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第1章 测量及测量系统基础1

1.1 测量及测量方法1

1.2 现代数字化测量系统的基本组成3

1.3 测量系统的静态特性4

1.4 测量系统的动态特性6

1.4.1 一阶系统6

1.4.2 二阶系统8

1.4.3 动态性能指标10

1.5 测量系统的主要技术指标12

习题13

第2章 误差的基本理论15

2.1 测量误差的基本概念15

2.1.1 测量误差的几个名词术语15

2.1.2 测量误差的主要来源17

2.2 表达误差的几种形式18

2.2.1 绝对误差18

2.2.2 相对误差19

2.2.3 引用误差19

2.3 误差的性质及分类20

2.3.1 系统误差21

2.3.2 随机误差21

2.3.3 粗大误差21

2.3.4 三类误差的关系及其对测得值的影响22

2.4 有效数字22

2.5 系统误差的校正23

2.5.1 系统误差产生的原因24

2.5.2 系统误差的分类和特征24

2.6 随机误差的统计学处理28

2.7 粗大误差的剔出34

2.8 误差的合成39

2.9 数据的一元线性回归分析41

2.9.1 常用的线性拟合法41

2.9.2 相关系数及其显著性检验42

2.9.3 经验公式的回归精度43

2.10 测量结果的表达形式46

习题50

第3章 常用传感器及其调理电路51

3.1 传感器概述51

3.1.1 传感器的定义51

3.1.2 传感器的一般结构52

3.1.3 变送器52

3.1.4 传感器的分类52

3.2 金属温度传感器53

3.2.1 工作原理53

3.2.2 金属热电阻54

3.2.3 热电阻技术参数55

3.2.4 测量电路58

3.3 热电偶59

3.3.1 工作原理59

3.3.2 热电偶定理61

3.3.3 热电偶技术参数62

3.3.4 热电偶的冷端温度补偿63

3.3.5 热电偶的测温电路66

3.4 热敏电阻67

3.4.1 工作原理67

3.4.2 热敏电阻的基本特性68

3.4.3 热敏电阻应用特点69

3.5 霍尔传感器69

3.5.1 工作原理69

3.5.2 霍尔元器件及其应用70

3.5.3 霍尔电流传感器71

3.6 磁敏式传感器73

3.6.1 工作原理73

3.6.2 磁阻元器件的主要特性74

3.6.3 磁敏电阻的应用75

3.7 电场测量探头76

3.8 涡流传感器78

3.8.1 工作原理78

3.8.2 电涡流传感器的基本特性80

3.8.3 电涡流传感器的调理电路81

3.8.4 电涡流传感器的应用82

3.9 压电传感器83

3.9.1 工作原理83

3.9.2 压电传感器的等效电路和调理电路85

3.9.3 压电传感器的应用举例88

3.10 光电传感器88

3.10.1 光电效应及其元器件88

3.10.2 光电传感器的应用90

3.10.3 光电传感器测量转速90

3.11 电容式传感器92

3.11.1 工作原理及其分类93

3.11.2 调理电路95

3.11.3 电容传感器的应用98

3.12 电感式传感器98

3.12.1 工作原理及其分类98

3.12.2 同步分离法测量复阻抗102

3.13 差动传感器与测量电桥103

3.13.1 差动测量系统103

3.13.2 差动传感器103

3.13.3 测量电桥105

习题110

第4章 测量系统中的调理电路112

4.1 集成运算放大器112

4.1.1 通用集成运算放大器和高性能集成运算放大器简介112

4.1.2 通用集成运算放大器的使用113

4.2 集成运算放大器的结构特点与主要技术参数114

4.2.1 结构特点114

4.2.2 集成运算放大器的主要技术参数115

4.3 仪表放大器119

4.3.1 仪表放大器的基本电路结构119

4.3.2 集成仪表放大器121

4.4 电气测量中的共模信号124

4.5 集成差分放大器127

4.6 隔离放大电路128

4.7 集成乘法器及其应用129

习题132

第5章 电气测量技术133

5.1 高电压的测量133

5.1.1 电磁式电压互感器133

5.1.2 电容式互感器138

5.1.3 光学电压传感器141

5.2 大电流的测量141

5.2.1 电磁式电流互感器141

5.2.2 罗哥夫斯基（Rogowski）线圈148

5.2.3 光学电流传感器151

5.3 交流电气量的测量151

5.3.1 频率和周期的测量151

5.3.2 相位的测量154

5.3.3 指针式电工仪156

5.3.4 功率的测量158

5.4 电力设备绝缘参数的测量162

5.4.1 绝缘电阻和吸收比的测量162

5.4.2 介质损耗因数tgδ的测量166

5.5 接地阻抗的测量168

5.5.1 测量接地阻抗的基本原理169

5.5.2 接地阻抗的测量方法170

5.5.3 接地阻抗测量注意事项171

5.5.4 电力设备接地引下线导通试验171

5.6 电力设备局部放电的测量172

5.6.1 部放电的机理分析172

5.6.2 局部放电的主要参数174

5.6.3 局部放电测量的基本回路及检测阻抗的选择175

习题176

第6章 数字化电气测量技术177

6.1 数字化电气测量系统概述177

6.1.1 数字化电气测量系统中的测量信号分类177

6.1.2 数字化电气测量系统的结构178

6.1.3 电气测量中常用的微处理器片上外设简介179

6.2 A/D转换器182

6.2.1 名词术语182

6.2.2 A/D转换原理184

6.2.3 常用ADC集成芯片及其与微处理器的接口设计190

6.3 采样保持器AD781201

6.4 并行数字I/O接口203

6.4.1 MCU和DSP的并行数字I/O接口203

6.4.2 ＋5V和＋3.3V数字I/O接口的互连204

6.5 数字电表205

6.5.1 数字电表的基本功能205

6.5.2 数字化电能计量基础206

6.5.3 集成三相多功能数字电能计量芯片ADE7878206

6.6 数字化测量常用算法209

6.6.1 有效值的计算与数字积分210

6.6.2 谐波分析和DFT变换211

6.6.3 噪声抑制与数字滤波219

习题228

第7章 虚拟仪器及其开发语言230

7.1 虚拟仪器230

7.1.1 虚拟仪器的基本概念230

7.1.2 虚拟仪器的特点和优势230

7.1.3 虚拟仪器的结构232

7.2 虚拟仪器的开发语言——LabVIEW简介232

7.2.1 LabVIEW的优势233

7.2.2 LabVIEW的编辑界面233

7.2.3 LabVIEW的应用实例234

7.3 虚拟仪器的开发语言——LabWindows/CVI236

习题238

第8章 电气测量中的抗干扰技术239

8.1 电气测量中的干扰三要素239

8.1.1 干扰源239

8.1.2 干扰途径239

8.1.3 受扰对象239

8.2 电容耦合及其抗干扰对策240

8.2.1 电场耦合或电容耦合240

8.2.2 采用静电屏蔽层来隔离电场耦合的干扰242

8.3 磁场耦合及其抗干扰对策243

8.3.1 磁场耦合或互感耦合243

8.3.2 防磁场（互感）耦合的措施244

8.4 共阻抗耦合及抗干扰对策245

8.4.1 冲击负载电流通过电源内阻抗影响测量仪器的供电质量245

8.4.2 测量仪器内部不同电路环节间通过直流稳压电源内阻抗的耦合246

8.5 模干扰及其对策247

8.5.1 共模信号及其对测量系统的干扰247

8.5.2 共模干扰的抑制249

8.6 测量系统输入级的接地与浮置250

习题252

参考文献253