热能与动力工程测试技术（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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俞小莉，严兆大 著

图书标签:

• 热能工程
• 动力工程
• 测试技术
• 实验技术
• 热力学
• 工程热物理
• 能源工程
• 机械工程
• 高等教育
• 教材

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111586449

版次：3

商品编码：12363764

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： “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

开本：16开

出版时间：2018-05-01

用纸：胶版纸

页数：232

内容简介

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。
本书为热能与动力工程类各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。

目录

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

前言/序言

　　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

《机械系统状态监测与故障诊断：理论、方法与实践》 内容概述： 本书深入探讨了机械系统状态监测与故障诊断的核心理论、关键方法以及实际应用。全书围绕“理解机械系统行为”、“识别异常迹象”、“量化故障程度”和“预测未来状态”四大主题展开，旨在为读者提供一套系统、全面且实用的机械系统健康管理工具。 第一部分：机械系统基础与运行机理 本部分旨在建立读者对机械系统运行机理的深刻理解，这是进行有效状态监测和故障诊断的前提。 第一章：机械系统动力学基础 振动理论回顾： 详细介绍单自由度、多自由度系统的振动特性，包括固有频率、阻尼比、模态分析等基本概念。阐述简谐振动、受迫振动、共振现象及其在机械故障诊断中的意义。 信号分析基础： 介绍时域、频域和时频域信号分析方法。详细讲解傅里叶变换、快速傅里叶变换（FFT）、小波变换等在信号处理中的应用。分析信号的采样、滤波、降噪等关键技术。 机械系统典型结构与受力分析： 梳理各类常见机械设备（如旋转机械、往复机械、齿轮传动、轴承、叶轮机械等）的基本结构组成、工作原理和受力特点。重点分析各部件在正常运行和不同故障工况下的受力变化规律。 能量守恒与耗散原理在机械系统中的体现： 讲解机械系统中的能量流动与转化过程，分析摩擦、阻尼等能量耗散环节如何影响系统状态。 第二章：机械系统运行状态参数 关键运行参数识别： 详细介绍温度、压力、流量、转速、功率、扭矩、振动、噪声等表征机械系统运行状态的关键参数。 参数测量原理与技术： 深入讲解各种传感器（如温度传感器、压力传感器、速度传感器、加速度传感器、应变片、声学传感器等）的工作原理、选型原则、安装要求及误差分析。 数据采集系统设计与应用： 介绍数据采集卡的硬件组成、接口类型、采样率、分辨率等技术指标。讲解数据采集系统的设计流程，包括传感器接口、信号调理、数据存储和通信。 正常运行状态基线建立： 强调建立可靠的正常运行状态数据基线的重要性。介绍通过长时间、多工况下的数据采集，利用统计方法（如均值、方差、标准差、峰值、峭度等）确定正常运行状态的参数范围和分布特征。 第二部分：状态监测技术与方法 本部分聚焦于如何有效地监测机械系统的运行状态，以及常用的监测技术和工具。 第三章：振动监测技术 振动信号的产生机制与特征： 分析机械故障（如不平衡、不对中、松动、碰摩、轴承损伤、齿轮损伤等）如何引起特定的振动信号。讲解特征频率（如不平衡频率、啮合频率、滚子/球频率等）的计算方法。 时域分析技术： 讲解振动信号在时域上的表现，包括峰值、均方根值（RMS）、峭度、波形因子等参数的计算与应用。分析这些参数在检测冲击、非线性等故障方面的优势。 频域分析技术： 深入讲解FFT在振动分析中的应用，如何通过频谱图识别故障频率。介绍窗函数的使用、频谱分辨率的影响以及谱线分析技巧。 阶比分析（Order Analysis）： 重点介绍阶比分析在变转速设备状态监测中的重要性。讲解如何消除转速变化对振动信号的影响，提取与转速相关的故障特征。 振动监测设备与实践： 介绍便携式振动分析仪、在线监测系统的工作原理、操作规程和现场应用案例。 第四章：摩擦学监测技术 润滑油/脂分析： 介绍润滑油/脂的物理、化学特性及其变化规律。讲解油品中磨损金属颗粒的成分分析（如原子发射光谱法、原子吸收光谱法）、油品粘度、酸值、碱值、水分、污染物等的检测方法。 磨损机理与磨粒形态学： 分析不同磨损机理（如磨粒磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损等）在油品中产生的磨粒形态特征。讲解显微镜观察、光谱分析在识别磨损类型中的作用。 状态指示剂分析： 介绍用于监测润滑油状态的添加剂和颜色的变化。 表面形貌分析： 介绍金属表面形貌（如粗糙度、缺陷）对机械系统状态的影响。 第五章：温度监测技术 温度升高的原因分析： 探讨机械系统温度升高的常见原因，如摩擦、机械损耗、电气故障、冷却系统失效等。 红外热成像技术： 详细介绍红外热像仪的工作原理、参数设置（发射率、反射率等）、图像解读方法。分析热成像在检测局部过热、冷却失效、绝缘损坏等方面的应用。 接触式温度传感器应用： 介绍热电偶、热电阻等接触式温度传感器在机械设备监测中的应用场景，以及如何解读温度变化趋势。 异常温度的诊断意义： 分析不同部位的异常温度升高可能预示的故障类型。 第六章：其他状态监测技术 噪声监测技术： 介绍机械噪声的产生机理，以及噪声谱分析在故障诊断中的应用。 电信号监测： 讲解电机绕组绝缘、电刷/滑环接触、轴承等电气部分的电信号监测技术。 压力与流量监测： 在液压、气动系统和流体机械中，介绍压力和流量参数的监测方法及其与系统状态的关系。 过程参数监测： 结合具体机械系统，分析与该系统特性相关的其他过程参数（如位移、应力、力等）的监测方法。 第三部分：故障诊断理论与方法 本部分深入阐述如何基于监测数据进行故障诊断，包括故障模式识别、原因分析和诊断决策。 第七章：故障模式识别 特征提取与选择： 介绍从原始监测信号中提取关键特征参数的方法，包括统计特征、频域特征、时频域特征等。讲解特征选择的原则和方法，以提高诊断的准确性和效率。 故障特征库的建立： 强调建立包含典型故障特征的数据库的重要性。介绍如何通过实验、仿真或历史数据构建故障特征库。 模式识别方法： 介绍基于阈值、基于规则、基于模型以及机器学习等模式识别方法。 阈值诊断法： 讲解基于单个或多个参数超出预设阈值进行诊断的方法。 基于专家系统的诊断法： 介绍如何将领域专家的知识表示为规则，进行故障推理。 统计模式识别： 介绍贝叶斯分类器、支持向量机（SVM）等统计学方法在故障模式识别中的应用。 神经网络与深度学习： 探讨如何利用神经网络（如BP网络、CNN、RNN）对复杂故障模式进行学习和识别。 第八章：故障诊断的推理方法 故障树分析（FTA）： 讲解如何构建故障树，分析导致顶层故障的底层原因，以及各基本事件的概率。 因果图法： 介绍如何建立系统各部件之间的因果关系图，通过分析观测到的现象反推故障原因。 证据理论（Dempster-Shafer Theory）： 介绍如何融合来自不同监测源的不确定性证据，进行更鲁棒的故障诊断。 贝叶斯网络（Bayesian Networks）： 讲解如何利用概率图模型表示系统变量之间的依赖关系，进行概率推理以确定故障原因。 第九章：故障定量评估与诊断决策 故障严重度评估： 介绍如何量化故障对机械系统性能的影响程度，如剩余寿命预测、可靠性下降评估等。 诊断结果的不确定性分析： 探讨诊断结果中的不确定性来源，以及如何量化和表述这种不确定性。 多信息融合诊断： 强调融合来自不同类型监测数据的优势，提高诊断的准确性和鲁棒性。 诊断决策支持： 介绍如何基于诊断结果，为维修决策提供支持，如确定维修优先级、制定维修计划等。 第四部分：机械系统健康管理与预测 本部分将状态监测与故障诊断技术升华到系统性的健康管理和预测性维护的层面。 第十章：机械系统状态监测与故障诊断的系统化实践 在线监测系统设计： 介绍构建实时、连续的机械系统状态监测系统，包括传感器网络、数据传输、数据存储、分析平台等。 离线监测与定期巡检： 结合实际应用场景，讨论在线监测与离线监测（如定期振动分析、油品分析）的互补性。 状态监测与故障诊断的集成平台： 探讨如何构建集成的软件平台，实现数据的采集、存储、处理、分析、诊断和报告生成。 案例研究与典型应用： 选取不同类型的机械设备（如发电机组、风力发电机、机床、泵、压缩机等），通过详细的案例分析，展示状态监测与故障诊断技术的实际应用过程和效果。 第十一章：预测性维护与设备健康管理 剩余寿命预测（RUL）理论： 介绍基于数据驱动（如机器学习、回归模型）和基于模型（如寿命模型、可靠性模型）的剩余寿命预测方法。 预测性维护策略： 探讨如何基于剩余寿命预测结果，制定主动的、预防性的维护计划，将设备维护从计划性维护（PM）和纠正性维护（CM）提升到预测性维护（PdM）。 设备健康管理（EHM）体系构建： 阐述如何建立一套完整的设备健康管理体系，将状态监测、故障诊断、剩余寿命预测、维修决策和备件管理等环节有机结合。 大数据与人工智能在设备健康管理中的应用前景： 展望大数据分析、物联网（IoT）、人工智能（AI）等新兴技术在提升设备健康管理水平方面的潜力。 附录： 常见机械故障的振动特征频率速查表 常用传感器选型指南 状态监测与故障诊断相关术语解释 本书力求理论与实践相结合，在阐述基本原理的同时，注重实际应用的可操作性。通过大量图表、数据和案例分析，帮助读者掌握机械系统状态监测与故障诊断的关键技术，提升设备运行的可靠性、安全性和经济性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例分析部分是我最为期待的。理论知识的学习固然重要，但如果能够结合实际工程案例，那就更加生动和实用。我希望书中能够提供一些来自实际工作场景的测试案例，例如某个发电厂的锅炉效率偏低，需要通过测试找出原因并提出改进措施；或者某个动力装置的运行出现不稳定，需要通过测试来诊断故障。这些案例能够帮助我更好地理解测试技术的应用，并学习如何将理论知识转化为解决实际问题的能力。我特别期待书中能够详细讲解案例的背景、测试方案的设计、数据的采集与分析过程，以及最终的诊断结果和改进建议。通过这些详实的案例，我不仅能够学习到具体的测试方法，还能够领略到工程师的思考过程和解决问题的智慧。这本书就像一位经验丰富的导师，通过鲜活的案例，引导我一步步走向专业。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计让我眼前一亮，那种深邃的蓝色背景搭配着银色的字体，给人一种专业而又充满科技感的感觉。我一直对热能与动力工程这个领域抱有浓厚的兴趣，尤其是在看到“测试技术”这个关键词时，更是激发了我深入了解的渴望。我一直觉得，理论知识固然重要，但实际的测试与验证才是检验真理的唯一标准。在工程实践中，精确的测量和可靠的数据分析能够帮助我们更好地理解系统的工作原理，发现潜在的问题，并优化设计方案。我期待这本书能够系统地介绍各种热能与动力工程中的测试方法和仪器设备，包括但不限于温度、压力、流量、热量、功等关键参数的测量技术。同时，我也希望书中能够涉及一些先进的测试手段，例如非接触式测量、在线监测以及大数据分析在测试数据处理中的应用。我尤其关心书中是否会讲解如何选择合适的测试仪器，如何进行仪器的校准和维护，以及如何保证测试数据的准确性和可靠性。这些都是我在学习和实践中经常遇到的挑战，如果这本书能够提供清晰的指导和实用的建议，那将对我非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排方式给我留下了深刻的印象。我喜欢它那种由浅入深、层层递进的逻辑结构。首先，它似乎从基础的物理原理出发，为我们构建了一个坚实的理论基础，让我能够理解各种测试方法背后的科学依据。随后，它便开始深入探讨具体的测试技术，比如如何准确地测量流体的温度和压力，如何利用热电偶、电阻温度计等传感器进行精确的温度采集，又如何通过压力传感器和差压变送器来监测系统内的压力变化。我特别关注书中关于流量测量部分的介绍，因为在动力工程中，流量的控制直接关系到系统的效率和安全性。我希望书中能够详细阐述不同类型流量计（如涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计等）的工作原理、适用范围和优缺点，以及它们在实际应用中可能遇到的问题和解决方法。此外，书中对能量衡算和效率计算的讨论，也让我充满期待。准确地进行能量的输入和输出计算，是评估动力设备性能的关键。我希望书中能够提供清晰的公式推导和计算示例，帮助我掌握如何正确地进行能量分析。

评分☆☆☆☆☆

我对书中关于数据采集与处理的章节充满了好奇。在如今这个数据爆炸的时代，如何有效地收集、存储、分析和解读大量的测试数据，是衡量一个工程师能力的重要指标。我希望这本书能够详细介绍各种数据采集系统（DAS）的组成和工作原理，包括传感器接口、信号调理、模数转换以及数据存储等环节。同时，我也期待书中能够讲解如何利用各种软件工具进行数据分析，例如统计分析、曲线拟报、误差分析等，并能够提供一些实际案例，展示如何从原始数据中提取有用的信息，发现设备的异常工况，并为优化运行提供依据。我特别希望书中能够提及一些关于不确定度分析的知识，因为在科学测试中，了解和量化测试结果的不确定性至关重要。精确地评估测试结果的误差范围，能够帮助我们更客观地认识设备的性能，并做出更明智的决策。这本书的出现，无疑为我提供了一个学习这些前沿知识的绝佳机会。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都超出了我的预期。它并没有局限于单一的测试技术，而是将热能与动力工程的各个子领域都涵盖在内，例如发电厂的锅炉、汽轮机、发电机等设备的测试，以及各种热交换器、泵、风机等辅助设备的性能测试。我尤其关注书中关于锅炉效率测试的章节，因为锅炉是热电联产系统中的核心设备，其运行效率直接影响到整个系统的能源利用率。我希望书中能够详细介绍锅炉效率的各种计算方法，例如热损耗法、单位产品热耗法等，并讲解如何通过实际的测试数据来验证和评估锅炉的运行状况。此外，书中对汽轮机性能测试的讲解也让我非常感兴趣，包括汽轮机的效率、功率输出、蒸汽消耗等参数的测量和分析。我相信，通过学习这本书，我将能够更全面地掌握热能与动力工程领域各种关键设备的测试技术，为我的职业发展奠定坚实的基础。