Kарманный справочник инженера-метролога

Карманный справочник


ИНЖЕНЕРА-МЕТРОЛОГА

ОДЭКА

МОСКВА
ДМК Пресс, Додэка XXI
2018

            W. Bolton




N e w n e s
Instrumentation & Measurement
Pocket Book
Third Edition





Newnes

            У. Болтон






  Карманный справочник
Инженера-метролога


3-е издание


                   Перевод с английского
Заболотной Ю. А.

УДК 006.91(035)
ББК 30.10я2
      Б79



          Болтон У.
Б79      Карманный справочник инженера-метролога / Пер.
      с англ. — 3-е изд., стер. — М.: ДМК Пресс, 2018. — 384 с.: ил. — (Серия «Карманный справочник»).

          ISBN 978-5-97060-616-2


          Предлагаемый вниманию читателей справочник очень популярен в Великобритании. Его автору удалось собрать и компактно объединить под одной обложкой огромное количество информации. Здесь кратко рассмотрены практически все аспекты теории и практики современной радиосвязи — от распространения электромагнитных волн до спецификаций радиотехнического оборудования. Описаны даже способы шифрования и передачи конфиденциальной информации. Не остались без внимания и вопросы формирования, обработки и передачи сигналов в таких современных видах связи, как мобильная радиосвязь, спутниковая и транкинговая связь, беспроводная телефония.
          1<р<>ме последовательного систематического изложения вопросов радиосвязи книга содержит много разнообразной информации справочного характера. Kажется, что здесь есть все — от международного кода «Q» и азбуки Морзе до формул и таблиц для расчетов радиотехнических цепей и сведений о кодировке электронных компонентов.
          Поистине, это находка для радиоинженеров и студентов радиотехнических и смежных специальностей. Более того, любой любознательный человек найдет здесь много интересного.

УДК 621.391(035)
ББК 32.84я2


    Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена в любой форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая фотографирование, ксерокопирование или иные средства копирования или сохранения информации, без письменного разрешения издательства.
    Книга «Карманный справочник инженера-метролога» Уильяма Болтона подготовлена и издана по договору с Elsevier Ltd, The Boulevard, Langford Lane, Kidlington, OX5 1GB, England.


ISBN 978-07506-5227-8 (англ.)


ISBN 978-5-97060-616-2 (рус.)

© Reed Educational & Professional
  Publishing Ltd
© Макет, Додэка-XXI
© Издание, ДМК Пресс, 2018

            Содержание


Предисловие.........................................11

Часть первая. СИСТЕМЫ...............................13
1.  Измерительные системы..........................14
   Основные части измерительной системы............14
   Передаточная функция системы....................15
   Программируемые приборы ........................16
   Kалибровка......................................16
2.  Терминология...................................19
3.  Погрешности ...................................25
   Источники погрешностей .........................25
   Разброс результатов.............................26
   Вероятная погрешность ..........................27
   Допустимая погрешность..........................28
   Суммирование погрешностей.......................28
   Точность системы ...............................29
4. Динамические характеристики.....................31
   Статические и динамические характеристики.......31
   Приборы нулевого порядка........................31
   Приборы первого порядка.........................31
   Теплопередача...................................32
   Приборы второго порядка.........................33
   Пружинные системы с демпфированием .............34
   Оператор дифференцирования (D-оператор) ........35
   D-оператор и система первого порядка............37
   D-оператор и система второго порядка............37
   Преобразование Лапласа .........................38
   Преобразование Лапласа для системы первого порядка.................................41
   Преобразование Лапласа для системы второго порядка.................................42
   Передаточная функция системы....................43
5.  Погрешность, вносимая измерительной системой...44
   Происхождение вносимой погрешности..............44
   Электрические измерения.........................44
   Погрешность, вносимая вольтметром...............45
   Погрешность, вносимая потенциометром ...........45
   Погрешность, вносимая мостом Уитстона ..........47

Погрешность, вносимая элементами измерительной системы...........................48
6. Помехи .........................................50
   Виды помех......................................50
   Виды интерференции..............................50
   Уменьшение интерференции........................51
   Взаимные помехи.................................52
   Случайные шумовые помехи........................52
   Подавление случайных шумовых помех .............53
   Отношение сигнал/шум............................53
   1<оэффицисиг усиления шума......................54
   Осреднение......................................54
7. Надежность .....................................55
   Надежность и ненадежность ......................55
   Отказ ..........................................55
   Работоспособность ..............................57
   Интенсивность отказов и долговечность...........57
   Экспоненциальный закон надежности...............58
   Надежность системы..............................59
   Резервирование .................................60

Часть вторая. КОМПОНЕНТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.............................................61
8. Датчики.........................................62
   Датчики сопротивления...........................63
   Емкостные датчики...............................69
   Индуктивные датчики.............................71
   Термоэлектрические датчики .....................79
   Пьезоэлектрические датчики......................83
   Фотоэлектрические датчики ......................85
   Электрохимические датчики.......................87
   Датчики упругости...............................88
   Пневматические датчики..........................91
   Дифференциальные датчики давления...............92
   Механические датчики............................93
   Вибрационные датчики ...........................97
9. Преобразователи сигналов........................98
   Мосты Уитстона постоянного тока ................99
   Мосты переменного тока.........................103
   Потенциометрические мосты .....................109

Усилители ....................................111
   Линеаризация сигналов ........................118
   Масштабирование тока и напряжения ............119
   Ослабление....................................123
   Фильтрация....................................125
   Модуляция ....................................128
   Аналого-цифровое преобразование...............129
10. Устройства отображения ......................136
   Измерители....................................137
   Регистраторы с прямой записью.................139
   Гальванометрические регистраторы..............140
   Регистраторы со следящей системой.............147
   Электронно-лучевые трубки ....................149
   Алфавитно-цифровые дисплеи....................157
   Печатающие устройства.........................159
   Записывающие устройства на магнитной ленте............................160

Часть третья. ИЗМЕРЕНИЯ..........................165
11. Химический состав ...........................166
   Хроматография.................................166
   Электрохимический анализ......................172
   Спектроскопия.................................176
   Масс-спектрометрия............................182
   Методы термического анализа ..................183
12. Плотность....................................185
   Весовые методы................................185
   Методы плавучести.............................186
   Методы по измерению давления..................187
   Вибрационные методы...........................189
   Радиационные методы ..........................191
13. Перемещения..................................192
   Механические измерения линейных перемещений ..................................192
   Пневматические измерители линейных перемещений ..................................196
   Электрические измерения линейных перемещений ..................................197
   Оптические измерения линейных перемещений ..................................199

Электрические измерения угловых перемещений ...................................202
   Датчики положения оси..........................203
   Оптические измерения угловых перемещений ...................................204
14. Электрические величины........................206
   Магнитоэлектрические измерители................209
   Электронные измерители.........................214
   Ферродинамический измеритель ..................217
   Термопарные измерители.........................219
   Электродинамический измеритель.................220
   Электронный ваттметр...........................224
   Электросчетчики ватт-часов ....................225
   Электростатические измерители..................226
   Цифровые вольтметры ...........................227
   Мосты постоянного тока.........................230
   Мосты переменного тока.........................232
   Потенциометрические мосты .....................233
   Трансформаторные мосты.........................234
   Q-метр ........................................236
   Измерение частоты .............................240
15. Поток ........................................242
   Расходомеры по перепаду давления...............245
   Механические расходомеры.......................251
   Расходомеры вытеснительного типа ..............253
   Магнитогидродинамические расходомеры....................................259
   Ультразвуковые расходомеры.....................260
   Kолебательные расходомеры......................263
   Прямые измерения массовых расходов.............266
   Косвенные методы определения массового расхода .............................268
   Измерение мгновенной скорости потока по перепаду давления ..........................268
   Термические методы измерения мгновенной скорости потока................................270
   Тарировка расходомеров любых типов ............271
16. Сила .........................................272
   Рычажные методы взвешивания....................272
   Компенсационные методы.........................274

Методы измерения сил, использующие элементы упругости.............................274
   Методы измерения сил по давлению...............277
17. Уровень.......................................278
   Визуальные методы..............................279
   Поплавковые методы ............................280
   Датчики по перемещению ........................283
   Методы по давлению.............................284
   Весовые методы.................................286
   Электрические методы...........................287
   Ультразвуковые методы..........................289
   Радиационные методы ...........................290
   Термические методы.............................291
18. Давление......................................292
   Измерители давления по высоте столба жидкости ...............................293
   Диафрагмы .....................................299
   Капсулы и сильфоны ............................302
   Трубки Бурдона ................................303
   Струнно-вибрационные датчики давления .........305
   Пьезоэлектрические датчики давления............306
   Тарировка датчиков давления....................306
19. Излучение.....................................307
   Газовые детекторы..............................307
   Сцинтилляционные счетчики......................310
   Фоторегистрация излучения .....................311
   Термолюминесцентные датчики....................312
20. Напряжение и деформация.......................313
   Экстензометры (измерители расширения)..........313
   Тензометры.....................................315
   Измерение деформаций на полной поверхности.....318
   Измерение напряженных состояний методом фотоупругости .........................318
21. Температура...................................320
   Термометры, использующие эффект расширения метериалов..........................321
   Резистивные термометры.........................325
   Термометры, использующие термоэлектрический эффект......................326
   Пирометры .....................................327

22. Вакуум.......................................332
   Измерители, основанные на законе Бойля—Мариотта................................332
   Измерители давления по теплопроводности ......334
   Ионизационные измерители......................335

Часть четвертая. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ..........................................339
23. Микропроцессоры в приборах...................340
   Программируемые приборы ......................340
   Основные элементы микропроцессорных систем......................342
   Микропроцессор ...............................344
   Микроконтроллеры..............................346
   Основные элементы приборов на основе микропроцессоров..............................346
   Системы сбора данных..........................348
   Плата УСД.....................................349
   Программирование микропроцессора..............350
   Устройство регистрации данных.................351
24. Интерфейсы...................................352
   Стандартный интерфейс.........................352
   Интерфейсы для приборов общего назначения ............................352
   Параллельный интерфейс Centronics.............357
   Последовательная передача данных..............359
   Интерфейс I²C.................................361
   Интерфейсы периферийных устройств.............363
   Электрическая развязка........................363
   Согласование по питанию.......................365
   Буферные устройства для согласования сигналов.....................366
   Подключение дисплеев на светоизлучающих диодах ....................367
   Программируемые интерфейсы ...................369
   Универсальные асинхронные приемники/передатчики (приемопередатчики)...........................370
   Входные и выходные интерфейсы микроконтроллеров.............................370
Предметный указатель ............................371