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目录1

第一摩检测仪表基本原理和数学模型1

§1-1引言1

§1-2仪器仪表发展过程2

§1-3检测系统的基本概念4

1-3-1信息4

1-3-2信号6

1-3-3信息机器7

1-3-4仪器仪表与系统8

§1-4仪器仪表的模型9

1-4-1仪器仪表模型的分类9

1-4-2仪器仪表数学模型的作用10

§1-5描述系统的变量与方程11

1-5-1通过变量与跨越变量11

1-5-2作用力变量与流动变量12

1-5-3端口与端点方程13

1-6-1物理元件的端口变量与能量关系16

§1-6仪器仪表元件的分类与数学描述16

1-6-2能量储存元件17

1-6-3能量转换元件24

1-6-4功率源30

1-6-5相互连接元件30

1-6-6控制元件35

§1-7检测仪表的数学模型38

1-7-1流体中的变换器38

1-7-2磁电式变换器40

1-7-3电阻丝应变变换器41

1-7-4机电式电容变换器44

1-7-5仪表变换器数学模型的作用46

§1-8物理系统的辨识48

1-8-1物理系统的数学模型48

1-8-2物理系统辨识49

第二章 一般机电系统的动力学方程52

§2-1引言52

2-2-1虚位移与能量守恒原理53

§2-2应用虚位移和能量守恒原理求机电耦合系统的机械力53

2-2-2一般机电耦合系统的机械力58

2-2-3磁场耦合的机械力64

2-2-4电场耦合的机械力74

§2-3典型机电系统的运动方程80

2-3-1磁场式电感变换器的动态特性80

2-3-2电场式电容变换器的动态特性89

2-3-3强迫运动的电磁变换器96

第三章 一般机电系统的阻抗分析106

§3-1电系统与机械系统的阻抗106

3-1-1电系统与机械系统的相似性106

3-1-2电系统的复数阻抗110

3-1-3机械系统的复数阻抗114

§3-2机电耦合系统的阻抗130

3-2-1机电耦合系统的运动阻抗130

3-2-2机电耦合系统的转移阻抗137

3-3-1一般机电系统的互易性原理139

§3-3机电系统的互易性定理139

3-3-2应用拉格朗日方程分析机电系统的互易关系142

3-3-3机电耦合系统的等效电路148

§3-4机电变换器的电阻抗分析153

3-4-1由电网络输入端求机械系统参数153

3-4-2互易定理在变换器标定中的应用157

第四章 电参数的转换160

§4-1电参数转换电路的作用与要求160

4-1-1引言160

4-1-2转换电路的电压灵敏度161

4-1-3转换电路的功率灵敏度162

§4-2直流不平衡电桥164

4-2-1引言164

4-2-2直流不平衡电桥的误差165

4-2-3电压灵敏度与参数的选择167

4-2-4功率灵敏度与参数的选择169

§4-3交流不平衡电桥175

4-3-1引言175

4-3-2电压灵敏度与参数的选择176

4-3-3功率灵敏度与参数的选择181

4-3-4差动变压器输出的电桥电路187

§4-4直流平衡电桥和交流平衡电桥193

4-4-1直流平衡电桥193

4-4-2交流平衡电桥194

第五章 直线位移的检测196

§5-1电感式位移变换器196

5-1-1电感式变换器的一般特性196

5-1-2变磁阻式变换器198

5-1-3电感式变换器的转换电路202

5-1-4差动变压器式位移变换器210

§5-2电容式位移变换器216

5-2-1电容式变换器的一般特性216

5-2-2电容式变换器的灵敏度和线性度218

5-2-3电容式变换器的转换电路222

§5-3电阻式位移变换器226

5-3-1电阻式变换器的一般特性226

5-3-2电阻式位移变换器的分辨力和线性度229

5-3-3电阻式变换器的负载效应232

§5-4感应同步器位移检测装置237

5-4-1引言237

5-4-2旋转变压器的工作原理238

5-4-3直线感应同步器的工作原理240

5-4-4鉴幅型位移检测系统243

5-4-5鉴相型位移检测系统249

§5-5光栅位移检测装置252

5-5-1光栅的工作原理252

5-5-2光栅位移－电信号的转换253

5-5-3光栅模拟信号－数字信号转换255

第六章 角位移的检测259

§6-1自整角机角位移检测系统259

6-1-1微型同步机259

6-1-2自整角机发送机特性260

6-1-3同步控制变压器262

6-1-4自整角机接收机264

6-1-5差动同步发送机和接收机266

6-2-1正弦、余弦旋转变压器基本原理268

§6-2旋转变压器角位移检测装置268

6-2-2旋转变压器的运算装置269

6-2-3用旋转变压器作角位移变换272

§6-3轴角数字编码器275

6-3-1引言275

6-3-2增量编码器277

6-3-3数字代码原理279

6-3-4二进制码编码器282

6-3-5循环码编码器284

6-3-6用V形电刷编码器消除非单值性289

6-3-7磁性轴角编码器291

第七章 应变、力、载荷和力矩的检测294

§7-1力检测系统的动态特性294

7-1-1力检测系统的运动方程294

7-1-2力检测系统的动态响应295

§7-2应变变换器300

7-2-1电阻丝应变变换器原理与特性300

7-2-2电阻丝应变变换器的灵敏度与线性度303

7-2-3电组丝应变变换器的工作电流307

7-2-4半导体应变变换器309

§7-3弹性元件力变换器315

7-3-1弹性杆轴向载荷变换器315

7-3-2弹性环力变换器317

7-3-3悬臂梁式力变换器321

7-3-4力矩变换器323

7-3-5弹性元件的非理想特性325

7-4-1压磁式变换器的基本原理328

§7-4压磁式变换器328

7-4-2压磁式变换器的机械结构330

7-4-3压磁式变换器的电路与输出特性331

7-4-4载荷分布的影响333

§7-5压电晶体变换器334

7-5-1压电效应原理与压电晶体材料334

7-5-2压电晶体变换器的一般特性340

7-5-3压电晶体变换器灵敏度与动态响应343

§8-1引言347

第八章 转动速度的检测347

§8-2模拟式转动速度变换器348

8-2-1交流测速发电机348

8-2-2直流测速发电机351

8-2-3电容式转速变换器354

8-2-4变磁阻式转速变换器358

8-2-5磁敏式转速变换器362

8-2-6涡流式转速变换器365

§8-3数字式转动速度变换器367

8-3-1数字式转速检测系统367

8-3-2频闪式转速仪368

8-3-3光电数字式转速检测系统369

8-3-4霍尔转速变换器372

§8-4特殊转速的检测方法376

8-4-1低转速高精度检测系统376

8-4-2稳速直流机与同步机的瞬时速度的检测378

§9-1引言380

第九章 振动、速度和加速度的检测380

§9-2振动系统的动态特性381

9-2-1振动振幅变换器特性381

9-2-2速度变换器特性386

9-2-3加速度变换器特性386

9-2-4加速度变换器的动态误差387

§9-3振动加速度变换器391

9-3-1应变式加速度变换器391

9-3-2压电晶体加速度变换器394

§9-4单方向加速度变换器397

9-4-1振弦丝加速度变换器397

9-4-2摆式加速度变换器399

§9-5高精度加速度变换器404

9-5-1在惯性导航系统中使用高精度加速度变换器的必要性404

9-5-2利用伺服方法做高精度加速度变换器406

9-5-3加速度积分与准确度412

9-5-4摆式陀螺加速度变换器414

9-5-5双积分加速度变换器417

§10-1引言421

第十章 流体压力的检测421

§10-2流体压力的敏感元件422

10-2-1弹簧管422

10-2-2波登管422

10-2-3圆形弹性膜片424

§10-3电容式压力变换器427

10-3-1膜片电容压力变换器427

10-3-2差动式电容压力变换器431

10-4-1差动变压器式压力变换器433

§10-4电感式压力变换器433

10-4-2扭臂式变磁阻压力变换器434

§10-5应变式压力变换器436

10-5-1应变片式压力变换器436

10-5-2应变丝式压力变换器439

§10-6光电式压力变换器439

10-6-1光电变换原理439

10-6-2光敏元件差动输出电路440

10-7-1力平衡式压力变换器原理443

§10-7力平衡式压力变换器443

10-7-2变换器的动态特性444

§10-8膜片压力变换器在流体中的动态特性448

10-8-1流体的传输特性448

10-8-2流体对膜片动态特性的影响449

§10-9数字式振动筒压力变换器452

10-9-1振动筒压力变换器工作原理452

10-9-2变换器输出信号的转换454

10-9-3变换器振动系统的特性456

§10-10振弦丝压力变换器460

第十一章 流量的检测464

§11-1引言464

§11-2差压流量计465

11-2-1皮托管465

11-2-2文丘里管466

11-2-3差压孔板468

11-2-4力平衡式差压流量计470

§11-3转子流量计472

§11-4靶式流量计474

§11-5电磁流量计476

11-5-1电磁流量计的工作原理476

11-5-2电磁流量计转换电路477

11-5-3电磁流量计的特点478

§11-6容积流量计479

11-6-1椭圆齿轮流量计的工作原理479

11-6-2椭圆齿轮流量计的读数方式及转换电路481

§11-7涡轮流量计483

11-7-1涡轮流量计的工作原理483

11-7-2涡轮流量计的结构与转换电路484

§11-8旋涡流量计485

11-8-1卡尔曼旋涡485

11-8-2卡尔曼旋涡流量计488

11-8-3流体旋涡流的进动491

11-8-4旋进式旋涡流量计495

11-9-1引言498

§11-9超声流量计498

11-9-2超声流量计的工作原理499

11-9-3血液流量测量504

§11-10激光流速计507

11-10-1多普勒效应原理507

11-10-2激光流速检测系统510

§11-11核磁共振流量计514

11-11-1核磁共振原理514

11-11-2核磁共振流量计结构519

第十二章 温度的检测520

§12-1热电偶温度计520

12-1-1热电偶的工作原理520

12-1-2热电偶自由端温度变化引起的误差及其补偿522

12-1-3热电偶的材料525

12-1-4热电变换元件的动态特性530

§12-2热电阻温度计534

12-2-1金属丝热电阻温度计534

12-2-2半导体热电阻温度计539

12-3-1石英谐振器的温度系数542

§12-3线性石英温度计542

12-3-2石英晶体的频率－数字转换543

§12-4声速测温装置544

12-4-1声速测温工作原理544

12-4-2声速测温的误差545

12-4-3声速测温装置及其应用546

§13-1红外辐射原理548

13-1-1红外频谱548

第十三章 光学高温计和红外辐射探测548

13-1-2辐射能量的术语549

13-1-3绝对黑体模型与辐射定律550

§13-2光学高温计555

13-2-1光学高温计555

13-2-2光电高温计557

13-2-3双色高温计559

§13-3光学调制及其用途561

13-3-1光学调制器的作用561

13-3-2用光学调制盘进行背景过滤562

13-3-3用光学调制盘探测目标方位信息564

§13-4红外辐射探测器567

13-4-1红外辐射通量的探测567

13-4-2红外辐射调制系统与转换电路569

13-4-3卫星姿态控制用的红外地平仪570

§13-5红外辐射探测器的最佳设计573

§14-1什么是噪声582

14-1-1噪声与噪声电压582

第十四章 噪声和干扰582

14-1-2几种主要的噪声583

§14-2噪声的指标与检测588

14-2-1等效噪声带宽588

14-2-2噪声指数590

14-2-3噪声的检测591

§14-3关于接地问题592

14-3-1地线及其重要性592

14-3-2检测系统的干扰及其抑制594

主要参考文献601