《过程装备测试技术》从过程装备测试技术的实际应用出发，主要介绍了过程装备测试技术的基本知识、传感器的基本原理及结构，阐述了压力、温度、流量、液位、物质成分等常见参数的测量方法及所用仪器、仪表的结构、原理和应用，介绍了动态和静态设备的检测方法等内容，最后简要介绍了测试技术的新进展。
　　《过程装备测试技术》重点突出过程装备与控制工程专业的特点，并兼顾动设备与静设备的测试方法。
　　《过程装备测试技术》可作为高等工业院校过程装备与控制工程专业及其相关专业的本科教材，也可作为研究生和其他专业的使用教材，同时还可供从事过程设备与控制行业的工程技术人员参考。

　　过程装备测试技术是过程装备与控制工程专业的系列课程之一，是高等工业院校过程装备与控制工程专业的统编教材。
　　本书内容丰富，涉及面广。在各章中选编了一些实例，并附有习题与思考题，有利于对过程装备测试技术基础知识学习较少的读者掌握与应用。
　　本书突出过程装备与控制工程专业的特点，立足于实践与应用，力求使学生掌握测试技术的有关基础知识，同时强调其先进性。
　　本书是根据西安交通大学王毅教授的长期教学积累，参考或引用了一些国内外相关著作及文献资料编写而成的。编写中力求做到重点突出、内容新颖、难易适中，同’时又照顾到了其他专业方向的特点。
　　本书包括四个方面的内容：（1）基础概念和理论，主要介绍过程检测技术的基本概念、仪器仪表的各种技术性能指标、基本误差知识，以及常用传感器的分类和基本原理等；（2）过程参数测试，主要针对流程性生产中遇到的温度、压力与压差、流量、液位、物质成分等过程参数的测试；（3）过程装备测试，主要介绍过程装备生产与运行中遇到的流速与流向、振动与噪声、转矩转速的测量，压缩机各种运动规律的测量，以及设备质量检验技术；（4）计算机测试系统、检测领域新技术以及新进展。
　　全书共分14章，第1章至第9章主要由王毅教授编写，参加编写的有周涛、艾小涛；第10章至第14章由侯雄坡编写。在编写过程中，得到了潘琦、段权、黄拯、李明杰等老师的帮助，张丽丽做了很多文字校对工作，在此深表感谢。
　　由于时间仓促，加之编者水平所限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请各位专家和读者批评指正。

第1章 测试技术基础
1.1 测试技术概述
1.1.1 测试的目的和意义
1.1.2 测试系统的组成及特点
1.1.3 测量方法及其分类
1.2 测量误差分析
1.2.1 误差的基本概念
1.2.2 误差分类
1.2.3 误差处理
1.3 测量不确定度及其评定
1.3.1 测量不确定度的概念
1.3.2 测量不确定度的评定
1.4 测量仪器仪表的技术指标
1.4.1 测量装置的基本性能
1.4.2 仪器的静态特性
1.4.3 仪器的动态指标
1.5 实验数据处理
1.5.1 列表法
1.5.2 图示法
1.5.3 经验公式法
1.5.4 直线拟合
思考与练习

第2章 传感器
2.1 概述
2.1.1 传感器
2.1.2 传感器的分类
2.1.3 传感器的发展趋势
2.2 电参数型传感器
2.2.1 电阻应变式传感器
2.2.2 电感式传感器
2.2.3 电容式传感器
2.3 磁电式传感器
2.3.1 磁电感应式传感器
2.3.2 霍尔式传感器
2.4 压电式传感器
2.4.1 压电效应与压电材料
2.4.2 压电式传感器
2.5 光电式传感器
2.5.1 光电效应和光电器件
2.5.2 光纤传感器
2.6 其他传感器
2.6.1 超声波传感器
2.6.2 红外传感器
2.6.3 半导体传感器
2.6.4 数字传感器
2.6.5 智能传感器
思考与练习

第3章 温度测量
3.1 概述
3.1.1 温度的概念
3.1.2 温标
3.1.3 温度测量的方法
3.2 膨胀式温度计
3.2.1 玻璃液体温度计
3.2.2 压力式温度计
3.2.3 双金属温度计
3.3 热电偶温度计
3.3.1 热电偶工作原理
3.3.2 热电偶基本定律
3.3.3 热电偶冷端处理和补偿
3.3.4 热电偶的实用测温电路
3.3.5 热电偶的检定和测温误差分析
3.3.6 热电偶的选择、使用和安装
3.4 热电阻温度计
3.4.1 测温原理
3.4.2 热电阻的特点
3.4.3 热电阻的分类
3.4.4 热电阻的结构
3.4.5 金属热电阻温度计
3.4.6 热敏电阻
3.4.7 其他热电阻
3.4.8 热电阻的使用和误差分析
3.5 辐射测温技术及仪表
3.5.1 辐射基本概念
3.5.2 辐射测温的基本方法
3.5.3 辐射测温仪表分类及性能
3.6 其他测温技术
3.6.1 光导纤维测温技术
3.6.2 集成温度传感器测温技术
3.6.3 石英测温技术
3.6.4 超声波测温技术
思考与练习
附录 标准热电偶和热电阻分度表

第4章 压力测量
4.1 概述
4.1.1 压力的定义与单位
4.1.2 压力测量的主要方法
4.2 液柱式压力计
4.2.1 u形管压力计
4.2.2 单管压力计
4.2.3 微压计
4.3 弹性式压力计
4.3.1 弹性元件和特性
4.3.2 测量原理
4.3.3 弹性式压力计
4.3.4 弹性压力计的误差
4.4 电气式压力计
4.4.1 电阻式压力计
4.4.2 压电式压力计
4.5 负荷式压力计
4.5.1 活塞式压力计
4.5 2浮球式压力计
4.6 其他压力检测方法
4.6.1 弹性振动式压力计
4.6.2 压磁式压力计
4.6.3 真空计
4.7 压力仪表的选择与安装
4.7.1 压力仪表的选择
4.7.2 压力仪表的安装和使用
4.8 压力仪表的标定
思考与练习

第5章 流量测量
5.1 概述
5.2 节流式差压流量计
5.2.1 标准节流装置
5.2.2 标准节流装置的流量公式和参数
5.2.3 流量测量的不确定度估计
5.3 转子式流量计
5.3.1 工作原理与流量公式
5.3.2 转子流量计的示值换算
5.3.3 转子流量计的特性
5.3.4 转子流量计的选择、安装和使用
5.4 靶式流量计
5.4.1 工作原理和流量方程式
5.4.2 流量换算
5.4.3 影响流量系数的因素
5.4.4 靶式流量计的分类与结构
5.4.5 靶式流量计的适用场合与安装使用要求
5.4.6 校验装置
5.5 涡轮流量计
5.5.1 涡轮流量计的结构原理
5.5.2 涡轮流量传感器的分类与应用
5.5.3 涡轮流量计的特点和使用注意事项
5.6 电磁流量计
5.6.1 电磁流量计的工作原理
5.6.2 电磁流量计的结构
5.6.3 电磁流量计的特点和分类
5.6.4 电磁式流量计的安装与使用
5.7 涡街流量计
5.7.1 工作原理
5.7.2 结构与分类
5.7.3 涡街流量计的特点
5.7.4 涡街流量计的选型和安装使用
5.8 超声波流量计
5.8.1 测量原理
5.8.2 超声波流量计简介
5.8.3 安装使用注意事项
思考与练习

第6章 液位测量
6.1 概述
6.2 差压式液位测量方法
6.2.1 工作原理
6.2.2 差压式液位计的安装方式
6.2.3 吹气式液位测量系统
6.3 电容式液位测量方法
6.3.1 电容式液位计的基本原理
6.3.2 导电液体的电容式液位计
6.3.3 非导电液体的电容式液位计
6.4 电阻式液位测量方法
6.4.1 电接点液位计
6.4.2 热电阻液位计
6.5 光纤式液位测量方法
6.5.1 全反射型光纤液位计
6.5.2 浮沉式光纤液位计
6.6 液位计的选择
思考与练习

第7章 物质成分分析
7.1 氧含量测量
7.1.1 磁式氧分析仪
7.1.2 氧化错氧分析仪
7.2 色谱法测量气体成分
7.2.1 色谱法概述
7.2.2 色谱法基本工作原理
7.2.3 气相色谱仪
7.2.4 色谱仪的使用注意事项
7.3 红外光谱法测量气体成分
7.3.1 理论基础
7.3.2 红外线气体分析仪类型四工作原理
7.3.3 主要结构元件
7.4 化学发光法测量氮氧化物浓度
7.4.1 化学发光机理
7.4.2 氮氧化物的测量原理
思考与练习

第8章 气流速度和方向测量
8.1 测压管速度测量方法
8.1.1 测速原理
8.1.2 测压装置
8.1.3 动压管的标定
8.2 热线风速仪
8.2.1 基本构造
8.2.2 工作原理与热线方程
8.2.3 热线风速仪的动态特性
8.2.4 热线风速仪的方向特性
8.2.5 热线风速仪的标定
8.3 激光多普勒测速技术
8.3.1 工作原理
8.3.2 激光多普勒测速光学系统
8.3.3 激光多普勒测速信号处理系统
8.4 气流流动方向测量与复合测压管
8.4.1 平面气流方向的测量
8.4.2 空间气流方向的测量
思考与练习

第9章 振动和噪声测量
9.1 概述
9.2 振动测量
9.2.1 振动理论基础
9.2.2 振动的激励与激振器
9.2.3 测振传感器及其应用
9.2.4 振动测量仪器
9.2.5 振动测试系统实例
9.3 噪声测量
9.3.1 噪声测量的主要参数
9.3.2 噪声的分析与评价
9.3.3 噪声测量仪器
9.3.4 噪声测量方法
9.3.5 噪声测量实例
思考与练习

第10章 转速、转矩和功率测量
10.1 基本概念
10.1.1 转速
10.1.2 转矩
10.1.3 功率
10.1.4 机械特性和负载特性
10.2 转速测量
10.2.1 概述
10.2.2 模拟型转速计
10.2.3 数字型转速计
10.2.4 闪频测速计
10.3 转矩测量
10.3.1 扭变传递法
10.3.2 力矩平衡法和能量平衡法
10.3.3 转矩测量方法的选择
思考与练习

第11章 压缩机运动规律测试
11.1 气阔运动规律的测试
11.1.1 概述
11.1.2 阀片位移的测量
11.1.3 测试中的其他问题
11.2 压缩机指示图的录取
11.2.1 概述
11.2.2 压电式指示器
11.2.3 指示图的整理计算
思考与练习

第12章 过程设备质量检验
12.1 概述
12.1.1 过程设备质量与安全
12.1.2 设备质量检验的依据
12.1.3 设备质量检验的方法
12.1.4 设备质量检验的形式和期限
12.1.5 设备检验前的准备
12.2 设备残余应力的测量
12.2.1 残余应力的概念
12.2.2 盲孔测试法
12.2.3 x射线衍射测试法
12.2.4 其他测试法简介
12.3 无损检测技术
12.3.1 无损检测概况
12.3.2 射线检测技术
12.3.3 超声波检测技术
12.3.4 磁粉检测技术
12.3.5 渗透检测技术
12.3.6 涡流检测技术
12.3.7 无损检测技术的选择和应用
12.4 压力容器的压力试验
12.4.1 耐压试验
12.4.2 泄漏试验
12.5 设备质量检验综合案例
附录 常用无损检测技术标准一览表
思考与练习

第13章 计算机测试系统
13.1 计算机测试系统的结构
13.1.1 计算机测试系统中的“计算机”
13.1.2 计算机在测试系统中的作用
13.1.3 计算机测试系统的体系结构
13.1.4 计算机测试系统的性能表征
13.2 前向通道的组成
13.2.1 传感器信号调理
13.2.2 多路信号的采样与保持
13.2.3 模数转换器
13.3 信号的采样与截断
13.3.1 采样定理
13.3.2 窗函数
13.4 计算机测试系统的设计
13.4.1 计算机测试系统设计方法
13.4.2 空压机性能综合测试系统
13.4.3 水泵性能综合测试系统
思考与练习

第14章 检测领域新技术及其进展
14.1 检测领域新概念
14.1.1 软测量技术
14.1.2 测试可视化
14.2 传感器技术新进展
14.2.1 智能传感器
14.2.2 多传感器数据融合
14.2.3 现场总线仪表
14.2.4 无线测量技术
14.3 虚拟仪器技术
14.3.1 虚拟仪器的硬件系统
14.3.2 虚拟仪器的软件系统
14.3.3 虚拟仪器的应用与
发展
思考与练习
参考文献

　　第1章　测试技术基础
　　1.1　测试技术概述
　　1.1.1　测试的目的和意义
　　测试技术，就是利用现代测试手段对工程中各种物理信号进行检测、试验、分析，并从中提取有用信息的一门新兴技术。其测量和分析的结果客观地描述了研究对象的状态、变化和特征，并为进一步改造和控制研究对象提供可靠依据。
　　测试技术是三大信息技术（测试控制技术、计算机技术和通信技术）之一，是在科学实验和工业生产过程中，根据被测对象的特点，选用合适的测量仪器仪表及测试方法，通过测量、数据处理和误差分析，得到被测量的数据，为生产过程自动化和科学研究提供准确、可靠的数据的技术。科学技术的发展为测试技术提供了新的方法和途径，特别是新材料、新结构传感器的研制成功，以及微型计算机的广泛应用，给测试技术带来了巨大的变革，对提高检测系统的准确性、快速性、可靠性和抗干扰能力等方面发挥了显著的作用，扩大了测试技术的应用范围，同时也提出了新的课题。
　　近30年来，随着电子技术和计算机应用技术的飞速发展，传统的测试技术得到了较大的改进和发展，如测试准确度和灵敏度得到了提高，测试速度也变得更快，测试结果能连续实时地自动记录，并可用计算机对测试结果进行分析计算以及实时完成生产过程的自动控制等。在现代化生产中，工程研究、产品开发、生产监督、质量控制和性能试验等都离不开测试技术，尤其是在实现自动化生产过程中，所用的检测技术和装置是自动化系统的“感觉器官”。因此，测试技术已成为自动控制系统的重要组成部分。
　　在工程技术领域，测试技术的作用有如下几个方面。
　　（1）通过检测生产过程中的相关工艺参数，对生产过程的运行情况进行监视，使之保持在最佳的工作状况；或者对生产设备在运转过程中的有关技术参数进行测量，并对测试结果进行分析，判断设备的工作状态。
　　（2）将生产过程中各种工艺参数的测量结果与要求的数值进行比较，根据偏差的大小与范围要求进行反馈，并对工艺参数进行调整和控制，以保证生产过程的需求。
　　（3）测试结果是工艺过程参数以及设备性能参数进一步改进设计的基础。根据对工艺过程参数和设备性能参数测试结果的分析评价找出相应问题，并提出改进工艺过程和设备性能的措施。在改进措施实施以后，是否达到了改进的效果，仍需通过测试来分析和评定。
　　1.1.2测试系统的组成及特点
　　测试技术是多种学科知识的综合运用。特别是现代测试技术，几乎应用了所有近代新技术和新理论，新技术如半导体技术、激光技术、光纤技术、声控技术、遥感技术、自动化技术、计算机应用技术等，新理论如数理统计、控制论、信息论等。从广义的角度来讲，测试工作的范围涉及试验设计、模型理论、传感器、信号加工与处理、控制工程、系统辨识、参数估计等诸多学科的内容；从狭义的角度来讲，测试是指对物理信号的检测、变换、传输、处理直至显示、记录或以电量输出测试结果的工作。本书主要是从狭义的角度来介绍测试工作的基本过程和基本原理。