機械量測與分析

《機械量測與分析》先進制造技術與應用前沿。

緒論

一、機械參數(shù)電測法的測量系統(tǒng)

二、機械試驗技術的進展

三、測試技術和數(shù)據(jù)處理研究的新成就簡介

第一篇 測試技術

第一章 測試儀器儀表的一般特性描述

第一節(jié) 靜態(tài)測量儀器儀表的一般特性

一、線性和非線性誤差

二、靈敏度、分辨率和量程

三、遲滯特性

四、重復性

五、準確度、精密度和精確度

六、穩(wěn)定性

第二節(jié) 測試儀器儀表的動態(tài)特性

一、一階測試系統(tǒng)的頻率響應

二、二階測試系統(tǒng)的頻率響應

第二章 應變測量技術

第一節(jié) 應變片

一、應變片的轉換原理和結構

二、應變片的常溫工作特性

三、應變片的種類和選用

第二節(jié) 應變儀

一、應變儀的組成

二、測量電橋

三、應變儀的種類和發(fā)展情況

第三節(jié) 應變測量的測點布置

一、測點位置

二、測量方向

三、常用結構型材的測點布置

第三章 拉(壓)力和扭矩的測量

第一節(jié) 拉(壓)力或荷重的測量

一、電阻應變式測力儀原理

二、彈性元件及其計算公式

三、彈性元件材料和尺寸的確定

四、應變片的布置和接橋方式

五、兩種定型產(chǎn)品的結構

六、電阻應變式測力儀的測量電路

第二節(jié) 扭矩的測量

一、電阻應變片式扭矩儀

二、相位差式扭矩儀

三、鋼弦式扭矩儀

第四章 位移和轉速的測量

第一節(jié) 位移的測量

一、電阻式位移計

二、電感式位移計

三、差動變壓器位移計

四、感應同步位移計

……

第二篇 數(shù)據(jù)處理與分析

參考文獻

《機械量測與分析》分兩篇共13章。第一篇介紹了應變、拉(壓)力、荷重、扭矩、壓力、位移、轉速、流量、振動、噪聲和溫度等機械參數(shù)測試技術，內(nèi)容包括測量用傳感器、測量電路和測點布置等。第二篇介紹數(shù)據(jù)處理和信號分析技術，包括原理、分析過程和誤差估計等。

書中除了介紹用于格測量各種機械特性參數(shù)的傳感器、測量電路等，更重要的是介紹了測點布置和測試工況的確定;并系統(tǒng)地從幅值域、頻率域和時差域等方面介紹了測試結果的處理和誤差分析方法。這些內(nèi)容是目前同類圖書中較少涉及的，但卻是從事機械工程的科技工作者和技術人員迫切需要掌握的知識和方法。

《機械量測與分析》可供機械研究人員和試驗技術人員閱讀、參考，也可作為機械工程專業(yè)研究生或本科生從事研究和學習的參考書。

雙點桿式伸長計是用百分表直接讀數(shù)，轉動百分表側取3個方向讀值，而后取其算術平均值作為該次側值。當側量的次數(shù)相應增加時，算術平均值就越趨于該量的真值。一般勢求重復次數(shù)不超過6次。其測量精度(即百分表的分辨能力)可達0.01毫米。

由于伸長計加工工藝達不到預計水平，且儀器有時安裝不當，或受施工干擾，以及洞內(nèi)溫度、澳度的變化對測桿影響等因素，是造成量側產(chǎn)生誤差的原因。因此，今后在使用伸長計量側圍巖位移時，應針對上述因素采取必要措施加以解決，以求得較為精確的量測結果。

（1）水面量測( water level measurement)：對水體自由表面位置的測定。水面量測是水工、河工、港工試驗中重要量測項目之一，主要用于量測水位和波浪。

水位量測往往要與基準面的高程相聯(lián)系，對量測儀器的準確度和長期穩(wěn)定性有較高的要求。常用的儀器有測針和自動跟蹤水位計等。

波浪量測是通過測定水面波動的過程，從而推算出波高、波周期、波譜特性等參數(shù)。由于水面波動較快，故對量測儀器的動態(tài)特性有一定要求。波浪的量測可采用各種形式的波高儀。

現(xiàn)代的水工試驗，不論是水位還是波浪的量測，都采用電腦對水面量測的數(shù)據(jù)進行集中采集和數(shù)據(jù)處理。

（2）流速量測( flow velocity measurement)：對水質點運動速度的數(shù)值大小及方向的測定。流速量測是水流實驗中重要的量測內(nèi)容之一。

在恒定流中，一般進行時均流速的量測；而在非恒定流中，則要量測流速隨時間的變化過程。對變化緩慢的非恒定流（例如潮流）可用間隔一定時間量測一短時段內(nèi)時均流速的辦法來反映流速變化過程：對于脈動流速（不論在恒定流或是非恒定流中）的量測，都要測得流速隨時間變化的動態(tài)過程，并分析出流速脈動的頻率和強度等。

嚴格說來，為了描述流體的流動要進行三維流速量測。但不少試驗可忽略某一方向的流速，簡化為二維的流速量測。在某些管道流、明渠流中甚至可簡化為一維流速量測。

（3）流量量測（實驗室）( flow measurement in lab: discharge measurement in lab)：對單位時間內(nèi)通過某一過水斷面的流體體積的測定。測定流量的儀表稱為流量計。目前實驗室內(nèi)常用的有壓差類、堰槽類、轉子類、電磁類、超聲類等幾種類型。

（4）水溫量測( water temperature measurement)：使用溫度計對水體溫度場的測定。在與熱力因素有關的水力學試驗中，水溫是主要的量測項目之一。

（5）摻氣濃度量測( air concentration measurement) ：對水氣二相流中空氣濃度的測定。為了研究摻氣水流運動規(guī)律，有必要測定水流斷面平均含氣濃度及點時均含氣濃度和脈動含氣濃度。測量方法有多種，如水面線估量法、光學法、取樣法、同位素法、電學法等，常用的有取樣濃度儀、y射線濃度儀、電阻濃度儀及針形點摻氣濃度儀4種。

（6）壓強量測(pressure measurement)：對流體作用于單位面積上的法向力的測定，壓強通常分為相對壓強和絕對壓強。前者是測點水壓強與大氣壓強之差：后者是包括大氣壓強在內(nèi)的總壓強。測定壓強的儀表稱為壓力計，按其作用原理可分為液柱式壓力計、機械式壓力計和電測壓力傳感器等。