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本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。全书共9章，主要包括测试技术基础知识、电磁量测试技术、非电量测试技术和电气测试技术新进展４部分内容。本书主要介绍电磁量、非电量测试技术基础以及测试误差分析，比较式电测仪表，电子式电测仪表，数字化电测仪表，磁性电测仪表，温度测量传感器，转速测量传感器，扭矩测量传感器，电气测试技术新进展。

第1章    测试技术基础知识     
   1.1    电磁量测试基础    
     1.1.1    测试方法   
     1.1.2    测试结果表示    
     1.1.3    测试发展过程和趋势    
     1.1.4    电学量和电学基准  
   1.2     非电量测试基础    
     1.2.1    传感器概述    
     1.2.2    传感器分类   
     1.2.3    传感器的特性 
   1.3     测量误差分析    
     1.3.1     测量误差的概念和分类   
     1.3.2     精度    
     1.3.3     测量误差的表示方法   
   习题与思考题1    
第2章    比较式电测仪表    
   2.1    直流电位差计 
     2.1.1    直流电位差计的补偿原理    
     2.1.2    直流电位差计的分类和主要技术指标   
     2.1.3    直流电位差计的应用   
   2.2    直流电桥
     2.2.1     直流单臂电桥  
     2.2.2     直流单臂电桥的误差公式   
     2.2.3     直流双臂电桥  
   2.3    交流电桥    
     2.3.1    交流电桥的工作原理   
     2.3.2    交流电桥的分类   
     2.3.3    实用交流电桥举例   
   习题与思考题2    
第3章     电子式电测仪表   
   3.1     电子示波器原理   
     3.1.1     示波器的基本结构    
     3.1.2     示波器的主要性能指标    
   3.2     电子示波器的应用  
     3.2.1     电压的测量   
     3.2.2     时间的测量   
     3.2.3     两个同频率信号相位差的测量   
     3.2.4     频率的测量   
   3.3    取样示波器 
     3.3.1    取样原理   
     3.3.2    取样示波器的基本组成    
   3.4    数字存储示波器  
     3.4.1    数字存储示波器的基本组成   
     3.4.2    数字存储示波器的信号采集技术   
     3.4.3    数字存储示波器的波形显示技术  
     3.4.4    数字存储示波器的控制系统   
     3.4.5    数字存储示波器的主要性能指标   
     3.4.6    数字荧光示波器   
   习题与思考题3    
  第4章  数字化电测仪表     
   4.1  概述    
      4.1.1  数字化测量技术的发展    
      4.1.2  数字式仪表的结构    
      4.1.3  数字式仪表的特点    
      4.1.4  数字式仪表的分类   
   4.2  频率、周期的数字化测量   
      4.2.1  电子计数器的原理    
      4.2.2  用电子计数器测量频率    
      4.2.3  用电子计数器测量周期  
      4.2.4  时间间隔的测量    
      4.2.5  测量频率比  
      4.2.6  电子计数器的误差   
   4.3  相位的数字化测量   
      4.3.1  相位测量原理   
      4.3.2  相位-时间式数字相位计    
   4.4  电压的数字化测量  
      4.4.1    逐位逼近比较式数字电压表    
      4.4.2  电压-时间变换型数字电压表    
      4.4.3  电压-频率型(U-F)数字电压表 
   4.5  电阻、电容的数字化测量   
      4.5.1  电阻的数字化测量    
      4.5.2  电容的数字化测量    
   4.6  电功率的数字化测量    
   4.7  微机化仪表 
      4.7.1    概述   
      4.7.2    带微处理器的仪表   
      4.7.3    基于数字信号处理的微机化仪表  
      4.7.4    应用实例
      4.7.5  虚拟仪器    
   习题和思考题4 
  第5章  磁性电测仪表     
   5.1  基础知识   
      5.1.1  磁性材料的静态特性  
      5.1.2  磁性材料的动态特性  
      5.1.3  磁学量的度量单位   
   5.2  空间磁场、磁通的测量    
      5.2.1  基于电磁感应原理的测量方法    
      5.2.2  用磁通门磁强计测量磁场   
      5.2.3  用霍尔效应测量磁场  
      5.2.4  用核磁共振法测量磁场    
   5.3  磁性材料的测量    
      5.3.1  软磁材料静态特性的测量    
      5.3.2  软磁材料动态特性的测量   
      5.3.3  软磁材料损耗的测量    
   习题和思考题5    
  第6章    温度测量传感器     
   6.1    温标    
      6.1.1    温标的演变   
      6.1.2    1990年国际温标（ITS-90）简介    
      6.1.3    温度检测的主要方法   
   6.2    热电阻式传感器  
      6.2.1    金属热电阻   
      6.2.2    半导体热敏电阻  
      6.2.3    热电阻式传感器的应用  
   6.3    热电偶传感器  
      6.3.1    热电偶测温原理   
      6.3.2    热电偶基本定律   
      6.3.3    标准化热电偶与分度表   
      6.3.4    热电偶结构    
      6.3.5    补偿导线   
      6.3.6    热电偶参比端（冷端）的温度补偿 
  习题与思考题6    
  第7章   转速测量传感器  
   7.1    磁电式传感器  
      7.1.1    磁电式传感器的结构和原理    
      7.1.2    磁电式速度传感器    
   7.2    霍尔传感器   
      7.2.1    霍尔传感器工作原理  
      7.2.2    霍尔元件结构和特性  
      7.2.3    霍尔式传感器应用   
   7.3    光电式传感器  
      7.3.1    光电效应及光电器件
      7.3.2    光电传感器的应用    
      7.3.3    光电码盘    
   习题与思考题7  
  第8章   扭矩测量传感器  
   8.1    应变式扭矩传感器 
      8.1.1    金属电阻应变片的工作原理    
      8.1.2    电阻应变片测量电路  
      8.1.3    电阻应变式传感器的应用  
   8.2    振弦式扭矩传感器   
      8.2.1    工作原理
      8.2.2    激振装置   
      8.2.3    测量误差   
      8.2.4    振弦式传感器应用   
   8.3    磁电相位差式扭矩传感器    
      8.3.1    测量原理    
      8.3.2    测量方式    
      8.3.3    输出特性    
      8.3.4    传感器安装    
   习题与思考题8    
第9章    电气测试技术新发展   
   9.1   动态误差修正技术   
      9.1.1    时域在线动态响应补偿  
      9.1.2    频域离线动态误差修正  
   9.2     传感器自评估技术   
      9.2.1     问题的提出 
      9.2.2     基本定义  
      9.2.3     应用举例  
   9.3    多传感器数据融合技术   
      9.3.1     基本概念    
      9.3.2     融合方法    
      9.3.3     应用举例    
   9.4    高精度模数转换技术   
      9.4.1    Σ-Δ ADC拓扑结构    
      9.4.2    Σ-Δ ADC工作原理    
      9.4.3    Σ-Δ ADC特点和应用    
   9.5    DSP应用技术   
      9.5.1     DSP的特点    
      9.5.2     DSP的主要系列  
      9.5.3     DSP应用举例    
  附录A     铂热电阻分度表     
  附录B     铜热电阻分度表    
  附录C     铂铑10-铂热电偶分度表  
  附录D     镍铬-镍硅热电偶分度表     
  参考文献

在工农业生产、商业贸易、国防建设、科学研究和日常生活中，测试技术起着非常重要
的作用，其应用相当广泛。若按被测量的性质来分，有电(磁)量测量和非电(磁)量测量。电磁测量包括电参量、磁参量以及信号和电源质量的测量。其中，电参量又分为电量(如电压、电流、电功率、电能和相位等)和电路参数(如电阻、电容、电感和互感等)；磁参量又分为磁量(如磁通、磁感应强度、磁场强度等)和磁路参数(如磁阻、磁性材料的磁导率等)；信号和电源质量包括频率、周期和相位等。非电量测量的内容非常广泛，本书主要介绍电气工程中经常用到的温度测量、转速测量和扭矩测量。人们用各种比较式电测仪表、电子式测量仪表和数字化电测仪表完成电磁量的测试，用各种传感器完成非电量的测试。这两部分是密切相关的，因为非电量的测量是通过传感器转换成电量来进行的。可以说，电量的测量是非电量测量的基础，而非电量的测量是电量测量的拓展。由于它们最终都归结为电参量的测试，所以，本书取名为“电气测试技术”。
    本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书的第1版于2002年由机械工业
出版社出版，当时是针对课程学时较少的情况编写的，仅限于电磁量的测量，内容较为单薄。为了完整地介绍电气测试技术，也考虑到有些学校将电磁量测量和非电量测量合并在一起作为一门课程来讲授，所以，于2008年由电子工业出版社出版了第2版。在第2版中，加入了非电量测量的内容，形成上篇电磁量测试技术和下篇非电量测试技术。通过这几年的教学实践，根据部分使用本教材学校教师的意见，也为了适应电气工程及其自动化专业教学改革的需要，我们对第2版的框架进行了重新规划，对部分内容进行了修改。
    本书不再将教材明显地分为上篇和下篇，而是紧扣主题——测试技术来组织内容，将内容分为４部分：测试技术基础知识、电磁量测试技术、非电量测试技术和电气测试技术新进展。
    本书主要面向电气工程及其自动化专业，对非电量测试技术部分中的传感器做了较大幅度的删减和调整。按照被测量对传感器进行了分类，仅介绍几种在电气工程中常用的传感器，例如，温度测量传感器、转速测量传感器和扭矩测量传感器，突出测试技术在电气工程中应用的特点。
    本书删减了一些比较陈旧的技术内容。例如，考虑到实际中直读式电测仪表很少应用，所以，删除了第2版中“直读式电测仪表”，同时增加了数字式电测仪表的内容。与此同时，增加了一些新的技术内容。例如，增加了“数字荧光示波器”和“基于数字信号处理的电测仪表”等。
    “电气测试技术”是电气信息类专业大学生的一门重要的专业课。本课程的教学目的和任务是使学生通过课程的学习，掌握常用电磁量的测试方法和电工仪表的工作原理，掌握常用传感器的工作原理、基本结构、测量电路和各种应用，熟悉电气测试的基本知识和数据处理方法，为学生毕业后从事电气工程、自动化和计算机应用等方面的工作打下良好的基础。
    本书分为９章。第1章为测试技术基础知识，介绍电磁量测试基础、非电量测试基础和测试误差分析。第2章为比较式电测仪表，介绍直流电位差计、直流电桥和交流电桥。第3章为电子式电测仪表，介绍电子示波器原理、电子示波器应用和数字存储示波器。第4章为数字化电测仪表，介绍频率、周期的数字化测量，相位的数字化测量，电压的数字化测量，电阻、电容的数字化测量，电功率的数字化测量以及微机化电测仪表。第5章为磁性电测仪表，介绍若干基础知识、空间磁场、磁通的测量和磁性材料的测量。第6章为温度测量传感器，介绍温标等基础知识、热电阻式传感器和热电偶传感器。第7章为转速测量传感器，介绍磁电式传感器、霍尔传感器和光电式传感器。第8章为扭矩测量传感器，介绍应变式传感器、振弦式传感器和磁电相位差式扭矩传感器。第９章为电气测试技术新进展，介绍传感器动态误差修正技术、传感器自评估技术、多传感器数据融合技术、高精度模数转换技术和ＤＳＰ应用技术。  
    本书可作为电气工程及其自动化、自动化、测控技术与仪器等专业本科生的教材，也可供相关领域的工程技术人员参考。
    本书由徐科军担任主编，马修水和李国丽担任副主编。其中，浙江大学宁波理工学院马修水编写第1.2.1节，第1.2.2节，第1.3节，第6.1节，第6.3节，第8.2节，第8.3节和附录；安徽大学李国丽编写第2章，第3章；长春理工大学柏逢明编写第6.2节，第8.1节；中国计量学院钱晓耀编写第7.3节，宁波大红鹰学院夏建全编写第7.1节，第7.2节；合肥工业大学徐科军编写第1.1节，第1.2.3节，第4章，第5章和第９章。全书由徐科军和马修水统稿。
    在本书编写的过程中，参阅了许多专家的教材、著作和论文，还得到国内外有关企业和同行的支持，在此一并表示衷心的感谢。
    本书提供配套的电子课件，可登录华信教育资源网www.hxedu.com.cn，注册后免费下
载。
    对于本书中存在的错误和不妥之处，继续恳请广大读者批评指正。

     编者
    2013年6月

电气信息类

徐科军，合肥工业大学电气与自动化学院教授，博士生导师，在DSP、信号处理与检测等领域有较高的影响力。

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电气测试技术（第3版）