测量与不确定度

本书包含国家和国际实行的近期新关于测量不确定度规范的内容；包含国际标准中“测量系统分析”部分内容，努力克服以前教材不能很好地衔接工业测量标准和计量要求的不足。本书应该是一本一般性的应用很广的科学基础书，（不限于“仪器科学与技术”一级学科）。市场需求方面，除了本科教育之外，也是工业工程师的推荐知识。它的需求在于读者认识，因为它是涉及科学的基本问题，也是永远存在的课题。

本书为高等院校工科专业测量方面的基础教材。内容包括实验中测量的基本概念和测量数据的不确定度分析;温度、压力和真空、流速和流量、振动等量值测量中的物理基础和主要仪器;还给出了若干实验案例。本书也可以作为工程技术人员的参考书。

张小章,清华大学工程物理系教授、博士生导师。长期从事核科学与技术相关领域的科研和教学工作。开设课程包括 “误差理论与量测技术”和“高速旋转机械与转子动力学”等。发表学术文章多篇，获国家科技进步奖1项，部级科学进步奖特等2项。出版学术专著《流动的电磁感应测量》清华大学出版社（2010）和Flow Measurement by electromagnetic Induction，IOP Publishing (2020) ，出版翻译书《流量测量手册》清华大学出版社（2020）。担任中国计量学会流量分会委员、中国核学会同位素分离分会委员、英国《流动测量与仪器》编委、国内《同位素》编委。

第1章绪论
1.1测量的意义
1.2常见的基准量
1.2.1质量(mass)
1.2.2时间(time)
1.2.3长度(length)
1.2.4温度(temperature)
1.3量纲与单位
辅助阅读
习题

第2章仪表的基本构成和特性
2.1仪表的功能部件
2.2标定(calibration)
2.3仪表的静态特性(staticcharacteristics)
2.4仪表的动态特性(dynamiccharacteristics)
2.4.1动态特性
2.4.2动态特性的数学模型
2.4.3一阶仪表和二阶仪表对阶跃和正弦输入的响应
2.4.4传递函数(transferfunction)
2.4.5相位移线性化
2.4.6多变量输入和偶合系统
习题

第3章测量数据分析
3.1测量系统和数据的稳定性
3.2测量数据的不确定性
3.2.1测量结果的不确定性
3.2.2相关定义
3.2.3误差分类
3.2.4测量不确定度
3.3随机变量的概率分布
3.3.1随机变量的数字特征
3.3.2直方图
3.3.3正态分布
3.3.4均匀分布
3.3.5反正弦分布
3.3.6三角分布
3.4测量数据处理步骤
3.4.1系统偏差的修正
3.4.2可疑值的剔除
3.4.3子样均匀性检验
3.4.4测量值和不确定度的表达
3.5间接测量下不确定度的传递(propagation)
3.5.1传统方法
3.5.2相关系数
3.5.3蒙特卡罗(M-C)法
3.6关于B类不确定度
3.7不确定度的合成
3.8一些常见的问题
3.9实验数据的曲线拟合
3.10测量系统的GR&R
3.10.1GR&R的目的
3.10.2相关指标
3.10.3GR&R的具体做法
习题

第4章温度测量
4.1温标
4.1.1经验温标,热力学温标,国际实用温标
4.1.2常见的几种温度单位
4.1.3国际实用温标IPTS-68
4.2玻璃温度计
4.2.1结构
4.2.2测量原理
4.2.3玻璃温度计的可能误差
4.3电阻温度计
4.3.1金属导体测温原理
4.3.2半导体热敏电阻
4.3.3电阻的测量方法
4.4热电偶温度计
4.4.1热电偶原理和热电势
4.4.2标准和非标准热电偶
4.4.3热电偶的构造
4.4.4铠装热电偶
4.4.5冷端补偿
4.4.6热电势的测量
4.5辐射温度计
4.5.1概述
4.5.2热辐射的理论基础
4.5.3光学高温计
4.5.4比色温度计
4.5.5全辐射温度计
4.5.6红外线测温
4.6温度计的分度与标定
4.7一些温度固定点的实现
习题

第5章压力和真空测量
5.1压力的概述
5.1.1压力
5.1.2压强的单位
5.1.3有关压强的一些名词
5.1.4真空的概念
5.2常见压力仪表的测量原理
5.2.1U形管压力计
5.2.2单管压力计和微压计
5.2.3弹性元件压力表
5.2.4其他形式的测压仪表
5.3真空测量
5.3.1热导式真空计
5.3.2电离真空计
5.3.3分压强测量(质谱仪)
5.4压力信号的电变送
5.5压力表的校验和真空的获得
5.5.1压力仪表的校验
5.5.2真空获得
习题

第6章流量和流速测量
6.1流量测量的基础
6.1.1流量(Flowrate)
6.1.2流动的基本特性
6.2流量测量仪表
6.2.1容积式流量计
6.2.2速度式流量计
6.3电磁流量计专题
6.3.1电磁流量计基本原理
6.3.2电磁流量计理论的发展历史
6.3.3基本方程
6.3.4点电极下虚电势的求解
6.4流量计的标定
习题

第7章振动测量和分析
7.1振动的基本概念
7.1.1简谐振动
7.1.2质量、弹性恢复力和阻尼
7.1.3欠阻尼、临界阻尼和过阻尼
7.1.4强迫振动和共振
7.1.5多自由度振动与模态
7.2振动的主要测量仪器
7.2.1加速度式振动仪器
7.2.2速度式振动仪器
7.2.3电涡流位移传感器
7.2.4光电相位测量仪表
7.3主要振动量的测量
7.3.1相位差的测量
7.3.2基频振动的测量
7.3.3波德图和极坐标图
7.3.4轴心轨迹
7.3.5频谱图
习题

第8章实验案例
8.1热电阻温度计时间常数的测定
8.2气体种类对热导式真空计特性的影响
8.3气体流量标准装置校正浮子流量计
8.4压电陶瓷压电常数(d33)的测试
8.5电涡流传感器标定精度研究
8.6陶瓷材料弯曲强度测试
8.7材料的密度及气孔率测试
8.8两相流动下管道振动阻尼系数测量
参考文献

附录A相关表格
附录BOrigin介绍
索引