电气测试技术（第4版）

目录

前言

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章非电量的电测技术44

31电位器式传感器44

311电位器式传感器的结构44

312线性电位器式传感器45

313非线性电位器传感器48

314电位器式传感器的应用51

32电阻应变式传感器53

321应变片的工作原理53

322电阻应变传感器的测量电路55

323电阻应变传感器的温度误差

及其补偿60

324电阻应变传感器及其应用61

33电感式传感器65

331自感式传感器65

目录电气测试技术第4版332差动变压器式传感器72

333电涡流式传感器78

334压磁式传感器83

34电容式传感器85

341电容式传感器的工作原理

及其特性85

342测量电路88

343电容式传感器的特点及其

应用范围92

35热电偶传感器94

351热电偶的测温原理94

352有关热电偶回路的几点结论96

353热电偶冷端温度补偿98

354常用热电偶及其特性102

355热电偶常用测温电路103

356热电偶测温应用实例105

36热电阻传感器108

361金属热电阻及其特性108

362测量电路110

363热电阻应用实例111

37压电式传感器 114

371压电材料的特性114

372常用压电材料116

373压电传感器的等效电路和

测量电路117

374压电传感器的应用120

38超声波式传感器123

381超声波的种类及其特性123

382超声波发生器原理123

383超声波接收器原理124

384超声波传感器的应用124

39振弦式传感器126

391工作原理及测量电路126

392振弦式传感器的特性128

393振弦式传感器的应用129

310光电式传感器130

3101光电效应及其器件130

3102光电元件的特性134

3103光电信号的检测方法135

3104光电式传感器的应用实例135

311激光式传感器137

3111激光发射原理137

3112常用激光器及其原理138

3113激光的特点140

3114激光式传感器的应用及

实例140

312光纤式传感器142

3121概述142

3122光纤及光在其中的传输142

3123常用光纤式传感器143

313红外式传感器149

3131红外检测的基本定律149

3132红外探测器的类型149

3133红外探测器的应用及实例151

314热敏传感器152

3141半导体热敏电阻及其特性152

3142半导体热敏电阻的应用153

315霍尔式传感器155

3151工作原理155

3152霍尔元件的特性及其补偿156

3153霍尔集成电路158

3154霍尔式传感器的应用及

实例160

316气敏传感器161

3161概述161

3162半导体气敏电阻162

3163热导式气敏传感器164

3164气敏传感器的应用实例165

习题与思考题167

第4章微型化和智能化传感器171

41概述171

42微型温度传感器172

421热释电温度传感器172

422PN结温度传感器173

423集成(IC)温度传感器174

424石英振子温度传感器175

425微型温度传感器应用实例176

43硅压阻式微型压力传感器180

431硅盒制作工艺简述180

432普通型单片集成压力传感器181

433具有温度补偿功能集成压

力传感器181

434频率输出型压阻式集成压

力传感器183

435集成压力传感器MPX3100184

436MPX7000系列压力变送器185

437扩散硅差压变送器186

44电容式微型传感器187

441集成(IC)电容式加速度传

感器ADXL50187

442电容式数字输出压力变送器189

45智能化变送器190

451ST-3000系列智能变送器191

452LD302智能压力变送器192

4533051型智能压力变送器193

454EJA型差压(压力)智能

变送器194

455阵列式智能气敏传感器195

456阵列式智能压力图像传感器196

习题与思考题198

第5章数字化测量技术199

51概述199

52有源滤波器的设计200

521低通有源滤波器的设计201

522高通有源滤波器的设计202

523带通有源滤波器的设计203

524有源带阻滤波器的设计204

53模拟信号放大技术205

531概述205

532通用型集成运算放大器206

533高精度集成运放207

534高输入阻抗集成运放208

535测量放大器209

536程控增益放大器211

537集成隔离放大器212

54集成模拟多路开关213

541概述213

542常用集成模拟开关214

543多路模拟开关应用举例217

55集成采样/保持器(S/H)217

551概述217

552集成采样/保持器的工作原理及

其主要技术指标218

553常用集成采样/保持器220

56系统误差校正技术221

561利用误差模型校正系统误差221

562利用校准曲线通过查表法

修正系统误差222

563折线逼近法非线性校正225

564平方插值法非线性校正225

57量程自动切换与标度变换226

571量程自动切换226

572标度变换227

58A－D转换原理、器件及应用228

581双积分式A－D转换原理、器

件及应用228

582逐位逼近式A－D转换原理、器

件及应用241

583V/F转换原理及常用器件247

584A－D转换器的一般选择

原则253

59D－A转换原理及常用器件的

应用254

591D－A转换原理254

592主要技术指标255

593D-A转换器与单片机接

口电路255

510LED和LCD显示技术260

5101七段LED显示器及其接口

技术260

5102LCD显示器及其接口技术266

511数字化测量仪表分析270

5111数字式计数频率计270

5112数字多用表280

5113智能化数字存储示波器286

5114逻辑分析仪的原理及应用296

512数字化测量仪表设计302

5121智能温度变送器设计302

5122单片机电子称重系统的

电路设计311

5123单相电能计量系统设计314

习题与思考题322

第6章抗干扰技术323

61干扰源与干扰耦合方式323

611干扰的来源323

612干扰的耦合方式324

613仪表内部的干扰326

62干扰抑制技术326

621串模干扰及其抑制技术327

622共模干扰及其抑制技术329

623电源引入干扰的抑制333

624其他抑制干扰的措施334

习题与思考题335

附录337

附录A铂铑10—铂热电偶分度表337

附录B镍铬—铜镍热电偶分度表341

附录C镍铬—镍硅热电偶分度表341

附录D铂电阻分度表344

附录E铜电阻(Cu50)分度表346

部分习题答案347

参考文献3502100433B

电气测试原理、方法及仪器特性；测量误差分析、误差综合与误差分配；非电量电测技术；微型化和智能化传感器，《数字化测量技术及抗干扰技术。可作为普通高校电类本科专业自动检测技术和数字化测量技术两门课程的教材。

该教材是在董景新、赵长德、郭美凤、陈志勇、李冬梅编著的《控制工程基础》第3版的基础上重新编写的。《控制工程基础》第3版自2009年6月正式出版已五年多。自第1、2、3版教材相继出版以来，该教材随着“控制工程基础”课程在全国各高等院校的机械类、仪器类等非控制专业逐渐普遍开设，以及本教材声誉的不断提升，对教材的需求量也稳步增加。自出版以来根据需求该教材多次重新印刷，第1版11年时间累计印刷11次，总印数达53000册；第2版5年多时间累计印刷10次，总印数达60000册；第3版不到5年时间就累计12次印刷，总印数已达62500册。

本课程相继被评为清华大学、北京市和国家级精品课程，国家级精品资源共享课；清华大学等院校也将本课程确定为机械学院平台课。除本校使用该教材外，另有约100所兄弟院校的仪器仪表类和机械类专业将我们编著的教材选为使用教材和研究生入学考试参考书。随着需求量的增加，我们深感责任的加重，促使我们对于教材的编写精益求精、与时俱进，于是由目前在教学第一线的教师进一步编写了第4版教材。

第4版教材在以前各版的基础上各章都作了或多或少的补充和修改。鉴于LabVIEW是更加直观方便的图形化程序编译平台，在控制工程中得到越来越多的应用，增加了LabVIEW工具在控制工程应用的内容，独立成章，该章节由刘云峰副教授完成。该章介绍了借助LabVIEW，进行控制系统的数学建模、时间响应分析、频域响应分析、系统稳定性分析和系统综合校正设计等。同时，为了方便更好地理解掌握教材其他章节论述的概念和方法，特基于LabVIEW设计编写了配合教材使用的控制系统动态仿真、分析、演示软件，不仅可以完成对控制系统在时域和频域进行特性仿真分析，还可以动态地分析和演示控制系统中不同参数及参数变化对系统特性的影响。

另外，根据实际工程和科研的基本需求和多年的教学经验，在各章节内容论述上力求概念表达清楚准确，加强对问题的归纳说明，同时也适当增加了一些诸如内模原理和内模控制简要介绍的内容。

全书由董景新教授整理统编。

该教材广泛参考了国内外同类教材和其他有关文献，保持并突出以下特点:第4版前言控制工程基础（第4版）(1) 突出机械运动作为主要受控对象，并对其数学模型和分析综合重点研究;

(2) 对自动调节原理基本内容表达清楚，着重基本概念的建立和解决机电控制问题的基本方法的阐明，并简化或略去与机电工程距离较远、较艰深的严格数学推导内容;

(3) 引入和编写较多的例题与习题，便于自学;

(4) 反映机电一体化新技术和新分析方法。

对于属于该书领域的非基本内容，但在本领域文献中时有出现的较为繁难的部分，该教材中也作了一定介绍，其有关章节前注以“”号。

在有关LabVIEW章节的编写中，得到NI公司中国区刘洋工程师在实验设备和技术方面的支持帮助，并提供了部分素材，在此致谢！

该教材的编写得到了国家高等教育精品课建设项目、北京市高等教育精品教材建设项目和清华大学精品课建设项目经费的支持，纳入985清华大学名优教材立项资助，在此表示衷心感谢。

编者2014年10月

理论力学（第4版）修订背景

《理论力学（第1版）》于2002年出版，被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。《理论力学（第2版）》于2007年出版，被评为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。《理论力学（第3）》于2014年出版，增加了部分内容，扩展了教材的使用范围。为适应教学发展的需要，编者编写了《理论力学（第4版）》。

理论力学（第4版）修订情况

《理论力学（第4版）》在文字方面保留了《理论力学（第3版）》的体系和风格，对教材的内容和习题做了增删和修改，同时修正了第3版中的错误。该教材的修改工作和二维码内容是由刘习军执笔和完成的。教研室的张素侠等部分教师参加了对修改内容的讨论。

理论力学（第4版）出版工作

2019年5月20日，《理论力学（第4版）》由机械工业出版社出版。

该教材配有辅助教材《工程制图习题集（第4版）》。