《精密測量理論與技術》包括精密測量理論和精密測量技術兩部分。共分14章，1～6章是測量理論部分，主要介紹測量基本概念、測試系統及其特性、測試信號分析與處理方法、誤差和測量不確定度等；7～14章是精密測量技術部分，主要介紹長度、角度、力等物理量的常用測量方法、關鍵技術和工程應用實例。
前言自然界的一切事物都是由一定的“量”組成的，并通過“量”來體現其狀態。測量是人類認識世界的一種方法，是按照測量范圍、不確定度等方面的要求，通過實驗獲得并可合理賦予某量一個或多個量值的過程。測量是進行科學研究和生產實踐活動的基礎，“沒有測量，就沒有科學”。測量已滲透到人類活動的每個領域，從人們日常生活的衣食住行、工農業生產，到微納科學與技術、生物醫學、航空航天、國防軍事等前沿科技和重大工程領域，測量無處不在。
雖然測量科學與技術具有古老的歷史，但是在歷史長河中，其發展是一個相對緩慢的過程。直至20世紀，現代物理學、先進制造、光電子和信息等技術的發展，才推動著測量科學與技術迅猛地發展起來。如今，測量科學與技術已是一門多學科交叉的學科，在任何其他學科中都可以找到測量科學的蹤跡，并賦予其新的屬性。同時，測量科學與技術的發展也進一步促進了其他學科的發展。
本書包括精密測量基礎理論和精密測量技術兩部分內容。其中，精密測量基礎理論主要論述測量的基本原理與方法、測量系統及其特性、測量信號的分析與處理、測量誤差與測量不確定度、測量數據的處理方法；精密測量技術主要講述長度、角度、速度和加速度、力和壓力、溫度和流量等物理量在工程實踐中常用的測量方法、關鍵技術及典型的測量儀器和系統。
本書由天津大學孫長庫和胡曉東主編，天津大學王鵬、鐘瑩、張福民和徐臨燕參編。全書共13章，孫長庫編寫第二、七(第一～五節)、十、十一章；徐臨燕編寫第七章第六節；胡曉東編寫第一、五章；王鵬編寫第三、八、九章；張福民編寫第四、六章；鐘瑩編寫第十二、十三章。在本書的編寫過程中，天津大學葉聲華院士和曾周末教授提出了很多寶貴的建議，天津大學邾繼貴教授提供了大量翔實的工程測量技術資料，天津大學賈果欣和齊永岳等老師做了非常有益的工作，在此表示誠摯的感謝。
由于水平有限，書中難免有疏漏和不足之處，歡迎讀者批評指正。
作者
前言
第一章緒論1
第一節基本概念1
一、測量1
二、測試2
三、計量2
四、計量學3
第二節國際單位制4
一、量、單位、單位制4
二、國際單位制5
三、國際單位制外的單位9
第三節測量標準9
一、米——長度10
二、千克——質量11
三、秒——時間11
四、安培——電流12
五、開爾文——熱力學溫度12
六、摩爾——物質的量13
七、坎德拉——發光強度13
第四節測量結果的溯源性 14
一、檢定15
二、校準18
三、測量結果溯源性的實施19
思考題20
第二章測量系統21
第一節概述21
一、測量系統的組成21
二、測量系統的輸出輸入特性21
三、測量方法22
四、傳感器23
五、信號調理單元23
六、信號分析處理單元24
第二節測量系統的靜態特性24
一、測量系統的靜態數學模型24
二、測量系統的靜態特性指標 25
第三節測量系統的動態特性29
一、測量系統的動態數學模型29
二、測量系統的動態特性指標33
第四節測量系統的標定與校準39
一、測量系統的靜態標定39
二、測量系統的動態標定40
思考題42
第三章測量信號43
第一節概述43
一、信號的定義43
二、信號的分類43
三、信號的時域和頻域45
四、信號與系統45
第二節確定信號分析46
一、確定信號的時域分析46
二、周期信號的頻域分析49
三、非周期信號的頻域分析51
四、周期信號的傅里葉變換53
第三節隨機信號分析54
一、隨機信號的基本概念54
二、隨機信號的主要特征參數55
三、隨機信號的相關分析56
四、功率譜分析59
五、相干函數61
第四節數字信號處理62
一、數字信號處理系統62
二、采樣定理63
三、離散傅里葉變換64
四、快速傅里葉變換65
第五節小波分析66
一、從傅里葉變換到小波變換66
二、基本小波函數67
三、多分辨率分析69
四、小波包分析70
思考題71
第四章測量誤差72
第一節概述72
一、測量誤差的基本概念72
二、誤差的分類74
三、三類誤差之間的關系75
第二節粗大誤差76
一、粗大誤差的產生原因76
二、粗大誤差的防止與消除方法77
三、粗大誤差的判別準則77
第三節系統誤差82
一、系統誤差的產生原因82
二、系統誤差的特征83
三、系統誤差的發現方法84
四、系統誤差的減小和消除方法87
第四節隨機誤差90
一、隨機誤差的分布規律90
二、隨機誤差的產生原因93
三、算術平均值93
四、測量的標準差93
五、置信區間——極限誤差95
六、方均根誤差97
七、不等權測量97
第五節測量數據運算中的有效數字
取舍101
思考題104
第五章測量不確定度105
第一節概述105
一、用測量不確定度評定代替誤差
評定的必要性105
二、測量不確定度的發展歷史106
三、測量不確定度的基本概念106
第二節測量不確定度評定的步驟110
第三節不確定度評定數學模型的建立111
一、根據測量原理用透明箱模型導出
數學模型112
二、包含黑箱模型的數學模型113
第四節標準不確定度 113
一、輸入量估計值的標準不確定度的
A類評定113
二、輸入量估計值的標準不確定度的
B類評定118
第五節合成標準不確定度 119
一、線性數學模型的合成標準不確
定度120
二、非線性數學模型的合成標準不
確定度122
第六節擴展不確定度 123
一、被測量可能值的分布的判定124
二、依據被測量分布確定包含因子和
擴展不確定度的計算126
三、自由度的計算129
第七節測量不確定度報告 132
一、合成標準不確定度uc(y)的報告
形式132
二、擴展不確定度的報告形式132
第八節測量不確定度評定的實例 133
一、標稱長度50mm量塊的校準133
二、金屬試件拉伸強度的測量138
思考題139
第六章測量數據處理方法141
第一節線性參數的最小二乘法處理 141
一、最小二乘法原理141
二、利用正規方程求解143
三、標準差計算146
四、不等權測量線性參數最小二乘法
處理的正規方程148
五、非線性參數最小二乘法處理的正規
方程149
第二節回歸分析 150
一、回歸分析的基本概念150
二、一元線性回歸151
三、一元非線性回歸157
四、回歸曲線方程的效果158
思考題158
第七章長度量的測量160
第一節概述 160
一、米的定義160
二、長度量值傳遞系統161
三、長度測量的標準量161
四、長度測量的基本原則162
第二節長度尺寸的測量 164
一、直接測量164
二、間接測量173
三、原位測量175
第三節坐標的測量 176
一、坐標測量的方法176
二、坐標測量系統177
三、工程測量實例——轎車白車身三維
尺寸視覺測量系統194
第四節形位誤差的測量200
一、直線度誤差的測量201
二、圓度誤差的測量204
三、同軸度誤差的測量206
第五節表面粗糙度的測量207
一、評定的基準及參數207
二、測量的方法及儀器209
第六節微納尺度的測量212
一、掃描隧道顯微鏡213
二、原子力顯微鏡215
思考題221
第八章角度量的測量222
第一節概述 222
一、角度的單位222
二、角度的基準222
三、角度量值傳遞系統224
第二節角度尺寸的測量 225
一、接觸式測量225
二、非接觸式測量226
第三節自由度的測量232
一、多自由度的測量232
二、空間姿態的測量234
第四節圓分度誤差的測量238
一、圓分度誤差的評定指標238
二、圓分度誤差的測量方法240
思考題244
第九章速度和加速度的測量246
第一節概述246
第二節速度的測量246
一、線速度的測量246
二、角速度的測量253
三、轉速的測量259
第三節加速度的測量261
一、加速度測量的基本原理262
二、基于位移的加速度測量262
三、基于慣性力的加速度測量264
思考題268
第十章力和壓力的測量269
第一節概述 269
第二節力和力矩的測量 270
一、力的測量方法270
二、測力儀270
三、稱重275
四、力矩的測量279
第三節壓力的測量283
一、壓力量值的溯源與傳遞284
二、壓力測量儀表284
三、真空的測量289
四、超高壓的測量293
思考題294
第十一章機械振動的測試295
第一節概述 295
一、機械振動的危害295
二、機械振動的益處296
三、機械振動測試的內容296
第二節振動的類型及動態特性296
一、振動的類型296
二、振動的動態特性298
第三節機械振動測試系統301
一、振動測試系統的組成301
二、振動激勵裝置301
三、測振傳感器305
第四節振動特性參量的測量305
一、振動參量的測量306
二、動力學參量的測試306
第五節振動測量儀器的檢定與校準309
一、校準方法310
二、共振梁校準312
三、沖擊校準312
思考題314
第十二章溫度的測量316
第一節概述316
一、溫度的基本概念316
二、溫標316
三、溫度的測量方法317
第二節膨脹式溫度計318
一、液體膨脹式溫度計318
二、固體膨脹式溫度計319
三、壓力式溫度計320
第三節熱電偶式溫度計320
一、熱電效應320
二、熱電偶基本定律322
三、熱電偶材料與標準化熱電偶323
四、熱電偶式溫度計的結構324
五、熱電偶的測溫回路324
六、參考端的處理325
第四節電阻式溫度計326
一、金屬熱電阻327
二、半導體熱電阻328
第五節熱輻射測溫329
一、熱輻射的物理基礎329
二、熱輻射測溫法332
三、光纖測溫法334
思考題336
第十三章流量的測量337
第一節概述337
一、流量的基本概念337
二、流體力學的基本參數和定律337
第二節差壓式流量計340
一、測量原理340
二、差壓式流量計的組成與分類341
三、節流裝置341
第三節容積式流量計343
第四節速度式流量計345
一、渦輪流量計345
二、電磁流量計346
三、超聲流量計347
第五節流體阻力式流量計349
一、浮子流量計349
二、靶式流量計350
第六節渦街流量計350
第七節科里奧利質量流量計352
思考題353
參考文獻354
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