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第1章 水的基本特性1

1.1 水的物理性质1

1.1.1 水的密度1

1.1.2 水的重度2

1.1.3 水的黏度2

1.1.4 水的压缩性和膨胀性4

1.1.5 水的导电性5

1.2 水在管道内的流动特性5

1.2.1 层流与紊流5

1.2.2 流速分布及平均流速6

1.2.3 流体流动的基本方程7

1.2.4 与水流动特性有关的基本概念9

1.2.5 研究流体运动的基本方法13

1.3 流量测量的概念15

1.3.1 流量15

1.3.2 总量15

1.3.3 常用流量单位16

第2章 水流量测量仪表17

2.1 叶轮式流量仪表17

2.1.1 涡轮流量计17

2.1.2 叶轮式水表21

2.2 流量仪表的动静态特性25

2.2.1 静态特性25

2.2.2 动态特性31

第3章 水表旋转量传感技术35

3.1 水表产品分类35

3.2 磁敏传感工作原理36

3.2.1 流量与脉冲数关系36

3.2.2 敏感元件数选择38

3.3 电感传感工作原理38

3.3.1 电涡流传感技术38

3.3.2 电感传感方式在水表中的应用40

3.4 消除外界静磁场干扰方案43

3.4.1 棘轮传感方案43

3.4.2 光电传感方案43

3.4.3 电感传感方案44

3.4.4 增加磁屏蔽装置44

3.5 常用磁敏元件46

3.5.1 干簧管46

3.5.2 霍尔元件47

3.6 表征磁特性的物理量49

3.6.1 磁感应强度49

3.6.2 磁通量49

3.6.3 磁场强度50

3.7 永磁材料的基本特性50

3.7.1 永磁材料磁滞回线和去磁曲线51

3.7.2 表征永磁材料特性的主要参数51

3.7.3 几种常用永磁材料的特性52

3.8 软磁材料的基本特性58

3.8.1 主要性能58

3.8.2 软磁材料的种类和选用59

3.9 磁敏传感方式数据处理60

3.9.1 单脉冲输出信号处理60

3.9.2 双脉冲输出信号处理60

3.9.3 三脉冲输出信号处理61

3.10 脉冲输出传感技术存在问题61

第4章 水表位置量传感技术62

4.1 绝对位置编码器工作原理62

4.1.1 位置编码器的构成63

4.1.2 光电发射元件63

4.1.3 光敏接收元件63

4.2 常用编码方式65

4.2.1 二进制码65

4.2.2 格雷码（Gray code）66

4.2.3 M系列码67

4.3 位置编码传感器在水表中应用68

4.3.1 编码与读码68

4.3.2 单道编码68

4.3.3 编码器的加工与安装74

4.4 其他非接触读码方式75

4.4.1 光反射读码方式75

4.4.2 电容读码方式75

4.4.3 电涡流读码方式75

4.4.4 光传导对射读码方式76

第5章 电磁流量传感技术77

5.1 概述77

5.2 电磁流量传感技术特点77

5.3 传感器结构78

5.3.1 测量管79

5.3.2 磁路系统81

5.4 工作原理82

5.4.1 电磁流量传感器测量的基本条件83

5.4.2 权重函数的物理意义83

5.4.3 流速分布对电磁流量传感器测量结果的影响85

5.5 励磁方式86

5.5.1 直流励磁方式86

5.5.2 工频正弦波励磁方式87

5.5.3 低频矩形波励磁方式87

5.5.4 三值低频矩形波励磁方式88

5.5.5 双频矩形波励磁方式89

5.5.6 尖脉冲励磁方式89

5.6 电磁水表（流量计）产品89

5.6.1 户用小口径电磁水表90

5.6.2 大口径电磁水表（流量计）92

第6章 超声流量传感技术96

6.1 超声波基本知识96

6.1.1 超声波传播特性96

6.1.2 超声波衰减特性98

6.1.3 介质的声特性阻抗99

6.1.4 声反射与声折射99

6.2 超声换能器100

6.2.1 超声换能器的主要性能指标100

6.2.2 超声换能器的结构与要求104

6.3 超声流量传感器110

6.3.1 测量管与声道布置110

6.3.2 换能器收发电路112

6.4 超声流量测量的原理与方法114

6.4.1 时差测量法工作原理114

6.4.2 时差测量法信号处理115

6.5 管道流场对超声流量测量结果的影响116

6.5.1 管道充分发展流条件下单声道超声测量的修正方法116

6.5.2 管道非充分发展流条件下对超声测量的影响118

6.6 多声道超声流量测量的基本方法119

6.6.1 加权积分法119

6.6.2 重现流速分布曲线法119

6.7 超声流量测量方法的主要特点120

6.8 超声水表（流量计）产品120

6.8.1 户用小口径超声水表120

6.8.2 大口径超声水表122

第7章 射流流量传感技术125

7.1 传感器结构125

7.2 传感器工作原理127

7.2.1 射流振荡原理127

7.2.2 信号检测原理127

7.2.3 分流式大口径射流流量传感器132

7.3 射流流量传感器的主要技术特性133

7.3.1 流量测量特性分析134

7.3.2 流量测量特性改进134

7.4 射流水表（流量计）产品136

7.4.1 LXP-15/20射流电子水表136

7.4.2 Model 141/140MX射流流量计137

第8章 涡街流量传感技术138

8.1 传感器工作原理138

8.2 旋涡发生体139

8.3 传感器信号检测形式140

8.3.1 应力传感信号检测方法140

8.3.2 恒磁励磁电磁检测方法141

8.4 涡街流量传感器特点141

8.4.1 主要优点141

8.4.2 不利因素142

第9章 信号处理电路143

9.1 信号变换电路143

9.1.1 测量电桥变换电路143

9.1.2 Ω-V变换电路145

9.1.3 I-V变换电路146

9.1.4 V-F与F-V变换电路147

9.1.5 绝对值变换电路147

9.2 信号放大电路148

9.2.1 基本比例放大器148

9.2.2 仪用数据放大器150

9.2.3 可编程增益放大器151

9.2.4 电荷放大器153

9.2.5 电桥放大器153

9.2.6 电压比较器154

9.3 信号滤波电路156

9.3.1 低通滤波器（LPF）156

9.3.2 高通滤波器（HPF）158

9.3.3 带通滤波器（BPF）160

9.4 超声时差法时间测量电路161

9.4.1 主要特性描述162

9.4.2 工作原理框图164

9.4.3 时间测量原理165

9.4.4 时测芯片“模拟输入部分”特性166

9.4.5 TDC-GP21超声时差测量过程167

第10章 信号处理技术169

10.1 微弱信号处理技术169

10.1.1 噪声与干扰的基本特征169

10.1.2 有源滤波器的应用170

10.1.3 高性能运放的应用170

10.1.4 微弱信号的处理170

10.1.5 小波分析174

10.2 嵌入式微系统技术179

10.2.1 嵌入式系统简介179

10.2.2 嵌入式系统的硬件180

10.2.3 嵌入式系统的软件181

10.3 信号处理的常用方法182

10.3.1 数据处理方法182

10.3.2 函数拟合方法185

10.3.3 数据插值方法188

10.3.4 温度修正方法191

10.3.5 相关分析方法192

10.3.6 频谱分析方法195

第11章 水表性能特性200

11.1 水表产品标准200

11.1.1 标准的适用范围200

11.1.2 产品性能特性及结构的名词术语与要求201

11.1.3 标准的基本内容206

1 1.2 电子水表相关技术指标207

11.2.1 电子封印207

11.2.2 一般要求207

11.2.3 检验装置207

11.2.4 电子指示装置208

11.2.5 电源208

11.2.6 带电子装置水表的性能试验项目208

11.3 电子水表的检验装置211

11.3.1 检验装置的作用211

11.3.2 测量传感器的检验装置212

11.3.3 计算器的检验装置212

11.3.4 指示装置的检验装置213

11.3.5 辅助装置的检验装置213

11.4 水表的结构特点和实际流量213

11.4.1 水表的结构特点213

11.4.2 水表的实际流量213

11.5 水表新老标准部分流量参数对照表214

第12章 水表性能特性试验217

12.1 通用试验要求217

12.2 确定示值误差试验217

12.2.1 原则217

12.2.2 试验装置描述217

12.2.3 管道系统218

12.2.4 经校准的参比装置219

12.2.5 影响示值误差确定的主要因素220

12.2.6 基本示值误差221

12.2.7 水温影响试验222

12.2.8 内压影响试验222

12.2.9 逆流试验222

12.2.10 流速场不规则性试验222

12.2.11 试验结果的判断224

12.3 静压试验224

12.4 压力损失试验225

12.5 耐久性试验227

12.5.1 连续流量试验227

12.5.2 断续流量试验228

12.6 电子水表和带电子装置的机械水表的性能试验230

12.6.1 一般要求230

12.6.2 气候环境和机械环境232

12.6.3 电磁环境236

12.6.4 电源240

12.7 水表通用试验项目245

12.8 水表施加影响量试验项目246

12.9 水表出厂检定项目247

12.9.1 外观和功能检查247

12.9.2 密封性检查247

12.9.3 示值误差检定248

附录A 水表相对示值误差的计算249

附录B 产品可靠性与电磁兼容性概念253

附录C 计算流体动力学及现代设计技术简介257

附录D 水表产品标准学习与理解262

附录E 水表技术及发展趋势274

参考文献293