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Formoretechnicalcontent,pleaseClickitFormoretechnicalcontent,pleaseClickit“十三五”国家重点出版物出版规划项目现代机械工程系列精品教材普通高等教育“十五”国家级规划教材热能与动力工程测试技术第3版主编 俞小莉 严兆大参编 黄 瑞 吴 锋 刘震涛机械工业出版社本书介绍了热能和动力工程领域中主要参数的测量理论与技术。全书共12章，第1～3章主要介绍测试技术相关的基础知识，包括基本概念辨析、性能参数表达，以及误差分析处理方法介绍等；第4～12章介绍热能与动力工程领域重要参数测量技术，包括温度、力与压力、流速、流量、液位、转速、转矩、功率、有害排放物质和振动噪声等参数的测量技术。本书为能源与动力工程专业本科生教材和研究生参考书，也可供该领域从事试验研究与生产检验等工作的工程技术人员参考。图书在版编目（CIP）数据热能与动力工程测试技术/俞小莉，严兆大主编.—3版.—北京：机械工业出版社，2017.11“十三五”国家重点出版物出版规划项目 现代机械工程系列精品教材普通高等教育“十五”国家级规划教材ISBN978-7-111-58644-9Ⅰ.①热… Ⅱ.①俞…②严… Ⅲ.①热能-测试技术-高等学校-教材②动力工程-测试技术-高等学校-教材 Ⅳ.①TK中国版本图书馆CIP数据核字（2017）第300403号：：：：机械工业出版社（北京市百万庄大街22号 邮政编码100037）策划编辑蔡开颖 责任编辑蔡开颖 王海霞 任正一责任校对郑 婕 封面设计张 静责任印制：张博唐山三艺印务有限公司印刷2018年5月第3版第1次印刷184mm×260mm·15印张·362千字标准书号：ISBN978-7-111-58644-9定价：39.80元凡购本书，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换电话服务服务咨询热线：010-88379833读者购书热线：010-88379649封面无防伪标均为盗版网络服务机工官网：机工官博：weibo.com/cmp1952教育服务网：金书网：Ⅲ 本书为“十三五”国家重点出版物出版规划项目。本书的第1版、第2版先后于1999年和2005年出版，均由浙江大学严兆大教授主编、机械工业出版社出版，陆续在全国几十所高校作为教材使用。鉴于学科的发展和技术的进步，在广泛征求教材使用高校意见的基础上，于2014年开始对本书第2版进行修订，形成了本版本（第3版）。与第2版相比，本书不仅对章节数量做了调整，而且对部分章节内容做了重新编排和更新。在章节安排方面，从原来的13章调整为12章，主要是缩减了“传感器的基本类型及其工作原理”这一章，把相关核心内容融入了各参数测量技术的章节中，减少了内容上的重复。本书每一章都有内容编排变化和更新，其中改变较多的章节主要是第2、3、4、5、9、11章。本书由浙江大学俞小莉、严兆大教授主编。第1章由严兆大编写，第2、3、6、7章由俞小莉编写，第4、8、9章由黄瑞编写，第5、10章由吴锋编写，第11、12章由刘震涛编写。本书的编写参考了许多已经出版的教材和文献资料，衷心感谢所有作者，列举不尽之处敬请谅解。由于编者水平有限，书中疏漏和错误在所难免，敬请读者批评指正。编 者Ⅳ 本书第1版于1999年出版，至今已第6次印刷。根据教高司[2002]114号关于“十五”国家级规划教材出版任务的通知，《热能与动力机械测试技术》列入“十五”国家级规划教材（修订）计划，并改名为《热能与动力工程测试技术》，仍由机械工业出版社出版。本书自1999年出版以来已有十余所院校在教学中使用。为了做好修订工作，我们广泛征求了这些院校的意见。本次修订全书仍保留十三章，但内容均有增减。主要增加了该领域中现代测试技术新的进展，同时内容有所拓宽，每章还增加了思考题与习题，更适合热能与动力工程大专业的教学，书中有∗号的章节为自学内容。本书由严兆大教授主编，其中第一、二、三、十二章由严兆大编写，第四、五、六、十章由吴锋编写，第七、八、九、十一、十三章由俞小莉编写。全书由江苏大学高宗英教授主审。本次修订参考了近年来兄弟院校出版的教材，同时大连理工大学、山东大学、合肥工业大学等院校任课教师也对本书的修订提出了许多宝贵意见，特此一并致谢。由于编者学识有限，书中的缺点和错误难免，恳请读者指正。编 者Ⅴ 1996年11月第二届全国高等学校动力工程类专业教学指导委员会第一次会议，希望加快教改步伐、加强基础、淡化专业、拓宽学生的知识面，尽快过渡到口径更宽的“热能工程与动力机械”专业。会议确定《热能与动力机械测试技术》由浙江大学内燃机研究所编写，并作为普通高等学校机电类专业“九五”规划教材出版。此后，在1997年4月举行的第二次教学指导委员会会议，详尽审阅了该教材的编写大纲，会后做了修改，同时又书面征求了各委员的意见，在此基础上开始编写。本书于1998年8月完成初稿和主审，并提交第三次教学指导委员会审定。作者详细听取了委员们的意见，并进行了修改和补充。本书内容涉及动力机械、热能及制冷工程中主要参数的测量原理和技术、测试系统以及测量误差分析和数据处理，既包括基础知识，又力求反映该领域中测试技术的新进展。本书由严兆大教授主编，其中第一、二、三、十二章由严兆大编写，第四、五、六、十章由王振子编写，第七、八、九、十一、十三章由俞小莉编写。全书由江苏理工大学高宗英教授主审。本书的编写参考了许多兄弟院校的资料，得到了全国高等学校动力工程类专业教学指导委员会和许多同行的关心和支持，特此一并致以深深的谢意。由于本书内容涉及面广，而编者水平有限，故缺点和错误在所难免，恳请读者批评指正。编 者Ⅵ 第3版前言第2版前言第1版前言第1章 绪论1…………………………………… 1.1 测试工作的内涵及作用1………………… 1.2 测试系统的基本组成1…………………… 1.3 测量的基本类别2………………………… 1.4 测试技术的发展及其在热能与动力工程领域的应用概况4…………………… 1.5 热能与动力工程测试技术课程学习要求4……………………………………… 思考题与习题4……………………………………第2章 测量系统的基本特性5…………… 2.1 概述5……………………………………… 2.2 理想测量系统及其主要性质5…………… 2.3 测量系统的静态特性6…………………… 2.4 测量系统的动态特性10…………………… 思考题与习题20…………………………………第3章 测量误差分析及数据处理22……… 3.1 测量误差的基本概念22…………………… 3.2 随机误差分析与表达23…………………… 3.3 系统误差分析与处理26…………………… 3.4 疏失误差的消除31………………………… 3.5 测量误差的计算36………………………… 3.6 测试数据的处理方法42…………………… 思考题与习题51…………………………………第4章 温度测量53…………………………… 4.1 概述53……………………………………… 4.2 接触式测温计55…………………………… 4.3 非接触式热辐射测温技术67……………… 思考题与习题75…………………………………第5章 力与压力测量76…………………… 5.1 概述76……………………………………… 5.2 常用力与压力传感器77…………………… 5.3 动态压力测量86…………………………… 思考题与习题96…………………………………第6章 流速测量97…………………………… 6.1 皮托管测速技术97………………………… 6.2 热线（热膜）测速技术102……………… 6.3 激光多普勒测速技术105………………… 6.4 粒子图像测速技术111…………………… 思考题与习题116…………………………………第7章 流量测量117………………………… 7.1 概述117…………………………………… 7.2 节流式流量计120………………………… 7.3 涡轮流量计125…………………………… 7.4 光纤流量计129…………………………… 7.5 超声波流量计131………………………… 7.6 电磁流量计133…………………………… 7.7 质量型流量计134………………………… 思考题与习题138…………………………………第8章 液位测量139………………………… 8.1 差压式液位计139………………………… 8.2 电容式液位计143………………………… 8.3 电阻式液位计145………………………… 8.4 光纤液位计147…………………………… 8.5 超声波液位计149………………………… 思考题与习题150…………………………………第9章 转速、转矩和功率测量151………Ⅶ 9.1 转速测量151……………………………… 9.2 转矩测量153……………………………… 9.3 功率测量159……………………………… 思考题与习题171…………………………………第10章 排放测量173………………………… 10.1 概述173…………………………………… 10.2 色谱分析仪174…………………………… 10.3 红外气体分析技术175…………………… 10.4 常用组分浓度测量技术177……………… 10.5 颗粒物排放测量技术182………………… 10.6 排放测量采样方法186…………………… 思考题与习题188…………………………………第11章 振动测量189………………………… 11.1 概述189…………………………………… 11.2 振动测量的基本原理189………………… 11.3 测振系统概述191………………………… 11.4 振动参数测量193………………………… 11.5 模态测量202……………………………… 11.6 振动测量实例207………………………… 思考题与习题209…………………………………第12章 噪声测量211………………………… 12.1 噪声测量中的基本声学概念211………… 12.2 声级计算215……………………………… 12.3 噪声评定值217…………………………… 12.4 噪声测量技术218………………………… 12.5 噪声测量仪器224………………………… 思考题与习题231…………………………………参考文献232………………………………………1 1.1 测试工作的内涵及作用 测试与测量有时可以视为相同，但是，严格意义上两者是有区别的。测量是一个试验过程，被测量及其获取途径和方法通常都是已经确定的，它的核心任务是确定被测量的属性量值；而测试则包含试验过程，是具有试验性质的测量，有一定的探索性，它更多地与科研生产中的具体实际问题直接关联，涉及被测试对象状态信息表达与输出问题，需要完成测量原理和方法确定、测量系统构建，以及测量数据处理分析和评判等工作内容。测试工作作为科学研究、技术开发和生产检验等过程所不可缺少的环节，其在工程领域的主要作用包括：1）状态监测。通过测取机器或设备使用过程中出现的诸多现象来判断其工作状态或性能是否正常。例如，通过在线检测轴承等摩擦副的振动噪声或润滑油温升来监视其运行状态。2）过程控制。通过测取机器或设备使用过程中的某些运行参数，作为反馈信号，进行机器或设备运行状态的控制。例如，通过在线测量内燃机排气中的氧含量，可以为空燃比精确控制提供反馈信号。3）工程分析。解决工程实际问题时，包括专项技术研究和产品开发等过程，如果缺乏完善的理论指导，通常会采用试验研究的方法，即通过测试数据来分析研究各因素之间的相互关系及变化规律。例如，开展机器或设备承力零部件的材料和工艺创新设计时，需要测试新材料的力学性能，用于零件结构强度校核，同时需要测试额定载荷作用下零件的应力及其分布状态随不同工艺方案的变化，用于研究不同工艺对零件强度和寿命的影响。1.