到測量結(jié)果附近的一個置信區(qū)間。被測量的值以較高的概率落在該區(qū)間內(nèi)。用擴(kuò)展不確定度時，必須注明所乘的因子和概率。2.測量不確定度與誤差的區(qū)別測量不確定度和誤差既有聯(lián)系又有區(qū)別，誤差理論是測量不確定度的基礎(chǔ)，測量不確定度是經(jīng)典的誤差理論發(fā)展和完善的產(chǎn)物。二者的區(qū)別有：（1）不確定度是一個無正負(fù)符號的參數(shù)值，用標(biāo)準(zhǔn)偏差或標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)表示該參數(shù)的值。誤差是一個有正號或負(fù)號的量值，其值為測量結(jié)果與被測量真值之差。（2）不確定度表明被測量值的分散性，誤差表明測量結(jié)果偏離真值的大小。（3）不確定度與人們對被測量和影響量及測量過程的認(rèn)識有關(guān)，誤差是客觀存在的以人的認(rèn)識程度而改變。

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