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内容简介

　　《精密测量理论与技术》包括精密测量理论和精密测量技术两部分。共分14章，1～6章是测量理论部分，主要介绍测量基本概念、测试系统及其特性、测试信号分析与处理方法、误差和测量不确定度等；7～14章是精密测量技术部分，主要介绍长度、角度、力等物理量的常用测量方法、关键技术和工程应用实例。

目录

前言
第一章绪论1
第一节基本概念1
一、测量1
二、测试2
三、计量2
四、计量学3
第二节国际单位制4
一、量、单位、单位制4
二、国际单位制5
三、国际单位制外的单位9
第三节测量标准9
一、米——长度10
二、千克——质量11
三、秒——时间11
四、安培——电流12
五、开尔文——热力学温度12
六、摩尔——物质的量13
七、坎德拉——发光强度13
第四节测量结果的溯源性 14
一、检定15
二、校准18
三、测量结果溯源性的实施19
思考题20
第二章测量系统21
第一节概述21
一、测量系统的组成21
二、测量系统的输出�彩淙胩匦�21
三、测量方法22
四、传感器23
五、信号调理单元23
六、信号分析处理单元24
第二节测量系统的静态特性24
一、测量系统的静态数学模型24
二、测量系统的静态特性指标 25
第三节测量系统的动态特性29
一、测量系统的动态数学模型29
二、测量系统的动态特性指标33
第四节测量系统的标定与校准39
一、测量系统的静态标定39
二、测量系统的动态标定40
思考题42
第三章测量信号43
第一节概述43
一、信号的定义43
二、信号的分类43
三、信号的时域和频域45
四、信号与系统45
第二节确定信号分析46
一、确定信号的时域分析46
二、周期信号的频域分析49
三、非周期信号的频域分析51
四、周期信号的傅里叶变换53
第三节随机信号分析54
一、随机信号的基本概念54
二、随机信号的主要特征参数55
三、随机信号的相关分析56
四、功率谱分析59
五、相干函数61
第四节数字信号处理62
一、数字信号处理系统62
二、采样定理63
三、离散傅里叶变换64
四、快速傅里叶变换65
第五节小波分析66
一、从傅里叶变换到小波变换66
二、基本小波函数67
三、多分辨率分析69
四、小波包分析70
思考题71
第四章测量误差72
第一节概述72
一、测量误差的基本概念72
二、误差的分类74
三、三类误差之间的关系75
第二节粗大误差76
一、粗大误差的产生原因76
二、粗大误差的防止与消除方法77
三、粗大误差的判别准则77
第三节系统误差82
一、系统误差的产生原因82
二、系统误差的特征83
三、系统误差的发现方法84
四、系统误差的减小和消除方法87
第四节随机误差90
一、随机误差的分布规律90
二、随机误差的产生原因93
三、算术平均值93
四、测量的标准差93
五、置信区间——极限误差95
六、方均根误差97
七、不等权测量97
第五节测量数据运算中的有效数字
取舍101
思考题104
第五章测量不确定度105
第一节概述105
一、用测量不确定度评定代替误差
评定的必要性105
二、测量不确定度的发展历史106
三、测量不确定度的基本概念106
第二节测量不确定度评定的步骤110
第三节不确定度评定数学模型的建立111
一、根据测量原理用透明箱模型导出
数学模型112
二、包含黑箱模型的数学模型113
第四节标准不确定度 113
一、输入量估计值的标准不确定度的
A类评定113
二、输入量估计值的标准不确定度的
B类评定118
第五节合成标准不确定度 119
一、线性数学模型的合成标准不确
定度120
二、非线性数学模型的合成标准不
确定度122
第六节扩展不确定度 123
一、被测量可能值的分布的判定124
二、依据被测量分布确定包含因子和
扩展不确定度的计算126
三、自由度的计算129
第七节测量不确定度报告 132
一、合成标准不确定度uc(y)的报告
形式132
二、扩展不确定度的报告形式132
第八节测量不确定度评定的实例 133
一、标称长度50mm量块的校准133
二、金属试件拉伸强度的测量138
思考题139
第六章测量数据处理方法141
第一节线性参数的最小二乘法处理 141
一、最小二乘法原理141
二、利用正规方程求解143
三、标准差计算146
四、不等权测量线性参数最小二乘法
处理的正规方程148
五、非线性参数最小二乘法处理的正规
方程149
第二节回归分析 150
一、回归分析的基本概念150
二、一元线性回归151
三、一元非线性回归157
四、回归曲线方程的效果158
思考题158
第七章长度量的测量160
第一节概述 160
一、米的定义160
二、长度量值传递系统161
三、长度测量的标准量161
四、长度测量的基本原则162
第二节长度尺寸的测量 164
一、直接测量164
二、间接测量173
三、原位测量175
第三节坐标的测量 176
一、坐标测量的方法176
二、坐标测量系统177
三、工程测量实例——轿车白车身三维
尺寸视觉测量系统194
第四节形位误差的测量200
一、直线度误差的测量201
二、圆度误差的测量204
三、同轴度误差的测量206
第五节表面粗糙度的测量207
一、评定的基准及参数207
二、测量的方法及仪器209
第六节微纳尺度的测量212
一、扫描隧道显微镜213
二、原子力显微镜215
思考题221
第八章角度量的测量222
第一节概述 222
一、角度的单位222
二、角度的基准222
三、角度量值传递系统224
第二节角度尺寸的测量 225
一、接触式测量225
二、非接触式测量226
第三节自由度的测量232
一、多自由度的测量232
二、空间姿态的测量234
第四节圆分度误差的测量238
一、圆分度误差的评定指标238
二、圆分度误差的测量方法240
思考题244
第九章速度和加速度的测量246
第一节概述246
第二节速度的测量246
一、线速度的测量246
二、角速度的测量253
三、转速的测量259
第三节加速度的测量261
一、加速度测量的基本原理262
二、基于位移的加速度测量262
三、基于惯性力的加速度测量264
思考题268
第十章力和压力的测量269
第一节概述 269
第二节力和力矩的测量 270
一、力的测量方法270
二、测力仪270
三、称重275
四、力矩的测量279
第三节压力的测量283
一、压力量值的溯源与传递284
二、压力测量仪表284
三、真空的测量289
四、超高压的测量293
思考题294
第十一章机械振动的测试295
第一节概述 295
一、机械振动的危害295
二、机械振动的益处296
三、机械振动测试的内容296
第二节振动的类型及动态特性296
一、振动的类型296
二、振动的动态特性298
第三节机械振动测试系统301
一、振动测试系统的组成301
二、振动激励装置301
三、测振传感器305
第四节振动特性参量的测量305
一、振动参量的测量306
二、动力学参量的测试306
第五节振动测量仪器的检定与校准309
一、校准方法310
二、共振梁校准312
三、冲击校准312
思考题314
第十二章温度的测量316
第一节概述316
一、温度的基本概念316
二、温标316
三、温度的测量方法317
第二节膨胀式温度计318
一、液体膨胀式温度计318
二、固体膨胀式温度计319
三、压力式温度计320
第三节热电偶式温度计320
一、热电效应320
二、热电偶基本定律322
三、热电偶材料与标准化热电偶323
四、热电偶式温度计的结构324
五、热电偶的测温回路324
六、参考端的处理325
第四节电阻式温度计326
一、金属热电阻327
二、半导体热电阻328
第五节热辐射测温329
一、热辐射的物理基础329
二、热辐射测温法332
三、光纤测温法334
思考题336
第十三章流量的测量337
第一节概述337
一、流量的基本概念337
二、流体力学的基本参数和定律337
第二节差压式流量计340
一、测量原理340
二、差压式流量计的组成与分类341
三、节流装置341
第三节容积式流量计343
第四节速度式流量计345
一、涡轮流量计345
二、电磁流量计346
三、超声流量计347
第五节流体阻力式流量计349
一、浮子流量计349
二、靶式流量计350
第六节涡街流量计350
第七节科里奥利质量流量计352
思考题353
参考文献354

前言/序言

　　前言自然界的一切事物都是由一定的“量”组成的，并通过“量”来体现其状态。测量是人类认识世界的一种方法，是按照测量范围、不确定度等方面的要求，通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。测量是进行科学研究和生产实践活动的基础，“没有测量，就没有科学”。测量已渗透到人类活动的每个领域，从人们日常生活的衣食住行、工农业生产，到微纳科学与技术、生物医学、航空航天、国防军事等前沿科技和重大工程领域，测量无处不在。
　　虽然测量科学与技术具有古老的历史，但是在历史长河中，其发展是一个相对缓慢的过程。直至20世纪，现代物理学、先进制造、光电子和信息等技术的发展，才推动着测量科学与技术迅猛地发展起来。如今，测量科学与技术已是一门多学科交叉的学科，在任何其他学科中都可以找到测量科学的踪迹，并赋予其新的属性。同时，测量科学与技术的发展也进一步促进了其他学科的发展。
　　本书包括精密测量基础理论和精密测量技术两部分内容。其中，精密测量基础理论主要论述测量的基本原理与方法、测量系统及其特性、测量信号的分析与处理、测量误差与测量不确定度、测量数据的处理方法；精密测量技术主要讲述长度、角度、速度和加速度、力和压力、温度和流量等物理量在工程实践中常用的测量方法、关键技术及典型的测量仪器和系统。
　　本书由天津大学孙长库和胡晓东主编，天津大学王鹏、钟莹、张福民和徐临燕参编。全书共13章，孙长库编写第二、七(第一～五节)、十、十一章；徐临燕编写第七章第六节；胡晓东编写第一、五章；王鹏编写第三、八、九章；张福民编写第四、六章；钟莹编写第十二、十三章。在本书的编写过程中，天津大学叶声华院士和曾周末教授提出了很多宝贵的建议，天津大学邾继贵教授提供了大量翔实的工程测量技术资料，天津大学贾果欣和齐永岳等老师做了非常有益的工作，在此表示诚挚的感谢。
　　由于水平有限，书中难免有疏漏和不足之处，欢迎读者批评指正。
　　作者

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