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第一章 工程热物理研究方法1

1-1 测量与误差分析1

一、测量系统的组成1

二、测量误差与测量精度3

三、误差的分析与处理4

1-2 相似模拟方法12

一、相似理论12

二、近似模拟方法15

三、相似模拟应用举例18

1-3 比拟模拟方法24

一、直接比拟模拟25

二、间接比拟模拟29

1-4 数字模拟方法33

一、数学模型的分类33

二、数学模型的建立35

三、数学模型的数字模拟方法36

四、数字模拟方法的应用举例46

第二章 测量系统特性50

2-1 测量系统的静态特性50

一、测量系统的基本静态特性50

二、测量系统的静态性能指标51

2-2 测量系统的动态特性55

一、动态测量系统的数学模型55

二、传递函数57

三、典型测量系统的动态特性60

2-3 测量系统的瞬态响应63

一、脉冲响应特性64

二、阶跃响应特性64

一、频率特性69

2-4 测量系统的频率响应69

二、一阶测量系统的频率响应71

三、二阶测量系统的频率响应72

四、线性测量系统的频率响应73

2-5 测量系统动态特性的标定74

一、频率响应法74

二、阶跃响应法76

2-6 测量系统动态性能改进方法78

一、改善一阶测量系统动态性能的方法79

二、改善二阶测量系统动态性能的方法80

三、动态补偿滤波器81

第三章 传感器85

3-1 温度传感器85

一、热电阻传感器85

二、热电偶传感器89

三、晶体管温度传感器92

四、石英晶体传感器94

3-2 压力传感器95

一、电阻应变式压力传感器95

二、压阻式压力传感器98

三、压电式压力传感器100

四、电位器式压力传感器102

五、电容式压力传感器103

3-3 湿度传感器104

一、氯化锂电阻式湿度传感器105

二、氯化锂露点式湿度传感器106

三、电容式湿度传感器107

四、Fe3O2胶体湿度传感器108

五、MgCr2O4-T1O2湿度传感器108

一、热导式气体浓度传感器110

3-4 浓度传感器110

二、热磁式氯量传感器111

三、氧化锆氧量传感器114

3-5 速度和流量传感器115

一、热线风速仪116

二、涡轮流量计119

三、涡街流量计121

四、电磁流量计122

3-6 转换器124

一、模拟-数字(A／D)转换器125

二、数字-模拟(D／A)转换器130

4-1 热辐射的基本知识134

一、电磁波谱134

第四章 热成像探测技术134

二、发射率、吸收率、反射率、透射率136

三、辐射的基本定律138

四、辐射在大气中的传输140

4-2 热成像系统142

一、热成像原理142

二、热成像系统的类型143

三、热成像系统的基本参数149

4-3 成像探测器151

一、成像探测器的类型152

二、成像探测器的工作条件156

三、成像探测器的性能参数157

四、对成像探测器的要求160

五、常用成像探测器160

一、热成像测温的优点163

二、被测物体发射率对测温的影响163

4-4 热成像测量物体表面温度163

三、背景对测温的影响168

四、大气对测温的影响169

五、工作波长的选择170

六、红外热成像系统的温度标定171

七、热成像系统的探测距离172

八、红外探测器的致冷装置173

九、红外热成像系统的测温应用173

第五章 干涉测量技术177

5-1 干涉测量的光学基础177

一、几何光学的基本原理177

二、光的干涉现象和相干条件183

三、相干光的产生186

四、光源的相干性190

五、激光192

一、迈克尔逊干涉仪195

5-2 经典干涉测量技术195

二、台曼干涉仪197

三、马赫-曾德干涉仪198

四、法布里-珀罗干涉仪204

五、双镜干涉仪206

六、瑞利干涉仪207

5-3 现代干涉测量技术208

一、全息干涉测量209

二、散斑干涉测量230

5-4 干涉图像的处理244

一、干涉条纹的前处理244

二、干涉条纹位移量的判读248

5-5 三维流场的层析干涉测量252

一、三维流场多方向干涉数据获取方法253

二、三维流场层析干涉图像重建理论256

三、三维流场层析干涉的常用级数展开方法262

四、轴对称火焰温度场的实时干涉测量271

5-6 用双激光全息干涉同时测量温度场和浓度场276

一、测量原理277

二、光路系统278

三、理想双激光干涉的计算278

四、垂直平板周围温度场和浓度场的同时测量283

第六章 激光测速技术287

6-1 激光多普勒测速技术287

一、激光多普勒测速的基本原理287

二、激光多普勒测速的光学系统291

三、激光多普勒测速的信号处理系统297

四、激光多普勒测速技术的应用304

一、激光双焦点测速的基本原理314

二、激光双焦点测速的光学系统314

6-2 激光双焦点测速技术314

三、激光双焦点测速的电子信号处理系统316

四、激光双焦点测速的数据采集319

五、激光双焦点测速技术的应用321

第七章 颗粒特性的散射测量技术323

7-1 颗粒散射的光学基础323

一、光的散射324

二、光的衍射326

7-2 颗粒散射特性337

一、颗粒散射的特点338

二、单颗粒的散射和吸收特性参数340

三、粒子云的辐射特性342

7-3 颗粒散射理论344

一、Mie理论344

二、颗粒吸收和散射的近似理论347

三、均匀单颗粒散射特性的计算结果351

7-4 粒子云的散射353

一、颗粒尺寸分布曲线353

二、颗粒尺寸分布函数354

三、颗粒粒径分布对平均散射特性的影响357

四、粒子云散射特性的极限情况357

7-5 颗粒平均直径的激光散射测量技术358

一、测量原理358

二、测量系统362

三、测量方法与数据处理362

7-6 激光散射法测定颗粒的尺寸分布364

一、测量原理364

二、测量系统368

三、三维粒子动态分析仪简介369

一、流动显示方法372

8-1 流动显示原理372

第八章 流动显示和观测技术372

二、照明和记录374

三、流动图像的计算机显示377

8-2 添加外来物的流动显示技术379

一、外加粒子的类型379

二、外加粒子的方法381

三、流动方向和流动轮廓的显示383

四、利用示踪粒子测量速度386

五、速度剖面显示387

六、表面流动显示389

8-3 流动的光学显示392

一、概述392

二、光在非均匀密度场中的偏转395

三、阴影法396

四、纹影法399

8-4 附加热或能量的流动显示技术402

一、引入能量人为地改变密度402

二、电火花示踪403

三、低密度流动的显示404

四、激光诱导荧光法405

第九章 测量信号处理技术408

9-1 信号处理基础408

一、概述408

二、时域分析和频域分析410

三、随机信号处理411

四、离散傅里叶变换416

五、模拟信号的数字化419

一、白噪音421

9-2 信号中的噪音421

二、有色噪音423

三、脉冲噪音423

四、随机噪音的波形423

9-3 信号的预处理428

一、解调428

二、预滤波428

三、幅值处理428

四、去均值429

五、去趋势项429

六、预白化431

9-4 信号平均432

一、信号平均方法432

二、Boxcar平均器433

三、时域多点平均434

一、经典滤波和统计滤波437

9-5 信号的滤波437

二、模拟滤波器443

三、数字滤波器447

9-6 信号的平滑处理447

一、概述447

二、单纯移动平均法451

三、多项式拟合法451

四、适应平滑法451

五、频域平均法454

第十章 三维数据场的可视化456

10-1 科学计算可视化概述456

一、科学计算可视化概念457

二、数据场的来源458

三、数据的类型459

四、数据场可视化的处理方法460

一、数据预处理461

10-2 三维数据场可视化的处理过程461

二、影射462

三、绘制464

四、显示464

10-3 数据场可视化技术的相关知识464

一、几何变换465

二、视图变换465

三、颜色的基本知识465

四、彩色图像显示466

10-4 温度场激光全息干涉层析的可视化467

一、三维干涉层析温度场的数据管理467

二、三维层析干涉温度场可视化的二维转化469

三、用色调图显示二维温度场472

四、可视化软件473

参考文献479