普通高等教育“十一五”国家级规划教材：检测技术（第3版）
前言
第一章 绪论1
第一节 检测的基本概念1
一、检测的地位与作用1
二、检测系统的基本组成1
三、单位制2
四、量值的传递与溯源4
第二节 检测技术研究的主要内容4
第三节 本课程的任务以及与其他课程的关联5
第四节 检测技术的发展方向6
第二章 测试系统8
第一节 测试系统的组成8
第二节 测试系统的数学模型及频率特性9
一、测试系统的数学模型9
二、线性系统的性质11
三、传递函数12
四、环节的串联和并联12
五、频率响应函数13
六、频率特性及其图像14
七、一阶、二阶系统的频率特性15
八、理想频率响应函数19
第三节 测试系统对瞬态激励的响应20
一、单位脉冲输入和系统的脉冲响应函数20
二、单位阶跃输入和系统的阶跃响应20
三、测试系统对任意输入的响应21
第四节 测试系统频率特性的测定23
一、正弦信号激励23
二、阶跃信号激励23
第五节 测量仪器的特性25
一、测量仪器的准确度及其定量指标25
二、重复性27
三、灵敏度、分辨力、鉴别力阈和信噪比27
四、标称范围、量程、测量范围和动态范围28
五、漂移、回程误差、死区和线性度28
六、工作频率范围、响应特性和响应时间30
第六节 测量不确定度31
一、测量不确定度的含义31
二、标准不确定度的评定31
三、自由度及其确定32
四、测量不确定度的合成32
五、测量不确定度评定实例——电压测量的不确定度计算33
习题34
第三章 信号描述及分析36
第一节 概述36
一、确定性信号36
二、随机信号37
三、信息熵理论概述38
第二节 周期信号及其描述39
一、傅里叶级数39
二、周期信号的频谱分析40
第三节 非周期信号的描述42
一、傅里叶变换42
二、几种典型信号的频谱42
第四节 离散傅里叶变换46
第五节 随机信号48
一、随机过程的定义和分类49
二、随机信号的统计特性49
第六节 短时傅里叶变换52
第七节 小波变换54
第八节 HilbertHuang变换与经验模态分解57
一、算法简介57
二、EMD方法对实际漏磁信号的处理实例58
习题60
第四章 电学与磁学量测量63
第一节 概述63
第二节 电学量测量64
一、电学量测量简介64
二、电压、电流的测量66
三、电阻、电容、电感的测量67
四、电功率的测量69
第三节 频率的测量69
一、直接测频法69
二、测周法70
三、多周期同步测频法71
四、频率测量专用芯片71
五、微波频率的测量72
第四节 相位差的测量72
一、脉冲计数法测相位73
二、基于FFT的相位测量74
三、相关法测相位74
四、基于集成芯片的相位测量75
第五节 磁场测量技术及仪器76
一、磁测量技术简介76
二、磁感应法测磁78
三、霍尔效应法79
四、磁阻效应法83
五、磁通门法84
六、其他磁测量技术简介87
第六节 材料磁特性测量技术89
习题92
第五章 长度及线位移测量94
第一节 概述94
一、长度单位和定义94
二、长度量值传递系统94
三、长度测量的标准量94
四、阿贝原则95
五、长度测量的环境标准要求95
第二节 长度尺寸的测量95
一、常见尺寸的测量96
二、大尺寸的测量103
三、微小尺寸的测量107
四、被加工尺寸的在线监测108
五、测量误差分析110
第三节 形位误差和异形曲面的测量113
一、形位误差的测量113
二、异形曲面的测量117
第四节 表面粗糙度的测量121
一、测量仪器121
二、评定参数123
第五节 线位移量的测量124
一、大位移量的测量124
二、物位的测量126
第六节 纳米测量技术129
一、扫描隧道显微镜129
二、原子力显微镜130
三、X射线干涉仪131
四、大量程的纳米测量技术133
习题133
第六章 角度及角位移测量135
第一节 概述135
一、角度单位及量值传递135
二、角度的自然基准和圆周封闭原则135
三、实物基准与分度误差的特性135
第二节 单一角度尺寸的测量138
一、直接测量138
二、间接测量142
第三节 圆分度误差的测量145
一、圆分度误差评定指标146
二、圆分度误差的绝对测量147
三、圆分度误差的相对测量149
四、圆分度误差的组合测量151
第四节 角位移量的测量153
一、单自由度角位移的测量153
二、多自由度角位移的测量157
习题159
第七章 速度、转速和加速度测量160
第一节 概述160
第二节 速度的测量160
第三节 转速的测量172
第四节 加速度的测量174
习题186
第八章 力、力矩和压力的测量187
第一节 概述187
第二节 力的测量188
一、力的测量方法188
二、力的测量装置188
三、力值的检定与定度197
四、质量、重量及其测量装置197
第三节 力矩的测量205
一、力矩及其测量方法205
二、传递法力矩测量装置208
第四节 压力的测量210
一、压力的量值传递系统211
二、压力的计量方法和分类211
三、压力测量装置212
四、超高压测量218
五、压力测量仪表的调校和使用218
六、真空的测量218
习题223
第九章 机械振动的测试224
第一节 概述224
第二节 机械振动的类型225
一、振动的类型及其表征参数225
二、单自由度系统的受迫振动228
三、多自由度系统的振动229
四、振动计量器具检定系统230
五、振动测量仪器的检定233
第三节 振动的激励和激振器235
一、振动的激励236
二、激振器238
第四节 测振传感器241
一、惯性式测振传感器的力学模型
与特性分析241
二、压电式加速度传感器及阻抗头244
三、磁电式振动速度传感器245
四、电涡流测振传感器246
五、光导纤维测振传感器247
六、微振动测量传感器248
第五节 振动的测量248
一、振动量的测量248
二、固有频率和阻尼比的测量250
三、机械阻抗的测量254
四、旋转机械的振动分析与监测257
习题261
第十章 温度的测量263
第一节 概述263
一、温度的基本概念和测量方法263
二、温标264
第二节 膨胀式温度计和压力式温度计264
一、膨胀式温度计265
二、压力式温度计266
第三节 热电偶温度计267
一、热电效应和热电偶267
二、热电偶基本定律268
三、标准化热电偶269
四、热电偶的参比端处理270
五、测温电缆272
第四节 电阻温度计273
一、铂电阻温度计274
二、铜电阻温度计274
三、半导体热敏电阻274
四、热电阻温度计的测量误差275
五、PN结与集成电路温度传感器276
第五节 光辐射测温方法及仪表277
一、热辐射基本定律277
二、辐射温度计279
三、亮度温度计281
四、颜色温度计282
五、光导纤维测温技术284
习题287
第十一章 流量的测量289
第一节 概述289
一、流量的概念289
二、流量计的分类289
第二节 总量测量仪表291
一、椭圆齿轮流量计291
二、腰轮流量计（罗茨流量计）292
三、容积式流量计的误差292
第三节 差压式流量计292
一、差压式管道用流量计292
二、差压式明渠流量计294
第四节 流体阻力式流量计296
一、转子流量计296
二、靶式流量计297
第五节 测速式流量计298
一、电磁流量计298
二、涡轮流量计300
三、超声波流量计300
第六节 振动式流量计302
第七节 质量流量计305
一、直接式质量流量计305
二、推导式质量流量计306
习题308
第十二章 环境量的测量309
第一节 噪声的测量309
一、测量项目和评价参数309
二、测量仪器314
三、噪声的测量方法316
第二节 大气污染的监测319
一、大气污染形式和监测项目319
二、大气监测原理和方法320
三、光谱测试技术及仪器325
四、电化学测试技术330
五、室内空气的监测331
第三节 水污染的监测334
一、概述334
二、原子吸收光谱法及其应用337
三、色谱法原理及其应用338
习题342
第十三章 现代测试系统344
第一节 概述344
第二节 智能仪器344
第三节 虚拟仪器345
一、基本概念345
二、虚拟仪器的组成346
三、虚拟仪器应用举例348
第四节 网络化仪器和网络化传感器349
一、网络化测试技术349
二、网络化测试系统的组成349
第五节 微型仪器350
第六节 测控系统350
第七节 工程应用实例352
一、电梯导轨多参数测量系统352
二、海底敷缆测量系统354
三、管道漏磁检测系统355
四、端面摩擦磨损试验机356
五、计算机辅助水泵试验测试系统358
六、基于数字图像分析的深孔表面质量检测系统359
七、大型电力变压器综合在线监测系统360
参考文献362
第一章 绪论1
第一节 检测的基本概念1
一、检测的地位与作用1
二、检测系统的基本组成1
三、单位制2
四、量值的传递与溯源4
第二节 检测技术研究的主要内容4
第三节 本课程的任务以及与其他课程的关联5
第四节 检测技术的发展方向6
第二章 测试系统8
第一节 测试系统的组成8
第二节 测试系统的数学模型及频率特性9
一、测试系统的数学模型9
二、线性系统的性质11
三、传递函数12
四、环节的串联和并联12
五、频率响应函数13
六、频率特性及其图像14
七、一阶、二阶系统的频率特性15
八、理想频率响应函数19
第三节 测试系统对瞬态激励的响应20
一、单位脉冲输入和系统的脉冲响应函数20
二、单位阶跃输入和系统的阶跃响应20
三、测试系统对任意输入的响应21
第四节 测试系统频率特性的测定23
一、正弦信号激励23
二、阶跃信号激励23
第五节 测量仪器的特性25
一、测量仪器的准确度及其定量指标25
二、重复性27
三、灵敏度、分辨力、鉴别力阈和信噪比27
四、标称范围、量程、测量范围和动态范围28
五、漂移、回程误差、死区和线性度28
六、工作频率范围、响应特性和响应时间30
第六节 测量不确定度31
一、测量不确定度的含义31
二、标准不确定度的评定31
三、自由度及其确定32
四、测量不确定度的合成32
五、测量不确定度评定实例——电压测量的不确定度计算33
习题34
第三章 信号描述及分析36
第一节 概述36
一、确定性信号36
二、随机信号37
三、信息熵理论概述38
第二节 周期信号及其描述39
一、傅里叶级数39
二、周期信号的频谱分析40
第三节 非周期信号的描述42
一、傅里叶变换42
二、几种典型信号的频谱42
第四节 离散傅里叶变换46
第五节 随机信号48
一、随机过程的定义和分类49
二、随机信号的统计特性49
第六节 短时傅里叶变换52
第七节 小波变换54
第八节 HilbertHuang变换与经验模态分解57
一、算法简介57
二、EMD方法对实际漏磁信号的处理实例58
习题60
第四章 电学与磁学量测量63
第一节 概述63
第二节 电学量测量64
一、电学量测量简介64
二、电压、电流的测量66
三、电阻、电容、电感的测量67
四、电功率的测量69
第三节 频率的测量69
一、直接测频法69
二、测周法70
三、多周期同步测频法71
四、频率测量专用芯片71
五、微波频率的测量72
第四节 相位差的测量72
一、脉冲计数法测相位73
二、基于FFT的相位测量74
三、相关法测相位74
四、基于集成芯片的相位测量75
第五节 磁场测量技术及仪器76
一、磁测量技术简介76
二、磁感应法测磁78
三、霍尔效应法79
四、磁阻效应法83
五、磁通门法84
六、其他磁测量技术简介87
第六节 材料磁特性测量技术89
习题92
第五章 长度及线位移测量94
第一节 概述94
一、长度单位和定义94
二、长度量值传递系统94
三、长度测量的标准量94
四、阿贝原则95
五、长度测量的环境标准要求95
第二节 长度尺寸的测量95
一、常见尺寸的测量96
二、大尺寸的测量103
三、微小尺寸的测量107
四、被加工尺寸的在线监测108
五、测量误差分析110
第三节 形位误差和异形曲面的测量113
一、形位误差的测量113
二、异形曲面的测量117
第四节 表面粗糙度的测量121
一、测量仪器121
二、评定参数123
第五节 线位移量的测量124
一、大位移量的测量124
二、物位的测量126
第六节 纳米测量技术129
一、扫描隧道显微镜129
二、原子力显微镜130
三、X射线干涉仪131
四、大量程的纳米测量技术133
习题133
第六章 角度及角位移测量135
第一节 概述135
一、角度单位及量值传递135
二、角度的自然基准和圆周封闭原则135
三、实物基准与分度误差的特性135
第二节 单一角度尺寸的测量138
一、直接测量138
二、间接测量142
第三节 圆分度误差的测量145
一、圆分度误差评定指标146
二、圆分度误差的绝对测量147
三、圆分度误差的相对测量149
四、圆分度误差的组合测量151
第四节 角位移量的测量153
一、单自由度角位移的测量153
二、多自由度角位移的测量157
习题159
第七章 速度、转速和加速度测量160
第一节 概述160
第二节 速度的测量160
第三节 转速的测量172
第四节 加速度的测量174
习题186
第八章 力、力矩和压力的测量187
第一节 概述187
第二节 力的测量188
一、力的测量方法188
二、力的测量装置188
三、力值的检定与定度197
四、质量、重量及其测量装置197
第三节 力矩的测量205
一、力矩及其测量方法205
二、传递法力矩测量装置208
第四节 压力的测量210
一、压力的量值传递系统211
二、压力的计量方法和分类211
三、压力测量装置212
四、超高压测量218
五、压力测量仪表的调校和使用218
六、真空的测量218
习题223
第九章 机械振动的测试224
第一节 概述224
第二节 机械振动的类型225
一、振动的类型及其表征参数225
二、单自由度系统的受迫振动228
三、多自由度系统的振动229
四、振动计量器具检定系统230
五、振动测量仪器的检定233
第三节 振动的激励和激振器235
一、振动的激励236
二、激振器238
第四节 测振传感器241
一、惯性式测振传感器的力学模型
与特性分析241
二、压电式加速度传感器及阻抗头244
三、磁电式振动速度传感器245
四、电涡流测振传感器246
五、光导纤维测振传感器247
六、微振动测量传感器248
第五节 振动的测量248
一、振动量的测量248
二、固有频率和阻尼比的测量250
三、机械阻抗的测量254
四、旋转机械的振动分析与监测257
习题261
第十章 温度的测量263
第一节 概述263
一、温度的基本概念和测量方法263
二、温标264
第二节 膨胀式温度计和压力式温度计264
一、膨胀式温度计265
二、压力式温度计266
第三节 热电偶温度计267
一、热电效应和热电偶267
二、热电偶基本定律268
三、标准化热电偶269
四、热电偶的参比端处理270
五、测温电缆272
第四节 电阻温度计273
一、铂电阻温度计274
二、铜电阻温度计274
三、半导体热敏电阻274
四、热电阻温度计的测量误差275
五、PN结与集成电路温度传感器276
第五节 光辐射测温方法及仪表277
一、热辐射基本定律277
二、辐射温度计279
三、亮度温度计281
四、颜色温度计282
五、光导纤维测温技术284
习题287
第十一章 流量的测量289
第一节 概述289
一、流量的概念289
二、流量计的分类289
第二节 总量测量仪表291
一、椭圆齿轮流量计291
二、腰轮流量计（罗茨流量计）292
三、容积式流量计的误差292
第三节 差压式流量计292
一、差压式管道用流量计292
二、差压式明渠流量计294
第四节 流体阻力式流量计296
一、转子流量计296
二、靶式流量计297
第五节 测速式流量计298
一、电磁流量计298
二、涡轮流量计300
三、超声波流量计300
第六节 振动式流量计302
第七节 质量流量计305
一、直接式质量流量计305
二、推导式质量流量计306
习题308
第十二章 环境量的测量309
第一节 噪声的测量309
一、测量项目和评价参数309
二、测量仪器314
三、噪声的测量方法316
第二节 大气污染的监测319
一、大气污染形式和监测项目319
二、大气监测原理和方法320
三、光谱测试技术及仪器325
四、电化学测试技术330
五、室内空气的监测331
第三节 水污染的监测334
一、概述334
二、原子吸收光谱法及其应用337
三、色谱法原理及其应用338
习题342
第十三章 现代测试系统344
第一节 概述344
第二节 智能仪器344
第三节 虚拟仪器345
一、基本概念345
二、虚拟仪器的组成346
三、虚拟仪器应用举例348
第四节 网络化仪器和网络化传感器349
一、网络化测试技术349
二、网络化测试系统的组成349
第五节 微型仪器350
第六节 测控系统350
第七节 工程应用实例352
一、电梯导轨多参数测量系统352
二、海底敷缆测量系统354
三、管道漏磁检测系统355
四、端面摩擦磨损试验机356
五、计算机辅助水泵试验测试系统358
六、基于数字图像分析的深孔表面质量检测系统359
七、大型电力变压器综合在线监测系统360
参考文献362
施文康，教授，博士生导师。1965 年毕业于上海交通大学机械工程系并留校任教。1979年至1981年赴德国慕尼黑工业大学访问进修。1985年美国加州大学贝克莱分校任客座研究员。1984年至1993年任上海交通大学信息存储研究中心副主任。1995年至1997年任上海交通大学自动检测研究所所长。1997 年德国慕尼黑工业大学任客座教授。1993年至2001年信息检测技术与仪器系副主任、主任。曾任国家电子部教学指导委员会委员和上海市学科评议组成员、教育部仪器仪表类教学指导委员会副主任、中国仪器仪表学会精密机械分会理事及副秘书长、中国仪器仪表学会过程检测与控制分会常务理事、中国仪器仪表学会高级会员、中国电子学会敏感技术分会委员、中国电子学会高级会员、“光学精密工程”杂志编委等。长期从事仪器科学与技术学科教学和科研工作，主讲“检测技术”、“现代制造技术”、“新型传感器”、“声表面波技术”、“专业英语”等课程。主持和参加几十项国防科研、自然科学基金、科技攻关、科技开发等项目，近年来从事声表面波新型传感器和自动检测系统的研究。至今已在国内外学术刊物和学术会议上发表200多篇论文。主编出版《磁记录实用摩檫学》、《测试技术》、《检测技术》三部专著、教材。曾获省部级科技进步奖三项，市优秀发明奖，获上海市优秀教学成果奖三等奖二次、获上海市优秀教材二等奖一次、一等奖一次，获校优秀教材特等奖一次、一等奖二次，获上海市育才奖、宝钢奖及校优秀教师奖十次，2001年被评为院十佳师德标兵。
《检测技术（第3版）》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，书中系统地阐述了检测技术中关于电磁量、长度量、机械量、热工量、环境量等基本参量的典型检测原理和方法以及相关的共同基础。
书中以注重学科基础为宗旨，减少了对仪器具体结构的介绍，而着重叙述基本的检测原理、检测方法、系统框图、应用实例和检测新技术。目的是使读者建立设计检测过程的整体概念，掌握本专业检测技术的基础理论和专门知识。为帮助读者理解掌握各章内容，书中设有一定量的思考题和习题。
《检测技术（第3版）》参考了大量的相关书籍、论文和资料编写而成，力求论述全面系统、内容丰富新颖。《检测技术（第3版）》主要作为全国高等学校“测控技术与仪器”专业的专业课教材，也可作为“仪器科学与技术”学科内各二级学科非本专业本科毕业的研究生教材和部分自动化专业本科教材以及机械、电气类其他有关专业的教学参考书，并可供广大检测科技工作者自学和参考。
书中以注重学科基础为宗旨，减少了对仪器具体结构的介绍，而着重叙述基本的检测原理、检测方法、系统框图、应用实例和检测新技术。目的是使读者建立设计检测过程的整体概念，掌握本专业检测技术的基础理论和专门知识。为帮助读者理解掌握各章内容，书中设有一定量的思考题和习题。
《检测技术（第3版）》参考了大量的相关书籍、论文和资料编写而成，力求论述全面系统、内容丰富新颖。《检测技术（第3版）》主要作为全国高等学校“测控技术与仪器”专业的专业课教材，也可作为“仪器科学与技术”学科内各二级学科非本专业本科毕业的研究生教材和部分自动化专业本科教材以及机械、电气类其他有关专业的教学参考书，并可供广大检测科技工作者自学和参考。
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