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第1章 测量及其系统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 单位及单位制2

1.1.3 测量仪表的基本功能3

1.1.4 测量过程4

1.1.5 测量手段4

1.1.6 测量结果的表示5

1.2 测量仪表的基本性能5

1.2.1 精确度5

1.2.2 稳定性5

1.2.3 测量仪表的输入/输出特性6

1.3 测量方法9

1.3.1 概述9

1.3.2 按测量方法分9

1.3.3 按测量方式分10

1.4 测量系统11

1.4.1 测量系统的构成12

1.4.2 测量系统的特性13

1.4.3 测量系统的选择与优化14

1.4.4 测量系统的抗干扰技术15

习题与思考题25

第2章 测量误差及数据处理26

2.1 误差来源及其分类26

2.1.1 误差的来源26

2.1.2 误差的分类27

2.2 误差的表示方法28

2.2.1 测量误差的表示方法28

2.2.2 仪器仪表误差的表示方法29

2.2.3 单次直接测量时最大误差的估计31

2.3 随机误差的估算32

2.3.1 测量值的算术平均值与数学期望32

2.3.2 随机误差的估算过程33

2.4 系统误差及其减小方法35

2.4.1 系统误差的分类及判断35

2.4.2 减小系统误差的方法36

2.5 粗大误差的判断准则38

2.5.1 有限次测量的置信度38

2.5.2 随机不确定度与坏值剔除41

2.6 测量数据的处理42

2.6.1 测量数据的有效位数42

2.6.2 等精密度测量结果的处理步骤43

2.7 误差的合成与分配46

2.7.1 概述46

2.7.2 系统误差的合成47

2.7.3 系统误差的分配49

习题与思考题50

第3章 电参量的传统测量53

3.1 直读式电气测量仪表53

3.1.1 直读式电气测量指示仪表的主要技术特性54

3.1.2 磁电系仪表55

3.1.3 电磁系电流表和电压表60

3.1.4 电动系仪表60

3.1.5 感应系仪表63

3.2 电位差计64

3.2.1 直流电位差计64

3.2.2 交流电位差计66

3.3 测量用互感器66

3.4 电压、电流的测量68

3.4.1 中等值电压和电流的测量68

3.4.2 电压、电流的准确测量68

3.4.3 大电流测量68

3.4.4 高电压测量69

3.5 功率、电能测量70

3.5.1 直流功率、电能测量70

3.5.2 单相交流功率和电能的测量71

3.5.3 三相交流功率和电能的测量71

3.5.4 功率因数测量72

习题与思考题73

第4章 磁性测量技术74

4.1 磁性测量的基本知识74

4.1.1 电磁感应74

4.1.2 铁磁材料的磁特性75

4.1.3 空间磁场测量的常用方法76

4.2 铁磁材料静态磁性的测量86

4.2.1 测量样品86

4.2.2 磁感应强度的测量88

4.2.3 磁场强度的测量88

4.2.4 基本磁化曲线的测量90

4.3 铁磁材料动态磁性的测量91

4.3.1 交流磁化曲线的测量91

4.3.2 铁芯损耗的测量92

4.3.3 复数磁导率的测量93

4.4 工程应用实例——钢轨缺陷的无损漏磁检测94

4.4.1 钢轨缺陷的无损漏磁检测原理94

4.4.2 交流漏磁检测系统95

习题与思考题96

第5章 非电量的电气测试技术97

5.1 常用传感器介绍97

5.1.1 电阻式传感器97

5.1.2 电容式传感器100

5.1.3 变磁阻式传感器101

5.1.4 磁电式传感器103

5.1.5 压电式传感器104

5.1.6 热电式传感器107

5.1.7 光电式传感器108

5.1.8 半导体磁效应传感器112

5.1.9 新型传感器简介115

5.2 主要非电量的测量117

5.2.1 概述117

5.2.2 转速的测量119

5.2.3 温度的测试128

5.2.4 压力的测量135

5.3 工程应用实例——电气化铁道接触网静态参数检测141

5.3.1 接触网主要静态参数及其重要性142

5.3.2 传统的接触网静态参数测量方法142

5.3.3 基于组合传感器的接触网静态参数检测技术143

习题与思考题144

第6章 数字化测量技术146

6.1 概述146

6.2 数据采集系统148

6.2.1 连续量的离散化与量子化148

6.2.2 A/D转换器149

6.2.3 采样保持电路150

6.2.4 同步采样151

6.2.5 多通道数据采集系统的几种结构形式153

6.3 电参量的数字化测量154

6.3.1 电阻的测量154

6.3.2 电容的测量156

6.3.3 电感的测量158

6.4 频率、时间和相位的测量160

6.4.1 电子计数频率计测频原理161

6.4.2 脉冲累计的测量162

6.4.3 计数式频率计测量频率比162

6.4.4 计数式频率计测量周期163

6.4.5 直接测频和测周期中介频率的确定164

6.4.6 脉冲沿时间及脉冲宽度的测量165

6.4.7 时间间隔和长时间的测量166

6.4.8 脉冲计数式相位测量原理167

6.5 电压、功率和电能等的测量168

6.5.1 交流电压的测量168

6.5.2 功率和电能的数字化测量172

6.6 工程应用实例——牵引变压器参数的测量173

6.6.1 空载试验173

6.6.2 短路试验173

习题与思考题174

第7章 电气测试技术的智能化和虚拟化175

7.1 概述175

7.1.1 测试仪器的智能化175

7.1.2 测试系统的自动化176

7.1.3 测试的虚拟化176

7.2 微机化仪器的典型功能177

7.2.1 零漂的消除177

7.2.2 通过自动增益变换扩展量程177

7.2.3 测量结果的线性化178

7.2.4 动态测试179

7.2.5 测量数据的自动分析处理179

7.2.6 故障诊断180

7.3 智能测试仪器181

7.3.1 智能仪器的组成181

7.3.2 智能仪器的应用183

7.4 个人仪器187

7.4.1 个人仪器的组成187

7.4.2 个人仪器的优点188

7.4.3 个人仪器的插入式组件189

7.5 自动测试系统190

7.5.1 自动测试系统的组成190

7.5.2 GPIB接口母线系统191

7.5.3 VXI总线197

7.5.4 自动测试系统的应用199

7.6 虚拟仪器200

7.6.1 虚拟仪器的结构及特点201

7.6.2 虚拟仪器的分类202

7.6.3 虚拟仪器的系统组成203

7.6.4 虚拟仪器的软件开发平台204

7.6.5 虚拟仪器技术的应用208

7.6.6 基于虚拟仪器技术的电气化铁道电能质量测量209

7.7 工程应用实例——高速铁道综合检测系统211

习题与思考题214

参考文献215