本书在内容的编写上，力求将传统测量方法、工具与*新的电气测试技术、仪器仪表相结合，同时结合了电气测试领域课题研究的实际案例。本书共11章，主要内容包括绪论、电气测试技术基础、电气测试系统、传感器技术、数字化测量技术、通信技术、数据分析中心软件、电磁兼容试验、电气测试技术设计实例分析、电气测试安全技术、电气测试技术的新发展。本书还提供配套电子课件。 本书可作为电气工程、自动化、测控技术与仪器等专业本科生的教材，也可作为相关学科研究生的参考用书，还可作为从事相关领域的科研工作者的工具用书。

综合性+实践性+前沿性；在智能电网前提下，统筹介绍离线测试与在线测试；是推行和实施电网智能化的必备知识储备；提供配套电子课件

前 言

随着国家智能制造、互联网+等现代科技行业的发展，新型传感器、仪器仪表、通信方法和测试手段也随之不断更新与发展。为适应这种变化和现实需要，本书在内容的编写上，力求将传统测量方法、工具与最新的电气测试技术、仪器仪表相结合，既重视电气测试技术基本内容的阐述，又突出与电气领域相结合的特色。同时，本书内容结合了作者在电气测试领域课题研究的实际案例，使学生在掌握电气测试的基本方法和技术的基础上，进一步掌握其在工程中的实际应用。重视技术的工程应用并以案例教学的形式体现是本书的一大亮点，也是作者探索如何撰写适用于“创新创业”教育教材的一种手段。

全书共分11章：第1章介绍了电气测试技术的意义、测试对象及未来发展方向；第2章介绍了电气测试中常用电工仪表的分类及测量误差处理方法；第3章介绍了电气测试系统的组成及经典测试工具；第4章介绍了电气测试中常用传感器的原理、分类、应用及发展趋势；第5章介绍了电气测试中信号处理、数字化转换、抗干扰技术及数据预处理方法；第6章介绍了电气测试系统中使用的通信方式、通信协议及智能变电站中的通信案例；第7章介绍了电气测试系统中常用的专家软件、故障诊断算法及智能变电站中的故障诊断案例；第8章介绍了电气测试系统电磁兼容（EMC）的相关实验项目；第9章介绍了电气测试中主要电气设备的测试技术，并给出设计实例；第10章介绍了常见的电气测试事故及安全措施；第11章结合动态误差修正、传感器自评估、多传感器数据融合、虚拟测试、物联网、智能云、大数据等技术，介绍了电气测试技术的新发展。

本书可作为电气工程、自动化、测控技术与仪器等专业本科生的教材，也可作为相关学科研究生的参考用书，还可作为从事相关领域的科研工作者的工具用书。

本书提供配套电子课件，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载，也可联系编辑（010-88254113，wangxq@phei.com.cn）索取。

本书由黄新波教授担任主编、卢健博士担任副主编，参与编写工作的还有朱永灿、赵隆等教师，同时还有李文君子、张瑜、陈丽、王岩妹、廖明进、赵伟强、郭剑锋、刘斌、吴孟魁、肖杰、薛卜玮、张斌、朱海涛、张周熊、石杰、邓凸、姬林垚、乔卫中、陈子良、郑心心、李弘博、魏雪倩、王海东、张杰、司伟杰、刘新慧、张慧莹等硕士研究生参与了本书的资料收集、整理和校对工作。

感谢本书参考文献的相关作者，感谢为本书编写提供技术资料的个人和单位。

本书的出版得到陕西省重点科技创新团队计划（2014KCT-16）、陕西省科学技术研究发展计划项目（2014XT-07）、国家科技型中小企业技术创新基金（13C26216105825）等课题的资助及陕西省“电气工程及其自动化”专业综合改革试点（陕教高〔2014〕15号）的大力支持，在此表示衷心感谢。

电气测试技术是一个迅速发展的多学科交叉技术领域，受作者学识水平所限，书中疏漏欠妥之处在所难免，恳请读者批评指正。作者联系方式：hxb1998@163.com.

作 者

黄新波，教授，西安工程大学副校长，电子信息学院院长。国家火炬计划专家库入库专家，中国电工技术学会理事，陕西省软件行业协会专职专家，陕西省工信厅重大科技项目组专家，陕西省图形图像学会常务理事，西安市科学技术协会委员，英国工程技术学会会员。2013年荣获“陕西省第九届青年科技奖”和“陕西省青年科技标兵”荣誉称号；2011年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，同时被评为“十一五”期间陕西省产学研先进工作者和“陕西省优秀共产党员”；2010年荣获“陕西省青年五四奖章”提名奖和中国“纺织之光”教师奖；2009年荣获“香港桑麻基金会奖教金”。长期讲授现代测控技术与系统、电力系统分析、智能电网与智能仪表、电气设备在线监测与故障诊断等课程。

目 录

第1章 绪论 1
1．1 电气测试技术 1
1．2 电气测试技术发展历程 2
1．3 电气测试关键技术 3
1．4 电气测试技术应用与未来发展 5
思考题 5
第2章 电气测试技术基础 6
2．1 电气测量基本概念 6
2．2 电气测试常用电工仪表 6
2．2．1 电工仪表分类 6
2．2．2 电工仪表基本功能 7
2．2．3 电工仪表基本性能 8
2．3 电气测量方法 10
2．4 测量误差分析与处理 11
2．4．1 误差的研究目的 11
2．4．2 误差的概念 11
2．4．3 误差的表示方法 11
2．4．4 误差的来源 12
2．4．5 误差的性质 13
2．4．6 疏失误差及其判断准则 14
2．4．7 测量误差的处理 17
2．4．8 误差的合成与分配 19
2．4．9 最佳测量条件与方案的确定 21
2．5 本章小结 22
习题 22
习题答案 23
参考文献 25
第3章 电气测试系统 27
3．1 电气测试系统的组成 27
3．2 电气测试的基本结构 29
3．2．1 直接变换型结构 29
3．2．2 平衡变换型结构 30
3．2．3 差动变换型结构 30
3．3 电气测试输入-输出特性 31
3．3．1 静态特性 31
3．3．2 动态特性 34
3．4 电气测试工具 38
3．4．1 万用表 38
3．4．2 兆欧表 39
3．4．3 电流测试仪表 40
3．4．4 电压测试仪表 41
3．4．5 通用电子示波器 42
3．4．6 智能化数字存储示波器 43
3．4．7 频谱分析仪 44
3．4．8 逻辑分析仪 45
3．5 本章小结 46
习题 46
习题答案 46
参考文献 48
第4章 传感器技术 50
4．1 传感器概述 50
4．1．1 传感器的定义 50
4．1．2 传感器的组成 50
4．1．3 传感器的分类 50
4．1．4 传感器的性能要求 51
4．1．5 传感器的应用 52
4．2 电阻应变片式传感器 52
4．2．1 电阻应变片式传感器原理及特性 52
4．2．2 电阻应变片式传感器的分类 55
4．2．3 电阻应变片式传感器的测量及应用 55
4．3 电感式传感器 60
4．3．1 自感式传感器 60
4．3．2 差动变压器式传感器 63
4．3．3 涡流式传感器 66
4．4 电容式传感器 68
4．4．1 电容式传感器的原理及特性 68
4．4．2 电容式传感器的分类 69
4．4．3 电容式传感器的测量及应用 70
4．5 热电偶传感器 72
4．5．1 热电偶传感器的原理及特性 72
4．5．2 热电偶传感器的分类 72
4．5．3 热电偶传感器的测量及应用 73
4．6 热电阻传感器 75
4．6．1 热电阻传感器的原理及特性 75
4．6．2 热电阻传感器的分类 75
4．6．3 热电阻传感器的测量及应用 76
4．7 光电式传感器 78
4．7．1 光电式传感器的原理及特性 78
4．7．2 光电式传感器的分类 79
4．7．3 光电式传感器的应用 81
4．8 红外线传感器 82
4．8．1 红外线传感器的原理及特性 82
4．8．2 红外线传感器的分类 82
4．8．3 红外线传感器的应用 83
4．9 光纤传感器 84
4．9．1 光纤传感器的原理及特性 84
4．9．2 光纤传感器的分类 85
4．9．3 光纤传感器的应用 86
4．10 压电式传感器 87
4．10．1 压电式传感器的原理及特性 88
4．10．2 压电式传感器的分类 89
4．10．3 压电式传感器的测量及应用 90
4．11 霍尔传感器 93
4．11．1 霍尔传感器的原理及特性 93
4．11．2 霍尔传感器的分类 94
4．11．3 霍尔传感器的测量及应用 95
4．12 其他传感器 96
4．12．1 烟雾传感器 96
4．12．2 日照强度传感器 97
4．12．3 半导体式传感器 98
4．12．4 雷达传感器 99
4．13 传感器的智能化与发展 100
4．13．1 智能传感器的原理及特性 100
4．13．2 智能传感器的实现 101
4．13．3 智能传感器的应用与发展 103
习题 104
习题答案 107
参考文献 114
第5章 数字化测量技术 115
5．1 概述 115
5．2 滤波器 115
5．2．1 滤波器的主要指标 116
5．2．2 滤波器的类型 117
5．3 模拟信号放大器 121
5．3．1 运算放大器的主要指标 122
5．3．2 仪用放大器 122
5．3．3 差动放大器 123
5．3．4 高输入阻抗放大器 125
5．3．5 程控增益放大器 125
5．3．6 隔离放大器 127
5．3．7 精密放大器 128
5．4 集成模拟多路开关 129
5．4．1 模拟开关的主要指标 129
5．4．2 增强型MOSFET开关电路 130
5．4．3 集成模拟开关 130
5．4．4 模拟多路开关电路 132
5．5 A/D转换器 132
5．5．1 A/D转换器的基础理论 132
5．5．2 A/D转换器的主要指标 133
5．5．3 集成A/D转换器及其应用 133
5．6 微控制器 134
5．6．1 单片机 134
5．6．2 DSP 134
5．6．3 ARM 135
5．6．4 FPGA 135
5．7 D/A转换器 135
5．7．1 D/A转换的原理 135
5．7．2 D/A转换器的主要指标 136
5．7．3 集成D/A转换器及其应用 137
5．8 人机交互设计 138
5．8．1 键盘接口技术 138
5．8．2 LED显示技术 138
5．8．3 LCD显示技术 139
5．8．4 数据通信技术 140
5．9 抗干扰设计 140
5．9．1 电磁干扰 140
5．9．2 干扰的抑制 141
5．9．3 电源干扰的抑制 144
5．10 数据预处理 145
5．10．1 数字滤波方法 145
5．10．2 消除奇异项 147
5．10．3 消除趋势项 148
5．10．4 数据的平滑处理 149
5．10．5 标度变换算法 150
5．10．6 越限报警处理 152
5．11 本章小结 154
习题 154
习题答案 155
参考文献 157
第6章 通信技术 158
6．1 概述 158
6．2 通信方式 158
6．2．1 有线通信方式 158
6．2．2 无线通信方式 161
6．3 通信协议 163
6．3．1 总线协议 163
6．3．2 以太网协议 164
6．4 通信功能设计实例 167
6．4．1 箱式变电站在线监测系统 167
6．4．2 箱式变电站通信方式 168
6．4．3 箱式变电站通信协议 171
6．5 本章小结 173
习题 173
习题答案 174
参考文献 175
第7章 数据分析中心软件 177
7．1 专家软件的作用 177
7．2 软件开发基础 178
7．2．1 面向对象的设计 178
7．2．2 可选编程语言 179
7．2．3 数据库管理 179
7．3 数据分析基础 180
7．3．1 数据预处理 180
7．3．2 故障诊断算法 186
7．4 智能变电设备在线监测实例 193
7．4．1 系统介绍 193
7．4．2 软件设计 193
7．4．3 软件实现 203
7．5 本章小结 207
思考题 207
习题 208
习题答案 208
参考文献 209
第8章 电磁兼容试验 213
8．1 EMC试验技术发展 213
8．2 EMC试验项目 214
8．2．1 静电放电抗扰度试验 216
8．2．2 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 218
8．2．3 浪涌抗扰度试验 220
8．2．4 射频辐射抗扰度试验 223
8．2．5 工频磁场抗扰度试验 224
8．2．6 脉冲磁场抗扰度试验 227
8．2．7 阻尼振荡磁场抗扰度试验 228
8．3 本章小结 230
思考题 230
习题 230
习题答案 231
参考文献 231
第9章 电气测试技术设计实例分析 233
9．1 概述 233
9．2 主要电气设备的测试技术 233
9．2．1 发电机主要参数的电气测试 233
9．2．2 输电线路主要参数的电气测试 234
9．2．3 变压器主要参数的电气测试 235
9．2．4 断路器主要参数的电气测试 236
9．2．5 其他电气设备一些参数的电气测试 237
9．3 实例分析 238
9．3．1 断路器机械特性在线监测装置设计实例 238
9．3．2 绝缘电阻测试仪设计实例 252
9．4 本章小结 261
思考题 261
习题 262
习题答案 262
参考文献 263
第10章 电气测试安全技术 264
10．1 电气测试事故 264
10．1．1 电气事故的特点 264
10．1．2 电气测试不当对人的影响 264
10．1．3 电气测试不当对设备的影响 266
10．2 电气测试安全措施 266
10．2．1 电气安全测试标准 266
10．2．2 被测电气设备的安全措施 268
10．2．3 电气测试常用的安全措施 270
10．3 电气测试人员的安全要求 273
10．4 本章小结 274
思考题 274
习题 275
习题答案 275
参考文献 275
第11章 电气测试技术的新发展 277
11．1 概述 277
11．2 动态误差修正技术 278
11．3 传感器自评估技术 279
11．4 多传感器数据融合技术 281
11．4．1 数据融合技术的概念 281
11．4．2 数据融合在厂用变电站智能辅助系统管控平台中的应用实例 282
11．5 虚拟测试技术 283
11．6 物联网技术 285
11．7 智能云技术 287
11．8 大数据 289
11．9 本章小结 292
思考题 292
习题 292
习题答案 292
参考文献 293
附录A 测试仪表设计工具表 295
附录B 软件开发工具表 296
附录C 分度表 297
C．1 铂电阻分度表 297
C．2 铜电阻分度表 297
C．3 铜―康铜热电偶分度表 298
C．4 铂铑10―铂热电偶分度表 298
C．5 镍铬―镍硅热电偶分度表 299
C．6 镍铬―铜镍热电偶分度表 299
附录D 电气测试技术常用符号表 300
附录E 电气测试技术英文简称汇总表 302