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第一章 绪论1

第一节 基本概念1

一、测量1

二、测试2

三、计量2

四、计量学3

第二节 国际单位制4

一、量、单位、单位制4

二、国际单位制5

三、国际单位制外的单位9

第三节 测量标准9

一、米——长度10

二、千克——质量11

三、秒——时间11

四、安培——电流12

五、开尔文——热力学温度12

六、摩尔——物质的量13

七、坎德拉——发光强度13

第四节 测量结果的溯源性14

一、检定15

二、校准18

三、测量结果溯源性的实施19

思考题20

第二章 测量系统21

第一节 概述21

一、测量系统的组成21

二、测量系统的输出-输入特性21

三、测量方法22

四、传感器23

五、信号调理单元23

六、信号分析处理单元24

第二节 测量系统的静态特性24

一、测量系统的静态数学模型24

二、测量系统的静态特性指标25

第三节 测量系统的动态特性29

一、测量系统的动态数学模型29

二、测量系统的动态特性指标33

第四节 测量系统的标定与校准39

一、测量系统的静态标定39

二、测量系统的动态标定40

思考题42

第三章 测量信号43

第一节 概述43

一、信号的定义43

二、信号的分类43

三、信号的时域和频域45

四、信号与系统45

第二节 确定信号分析46

一、确定信号的时域分析46

二、周期信号的频域分析49

三、非周期信号的频域分析51

四、周期信号的傅里叶变换53

第三节 随机信号分析54

一、随机信号的基本概念54

二、随机信号的主要特征参数55

三、随机信号的相关分析56

四、功率谱分析59

五、相干函数61

第四节 数字信号处理62

一、数字信号处理系统62

二、采样定理63

三、离散傅里叶变换64

四、快速傅里叶变换65

第五节 小波分析66

一、从傅里叶变换到小波变换66

二、基本小波函数67

三、多分辨率分析69

四、小波包分析70

思考题71

第四章 测量误差72

第一节 概述72

一、测量误差的基本概念72

二、误差的分类74

三、三类误差之间的关系75

第二节 粗大误差76

一、粗大误差的产生原因76

二、粗大误差的防止与消除方法77

三、粗大误差的判别准则77

第三节 系统误差82

一、系统误差的产生原因82

二、系统误差的特征83

三、系统误差的发现方法84

四、系统误差的减小和消除方法87

第四节 随机误差90

一、随机误差的分布规律90

二、随机误差的产生原因93

三、算术平均值93

四、测量的标准差93

五、置信区间——极限误差95

六、方均根误差97

七、不等权测量97

第五节 测量数据运算中的有效数字取舍101

思考题104

第五章 测量不确定度105

第一节 概述105

一、用测量不确定度评定代替误差评定的必要性105

二、测量不确定度的发展历史106

三、测量不确定度的基本概念106

第二节 测量不确定度评定的步骤110

第三节 不确定度评定数学模型的建立111

一、根据测量原理用透明箱模型导出数学模型112

二、包含黑箱模型的数学模型113

第四节 标准不确定度113

一、输入量估计值的标准不确定度的A类评定113

二、输入量估计值的标准不确定度的B类评定118

第五节 合成标准不确定度119

一、线性数学模型的合成标准不确定度120

二、非线性数学模型的合成标准不确定度122

第六节 扩展不确定度123

一、被测量可能值的分布的判定124

二、依据被测量分布确定包含因子和扩展不确定度的计算126

三、自由度的计算129

第七节 测量不确定度报告132

一、合成标准不确定度uc（y）的报告形式132

二、扩展不确定度的报告形式132

第八节 测量不确定度评定的实例133

一、标称长度50mm量块的校准133

二、金属试件拉伸强度的测量138

思考题139

第六章 测量数据处理方法141

第一节 线性参数的最小二乘法处理141

一、最小二乘法原理141

二、利用正规方程求解143

三、标准差计算146

四、不等权测量线性参数最小二乘法处理的正规方程148

五、非线性参数最小二乘法处理的正规方程149

第二节 回归分析150

一、回归分析的基本概念150

二、一元线性回归151

三、一元非线性回归157

四、回归曲线方程的效果158

思考题158

第七章 长度量的测量160

第一节 概述160

一、米的定义160

二、长度量值传递系统161

三、长度测量的标准量161

四、长度测量的基本原则162

第二节 长度尺寸的测量164

一、直接测量164

二、间接测量173

三、原位测量175

第三节 坐标的测量176

一、坐标测量的方法176

二、坐标测量系统177

三、工程测量实例——轿车白车身三维尺寸视觉测量系统194

第四节 形位误差的测量200

一、直线度误差的测量201

二、圆度误差的测量204

三、同轴度误差的测量206

第五节 表面粗糙度的测量207

一、评定的基准及参数207

二、测量的方法及仪器209

第六节 微纳尺度的测量212

一、扫描隧道显微镜213

二、原子力显微镜215

思考题221

第八章 角度量的测量222

第一节 概述222

一、角度的单位222

二、角度的基准222

三、角度量值传递系统224

第二节 角度尺寸的测量225

一、接触式测量225

二、非接触式测量226

第三节 自由度的测量232

一、多自由度的测量232

二、空间姿态的测量234

第四节 圆分度误差的测量238

一、圆分度误差的评定指标238

二、圆分度误差的测量方法240

思考题244

第九章 速度和加速度的测量246

第一节 概述246

第二节 速度的测量246

一、线速度的测量246

二、角速度的测量253

三、转速的测量259

第三节 加速度的测量261

一、加速度测量的基本原理262

二、基于位移的加速度测量262

三、基于惯性力的加速度测量264

思考题268

第十章 力和压力的测量269

第一节 概述269

第二节 力和力矩的测量270

一、力的测量方法270

二、测力仪270

三、称重275

四、力矩的测量279

第三节 压力的测量283

一、压力量值的溯源与传递284

二、压力测量仪表284

三、真空的测量289

四、超高压的测量293

思考题294

第十一章 机械振动的测试295

第一节 概述295

一、机械振动的危害295

二、机械振动的益处296

三、机械振动测试的内容296

第二节 振动的类型及动态特性296

一、振动的类型296

二、振动的动态特性298

第三节 机械振动测试系统301

一、振动测试系统的组成301

二、振动激励装置301

三、测振传感器305

第四节 振动特性参量的测量305

一、振动参量的测量306

二、动力学参量的测试306

第五节 振动测量仪器的检定与校准309

一、校准方法310

二、共振梁校准312

三、冲击校准312

思考题314

第十二章 温度的测量316

第一节 概述316

一、温度的基本概念316

二、温标316

三、温度的测量方法317

第二节 膨胀式温度计318

一、液体膨胀式温度计318

二、固体膨胀式温度计319

三、压力式温度计320

第三节 热电偶式温度计320

一、热电效应320

二、热电偶基本定律322

三、热电偶材料与标准化热电偶323

四、热电偶式温度计的结构324

五、热电偶的测温回路324

六、参考端的处理325

第四节 电阻式温度计326

一、金属热电阻327

二、半导体热电阻328

第五节 热辐射测温329

一、热辐射的物理基础329

二、热辐射测温法332

三、光纤测温法334

思考题336

第十三章 流量的测量337

第一节 概述337

一、流量的基本概念337

二、流体力学的基本参数和定律337

第二节 差压式流量计340

一、测量原理340

二、差压式流量计的组成与分类341

三、节流装置341

第三节 容积式流量计343

第四节 速度式流量计345

一、涡轮流量计345

二、电磁流量计346

三、超声流量计347

第五节 流体阻力式流量计349

一、浮子流量计349

二、靶式流量计350

第六节 涡街流量计350

第七节 科里奥利质量流量计352

思考题353

参考文献354