電氣測試技術(第4版)（簡體書）

本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。全書共9章，主要包括測試技術基礎知識、電磁量測試技術、非電量測試技術和電氣測試技術新進展４部分內容。本書主要介紹電磁量、非電量測試技術基礎以及測試誤差分析，比較式電測儀錶，電子式電測儀錶，數字化電測儀錶，磁性電測儀錶，溫度測量傳感器，轉速測量傳感器，扭矩測量傳感器，電氣測試技術新進展。 本書可作為電氣工程及其自動化、自動化、測控技術與儀器等專業本科生的教材，也可供相關領域的工程技術人員參考。

徐科軍，合肥工業大學教授，博士生導師，多年來一直從事信號與信息處理方面的教學、科研工作，出版教材近10部，其中4部入選國家級“十一五“”十二五”規劃教材。

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在工農業生產、商業貿易、國防建設、科學研究和日常生活中，測試技術起著非常重要的作用，其應用相當廣泛。若按被測量的性質來分，有電(磁)量測量和非電(磁)量測量。電磁測量包括電參量、磁參量以及信號和電源質量的測量。其中，電參量又分為電量(如電壓、電流、電功率、電能和相位等)和電路參數(如電阻、電容、電感和互感等)；磁參量又分為磁量(如磁通、磁感應強度、磁場強度等)和磁路參數(如磁阻、磁性材料的磁導率等)；信號和電源質量包括頻率、週期和相位等。非電量測量的內容非常廣泛，本書主要介紹電氣工程中經常用到的溫度測量、轉速測量和扭矩測量。人們用各種比較式電測儀錶、電子式測量儀錶和數字化電測儀錶完成電磁量的測試，用各種傳感器完成非電量的測試。這兩部分是密切相關的，因為非電量的測量是通過傳感器轉換成電量來進行的。可以說，電量的測量是非電量測量的基礎，而非電量的測量是電量測量的拓展。由於它們最終都歸結為電參量的測試，所以，本書取名為“電氣測試技術”。
“電氣測試技術”是電氣信息類專業大學生的一門重要的專業課。本課程的教學目的和任務是使學生通過課程的學習，掌握常用電磁量的測試方法和電工儀錶的工作原理，掌握常用傳感器的工作原理、結構組成、測量電路和各種應用，熟悉電氣測試的基本知識和數據處理方法，為學生畢業後從事電氣工程、自動化和計算機應用等方面的工作打下良好的基礎。
本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。本書的第1版於2002年由機械工業出版社出版，當時是針對課程學時較少的情況編寫的，僅限於電磁量的測量，內容較為單薄。為了完整地介紹電氣測試技術，也考慮到有些學校將電磁量測量和非電量測量合併在一起作為一門課程來講授，所以，於2008年由電子工業出版社出版了第2版。在第2版中，加入了非電量測量的內容，形成上篇電磁量測試技術和下篇非電量測試技術。
2013年出版的第3版不再將教材明顯地分為上篇和下篇，而是緊扣主題――測試技術來組織內容，將內容分為４部分：測試技術基礎知識、電磁量測試技術、非電量測試技術和電氣測試技術新進展。
第3版刪減了一些比較陳舊的技術內容。例如，考慮到實際中直讀式電測儀錶很少應用，所以，刪除了第2版中“直讀式電測儀錶”，同時增加了數字式電測儀錶的內容。與此同時，增加了一些新的技術內容。例如，增加了“數字熒光示波器”和“基於數字信號處理的電測儀錶”等。
第3版對非電量測試技術部分中的傳感器做了較大幅度的刪減和調整。按照被測量對傳感器進行了分類，僅介紹幾種在電氣工程中常用的傳感器，例如，溫度測量傳感器、轉速測量傳感器和扭矩測量傳感器，突出測試技術在電氣工程中應用的特點。
經過這幾年的教學實踐，我們對第3版內容進行了修改。本書分為９章。第1章為測試技術基礎知識，介紹電磁量測試基礎、非電量測試基礎和測試量誤差分析。第2章為比較式電測儀錶，介紹直流電位差計、直流電橋和交流電橋。第3章為電子式電測儀錶，介紹電子示波器原理、電子示波器應用和數字存儲示波器。第4章為數字化電測儀錶，介紹頻率、週期的數字化測量，相位的數字化測量，電壓的數字化測量，電阻、電容的數字化測量，電功率的數字化測量以及微機化電測儀錶。第5章為磁性電測儀錶，介紹若干基礎知識、空間磁場、磁通的測量和磁性材料的測量。第6章為溫度測量傳感器，介紹溫標等基礎知識、熱電阻式傳感器和熱電偶傳感器。第7章為轉速測量傳感器，介紹磁電式傳感器、霍爾傳感器和光電式傳感器。第8章為扭矩測量傳感器，介紹應變式傳感器、振弦式傳感器和磁電相位差式扭矩傳感器。第９章為電氣測試技術新進展，介紹傳感器動態誤差修正技術、傳感器自評估技術、多傳感器數據融合技術、高精度模數轉換技術和ＤＳＰ應用技術。
本書可作為電氣工程及其自動化、自動化、測控技術與儀器等專業本科生的教材，也可
供相關領域的工程技術人員參考。
本書由徐科軍擔任主編，馬修水和李國麗擔任副主編。其中，浙江大學寧波理工學院馬修水編寫1.2.1節，1.2.2節，1.3節，6.1節，6.3節，8.2節，8.3節和附錄；安徽大學李國麗編寫第2章，第3章；長春理工大學柏逢明編寫6.2節，8.1節；中國計量大學錢曉耀編寫7.3節，寧波大紅鷹學院夏建全編寫7.1節，7.2節；合肥工業大學徐科軍編寫1.1節，1.2.3節，第4章，第5章和第９章。全書由徐科軍和馬修水統稿。 本書提供配套的電子課件，可登錄華信教育資源網www.hxedu.com.cn，註冊後免費下載。
在本書編寫的過程中，參閱了許多專家的教材、著作和論文，還得到國內外有關企業和同行的支持，在此一併表示衷心的感謝。
對於本書中存在的錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

第1章 測試技術基礎知識
1.1 電磁量測試基礎
1.1.1 測試方法
1.1.2 測試結果表示
1.1.3 測試發展過程和趨勢
1.1.4 電學量和電學基準
1.2 非電量測試基礎
1.2.1 傳感器概述
1.2.2 傳感器分類
1.2.3 傳感器的特性
1.3 測量誤差分析
1.3.1 測量誤差的概念和分類
1.3.2 精度
1.3.3 測量誤差的表示方法
習題與思考題1
第2章 比較式電測儀錶
2.1 直流電位差計
2.1.1 直流電位差計的補償原理
2.1.2 直流電位差計的分類和主要技術指標
2.1.3 直流電位差計的應用
2.2 直流電橋
2.2.1 直流單臂電橋
2.2.2 直流單臂電橋的誤差公式
2.2.3 直流雙臂電橋
2.3 交流電橋
2.3.1 交流電橋的工作原理
2.3.2 交流電橋的分類
2.3.3 實用交流電橋舉例
習題與思考題2
第3章 電子式電測儀錶
3.1 電子示波器原理
3.1.1 示波器的基本結構
3.1.2 示波器的主要性能指標
3.2 電子示波器的應用
3.2.1 電壓的測量
3.2.2 時間的測量
3.2.3 兩個同頻率信號相位差的測量
3.2.4 頻率的測量
3.3 採樣示波器
3.3.1 採樣原理
3.3.2 採樣示波器的基本組成
3.4 數字存儲示波器
3.4.1 數字存儲示波器的基本組成
3.4.2 數字存儲示波器的信號採集技術
3.4.3 數字存儲示波器的波形顯示技術
3.4.4 數字存儲示波器的控制系統
3.4.5 數字存儲示波器的主要性能指標
3.4.6 數字 熒光示波器
習題與思考題3
第4章 數字化電測儀錶
4.1 概述
4.1.1 數字化測量技術的發展
4.1.2 數字式儀錶的結構
4.1.3 數字式儀錶的特點
4.1.4 數字式儀錶的分類
4.2 頻率、週期的數字化測量
4.2.1 電子計數器的原理
4.2.2 用電子計數器測量頻率
4.2.3 用電子計數器測量週期
4.2.4 時間間隔的測量
4.2.5 測量頻率比
4.2.6 電子計數器的誤差
4.3 相位的數字化測量
4.3.1 相位測量原理
4.3.2 相位-時間式數字相位計
4.4 電壓的數字化測量
4.4.1 逐位逼近比較式數字電壓表
4.4.2 電壓-時間變換型數字電壓表
4.4.3 電壓-頻率型(U-F)數字電壓表
4.5 電阻、電容的數字化測量
4.5.1 電阻的數字化測量
4.5.2 電容的數字化測量
4.6 電功率的數字化測量
4.7 微機化儀錶
4.7.1 概述
4.7.2 帶微處理器的儀錶
4.7.3 基於數字信號處理的微機化儀錶
4.7.4 應用實例
4.7.5 虛擬儀器
習題與思考題4
第5章 磁性電測儀錶
5.1 基礎知識
5.1.1 磁性材料的靜態特性
5.1.2 磁性材料的動態特性
5.1.3 磁學量的度量單位
5.2 空間磁場、磁通的測量
5.2.1 基於電磁感應原理的測量方法
5.2.2 用磁通門磁強計測量磁場
5.2.3 用霍爾效應測量磁場
5.2.4 用核磁共振法測量磁場
5.3 磁性材料的測量
5.3.1 軟磁材料靜態特性的測量
5.3.2 軟磁材料動態特性的測量
5.3.3 軟磁材料損耗的測量
習題與思考題5
第6章 溫度測量傳感器
6.1 溫標
6.1.1 溫標的演變
6.1.2 1990年國際溫標（ITS-90）簡介
6.1.3 溫度檢測的主要方法
6.2 熱電阻式傳感器
6.2.1 金屬熱電阻
6.2.2 半導體熱敏電阻
6.2.3 熱電阻式傳感器的應用
6.3 熱電偶傳感器
6.3.1 熱電偶測溫原理
6.3.2 熱電偶基本定律
6.3.3 標準化熱電偶與分度表
6.3.4 熱電偶結構
6.3.5 補償導線
6.3.6 熱電偶參比端（冷端）的溫度補償
習題與思考題6
第7章 轉速測量傳感器
7.1 磁電式傳感器
7.1.1 磁電式傳感器的結構和原理
7.1.2 磁電式速度傳感器
7.2 霍爾傳感器
7.2.1 霍爾傳感器的工作原理
7.2.2 霍爾元件的結構和特性
7.2.3 霍爾式傳感器的應用
7.3 光電式傳感器
7.3.1 光電效應及光電器件
7.3.2 光電傳感器的應用
7.3.3 光電碼盤
習題與思考題7
第8章 扭矩測量傳感器
8.1 應變式扭矩傳感器
8.1.1 金屬電阻應變片的工作原理
8.1.2 電阻應變片測量電路
8.1.3 電阻應變式傳感器的應用
8.2 振弦式扭矩傳感器
8.2.1 工作原理
8.2.2 激振裝置
8.2.3 測量誤差
8.2.4 振弦式傳感器應用
8.3 磁電相位差式扭矩傳感器
8.3.1 測量原理
8.3.2 測量方式