自动检测技术（王化祥）（第四版）

本书版自2004年8月出版以来，受到了不少大专院校的欢迎，并被选为教材。本次再版，编者努力在保持原有教材特点基础上，对部分内容进行了修改补充。

编者编写这本教材的宗旨是，既注意保持传统的流程工业中主要参数的基本检测技术有关内容，又力求反映当前国内外检测技术的成就和发展。本书第1～3章重点讲述了测量系统的测量误差分析及处理、测量系统的构成和特性分析以及测量系统的可靠性等有关内容，使学生能从测量系统的角度，对测量误差、测量精度和测量系统特性及可靠性有一个总体了解；第4～8章主要介绍了流程工业中的主要参数，如温度、压力、液位、流量、成分分析等参数的检测技术,以及动力系统的机械量，如位置、速度、转矩及功率测量等相关内容。本次修订对“流量测量”章节进行了进一步的修改和调整，主要考虑加深基本概念和基本理论有关内容的阐述。其中，有关传统的流程工业中广泛应用的测量方法和测量技术是本书的基本内容，学生需要牢固掌握；同时本书也包括了目前流程工业中参数检测的技术，如温度测量中“红外测温仪与红外热像仪”、流量测量中“多相流检测技术”，以及运动控制中有关机械量测量方法，这有助于学生扩大视野、开阔思路，掌握当前科技发展动态，进而提高解决实际问题的能力。

本书按照教学学时的要求安排内容(教学课时一般安排为64学时)，内容较为丰富；文字力求通俗易懂；为便于学习，每章末均附有本章小结、思考题和习题，以帮助读者学习时练习与参考。对于教学学时不足64学时的，可选择重点内容讲解。

“自动检测技术”既是一门独立的课程，又是一门交叉应用专业课，即融传感技术、电子技术、计算机技术及通信技术等于一体的课程，为学生掌握跨学科研究的思路和方法奠定了基础。

本书配套教学课件，有需要的读者可登录化工教育平台www.cipedu.com.cn注册后下载使用。

由于编者学识有限，书中不妥之处在所难免，恳请诸位专家、读者批评指正。

编者

2022年4月于津大园

本书在介绍测量误差理论、测量系统特性及系统可靠性基本知识的基础上，系统地阐述了温度、压力、流量、液位、成分分析等过程参数以及运动控制系统中的位置、速度（转速）、转矩及功率测量等参数的检测原理、测量方法、测量系统构成及测量误差分析，同时还注意介绍各种测量装置的安装使用条件，以保证检测系统的测量精度。本书可作为高等院校自动化、测控技术与仪器及相关专业的教材，也可供从事自动化检测技术、过程控制以及运动控制领域科研及工程技术人员参考。

本书在介绍测量误差理论、测量系统特性及系统可靠性基本知识的基础上，系统地阐述了温度、压力、流量、液位、成分分析等过程参数以及运动控制系统中的位置、速度（转速）、转矩及功率测量等参数的检测原理、测量方法、测量系统构成及测量误差分析，同时还注意介绍各种测量装置的安装使用条件，以保证检测系统的测量精度。本书可作为高等院校自动化、测控技术与仪器及相关专业的教材，也可供从事自动化检测技术、过程控制以及运动控制领域科研及工程技术人员参考。

王化祥，天津大学自动化学院，教授，博导，国家重点学科“检测技术与自动化装置”学科负责人，享受政府特殊津贴专家，国际过程成像学会（WCIPT）技术委员，IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement等国际学术刊物特约审稿人。中国仪器仪表学会理事兼传感技术学会常务理事；中国仪器仪表学会专家委员会和评审委员会委员；中国仪器仪表学会天津分会常务理事；天津市仪器仪表学会过程检测与控制专业委员会副主任委员；《传感技术学报》《化工自动化及仪表》《自动化仪表》测试技术学报》等杂志编委。

绪论1

本章小结4

1检测系统基本特性5

1.1检测系统的数学模型5

1.2检测系统的特性及性能指标5

1.3不失真测量的条件17

1.4测量系统动态特性参数的测定20

本章小结25

思考题与习题26

2测量误差与数据处理27

2.1误差的基本概念27

2.2随机误差29

2.3有限次测量误差分析与处理31

2.4系统误差37

2.5粗大误差41

2.6误差的传递和综合43

2.7测量不确定度45

本章小结51

思考题与习题51

3测量系统的可靠性53

3.1可靠性概念及其特征量53

3.2不可修复系统的可靠性56

本章小结61

思考题与习题61

4压力测量62

4.1概述62

4.2液柱式压力计63

4.3弹性式压力计65

4.4电远传式压力计69

4.5压力表的选择、校验和安装94

本章小结96

思考题与习题97

5温度测量98

5.1概述98

5.2热电偶测温102

5.3热电阻测温116

5.4辐射式测温法123

5.5红外测温仪与红外热像仪131

本章小结137

思考题与习题137

附表5.1铂铑10-铂热电偶分度表138

附表5.2镍铬-镍硅热电偶分度表139

附表5.3工业热电阻分度表139

附表5.4各种材料在λ＝0.65μm下的单色辐射率ελ140

附表5.5各种材料辐射率ε140

6流量测量141

6.1概述141

6.2容积式流量计146

6.3浮子流量计153

6.4涡轮流量计161

6.5旋涡流量计168

6.6电磁流量计174

6.7超声流量计183

6.8节流式流量计187

6.9质量流量计208

6.10多相流体的流量测量214

6.11流量标准装置225

本章小结230

思考题与习题231

7物位测量232

7.1浮力式液位测量232

7.2静压式液位测量240

7.3电容式液位测量245

7.4超声波物位测量248

7.5微波法物位测量251

本章小结254

思考题与习题255

8成分分析256

8.1概述256

8.2热导式气体分析器257

8.3氧化锆氧分析器265

8.4气相色谱分析仪269

8.5工业电导仪280

8.6工业酸度计286

本章小结293

思考题与习题293

9动力机械量测量294

9.1位置测量294

9.2速度(转速)测量304

9.3转矩测量307

9.4霍尔电压、电流测量310

9.5无速度传感器技术312

本章小结315

思考题与习题315

部分习题参考答案316

参考文献318

本书在介绍测量误差理论、测量系统特性及系统可靠性基本知识的基础上，系统地阐述了温度、压力、流量、液位、成分分析等过程参数以及运动控制系统中的位置、速度（转速）、转矩及功率测量等参数的检测原理、测量方法、测量系统构成及测量误差分析，同时还注意介绍各种测量装置的安装使用条件，以保证检测系统的测量精度。本书可作为高等院校自动化、测控技术与仪器及相关专业的教材，也可供从事自动化检测技术、过程控制以及运动控制领域科研及工程技术人员参考。

王化祥，天津大学自动化学院，教授，博导，国家重点学科“检测技术与自动化装置”学科负责人，享受政府特殊津贴专家，国际过程成像学会（WCIPT）技术委员，IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement等国际学术刊物特约审稿人。中国仪器仪表学会理事兼传感技术学会常务理事；中国仪器仪表学会专家委员会和评审委员会委员；中国仪器仪表学会天津分会常务理事；天津市仪器仪表学会过程检测与控制专业委员会副主任委员；《传感技术学报》《化工自动化及仪表》《自动化仪表》测试技术学报》等杂志编委。