电气测试技术

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*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