传感器检测技术及仪表

第1章 绪论

1.1 检测技术及仪表的地位与作用

1.1.1 检测仪表的地位与作用

1.1.2 检测技术是仪器仪表的技术基础

1.2 传感器概述

1.2.1 传感器的基本概念

1.2.2 传感器的分类和命名法

1.3 检测仪表概述

1.3.1 检测仪表的基本组成

1.3.2 检测仪表的基本类型

思考题与习题

第2章 检测系统的基本特性

2.1 静态特性及性能指标

2.1.1 静态特性

2.1.2 静态性能指标

2.2 动态特性及性能指标

2.2.1 传递函数

2.2.2 阶跃响应和时域动态性能指标

2.2.3 正弦响应和频域动态性能指标

2.2.4 无失真检测条件

2.3 测量误差

2.3.1 测量误差的概念及表达方式

2.3.2 测量误差的分类

思考题与习题

第3章 阻抗型传感器

3.1 电阻式传感器

3.1.1 电位器式传感器

3.1.2 应变式传感器和压阻式传感器

3.1.3 热电阻和热敏电阻

3.1.4 接口电路

3.2 电容式传感器

3.2.1 基本原理与结构类型

3.2.2 输入-输出特性

3.2.3 等效电路分析

3.2.4 接口电路

3.3 电感式传感器

3.3.1 自感式传感器

3.3.2 互感式传感器（差动变压器）

3.3.3 电涡流式传感器

思考题与习题

第4章 电压型传感器

4.1 磁电式传感器

4.1.1 基本原理和组成

4.1.2 结构类型

4.1.3 接口电路

4.2 压电式传感器

4.2.1 压电效应及其表达式

4.2.2 压电材料

4.2.3 压电元件

4.2.4 接口电路

4.3 热电偶传感器

4.3.1 热电效应

4.3.2 热电偶的材料、型号及结构

4.3.3 冷端恒温式热电偶测温电路

4.3.4 冷端补偿式热电偶测温电路

4.4 光电式传感器

4.4.1 光电效应

4.4.2 光电管和光电倍增管

4.4.3 光敏电阻

4.4.4 光电池

4.4.5 光电式传感器的基本组成和类型

4.5 霍尔传感器

4.5.1 霍尔效应

4.5.2 霍尔传感器的组成与基本特性

4.5.3 霍尔传感器的应用

4.5.4 测量误差及其补偿办法

思考题与习题

第5章 半导体传感器

5.1 半导体管传感器

5.1.1 磁敏二极管和磁敏晶体管

5.1.2 光敏二极管和光敏晶体管

5.1.3 温敏二极管和温敏晶体管

5.2 半导体集成传感器

5.2.1 集成温度传感器

5.2.2 集成霍尔传感器

5.2.3 集成压力、加速度传感器

思考题与习题

第6章 数字式传感器

6.1 编码器

6.1.1 直接编码器

6.1.2 增量编码器

6.2 光栅

6.2.1 光栅的结构和基本原理

6.2.2 光栅辨向原理与细分技术

6.3 感应同步器

6.3.1 感应同步器的类型和结构

6.3.2 感应同步器的工作原理

6.4 频率式传感器

6.4.1 振弦式传感器

6.4.2 振筒式传感器

思考题与习题

第7章 其他传感器

7.1 光纤传感器

7.1.1 光导纤维的结构和传光原理

7.1.2 光纤传感器的基本原理和类型

7.2 CCD图像传感器

7.2.1 CCD的工作原理

7.2.2 CCD图像传感器的结构

7.2.3 CCD数码照相机

7.3 红外传感器

7.3.1 红外线及其特性

7.3.2 红外探测器的类型

7.3.3 热释电红外探测器

7.4 超声波与核辐射传感器

7.4.1 超声波传感器

7.4.2 核辐射传感器

思考题与习题

第8章 几何量的电测法

8.1 位移的电测法

8.1.1 位移电测法的分类

8.1.2 位移的间接电测法

8.2 倾角的电测法

8.2.1 摆锤式

8.2.2 液体摆式

8.2.3 气体摆式

8.3 厚度的电测法

8.3.1 电涡流式

8.3.2 电容式

8.3.3 核辐射式和超声波式

8.4 物（液）位的电测法

8.4.1 超声波法

8.4.2 浮力法

8.4.3 差压法

8.4.4 电容法

思考题与习题

第9章 机械量的电测法

9.1 转速的电测法

9.1.1 模拟式电测法

9.1.2 计数式电测法

9.2 振动的电测法

9.2.1 相对振动传感器与绝对振动敏感器

9.2.2 绝对振动电测法

9.3 力与荷重的电测法

9.3.1 力敏感器

9.3.2 力的间接电测法

9.3.3 电子秤

9.4 力矩的电测法

9.4.1 扭轴（扭矩敏感器）

9.4.2 力矩的扭轴式电测法

思考题与习题

第10章 热工量的电测法

10.1 压力与差压的电测法

10.1.1 压力的概念、单位和测量方法

10.1.2 压力敏感器

10.1.3 压力的电测法

10.1.4 差压的电测法

10.2 温度的电测法

10.2.1 温度的概念、单位和测量

10.2.2 接触式测温法

10.2.3 温度和温度差的电测法

10.2.4 非接触式测温法

10.3 流量的电测法

10.3.1 流量的概念

10.3.2 流量-转速转换法

10.3.3 流量-差压、力、位移转换法

10.3.4 流量-频率转换法

10.3.5 流量-温度转换法

10.3.6 非接触式流量测量法

思考题与习题

第11章 模拟式检测仪表

11.1 “表头”的原理与刻度

11.1.1 “表头”的原理

11.1.2 “表头”的刻度

11.2 调零、调满度与量程切换

11.2.1 常见的调零电路

11.2.2 常见的调满度电路

11.2.3 常见的量程切换电路

11.3 模拟非线性校正

11.3.1 非线性校正的数学原理

11.3.2 非线性校正的实现方法

* 11.3.3 模拟非线性校正的实例

11.4 环境及温度误差校正

11.4.1 环境及温度因素对测量的影响

11.4.2 环境及温度误差的校正电路

11.5 模拟式仪表实例

11.5.1 DDZ-Ⅲ型仪表简介

*11.5.2 指针式万用表

思考题与习题

第12章 数字式检测仪表

12.1 数字“表头”电路

12.1.1 数字显示器

12.1.2 A/D转换式仪表的“表头”电路

12.1.3 脉冲计数式仪表的“表头”电路

12.1.4 条图显示式仪表的“表头”电路

12.2 数字式仪表的标度变换

12.2.1 A/D转换式仪表的标度变换

12.2.2 脉冲计数式仪表的标度变换

12.3 数字式仪表零位调整与量程切换

12.3.1 数字式仪表的零位调整

12.3.2 数字式仪表的量程切换

12.4 数字式仪表的非线性校正

12.4.1 数字非线性校正的原理

*12.4.2 数字非线性校正的实例

12.5 数字式检测仪表设计实例

12.5.1 数字式检测仪表的组成方案

12.5.2 数字式转速测量仪的设计

12.5.3 数字式扭矩测量仪的设计

12.6 数字式万用表

12.6.1 数字式万用表的基本原理

*12.6.2 DT890D数字式万用表电路剖析

思考题与习题

第13章 智能检测仪表

13.1 智能仪表的基本组成

13.1.1 智能仪表的硬件组成

13.1.2 智能仪表的软件组成

13.2 测量通道的总体设计

13.2.1 测量通道的基本组成与类型

13.2.2 传感器的选用

13.2.3 信号调理电路的参数设计和选择

13.2.4 采集电路组成模块和方案的选择

13.2.5 测量通道与微机的接口

13.3 量程自动切换与超限自动报警

13.3.1 量程自动切换

13.3.2 超限自动报警

13.4 标度变换

13.4.1 线性测量通道的标度变换

13.4.2 非线性测量通道的标度变换

13.5 非线性校正软件算法

13.5.1 查表法

13.5.2 插值法

13.5.3 拟合法

13.6 温度误差的软件校正法

13.7 智能检测仪表实例——智能万用表

13.7.1 数字万用表集成芯片MAX134

13.7.2 MAX134配单片机构成智能用表

思考题与习题

第14章 现代检测新技术简介

14.1 微型传感器

14.1.1 微电子机械系统

14.1.2 微型传感器(MEMS传感器)

14.2 智能传感器和网络传感器

14.2.1 智能传感器

14.2.2 网络传感器

14.3 物联网传感器技术

14.3.1 物联网的概念

14.3.2 传感网技术

14.3.3 物联网的应用领域

14.4 虚拟仪器

14.4.1 虚拟仪器的概念

14.4.2 虚拟仪器的组成特点

14.5 软测量技术

14.5.1 软测量技术的概念

14.5.2 软测量技术的实现方法

14.6 多传感器数据融合

14.6.1 多传感器数据融合的概念及优点

14.6.2 基本原理及融合过程

思考题与习题

主要参考文献

2100433B

本书将传感器原理、非电量电测法和常用仪表电路的主要内容有机地整合为一门课程。全书14章：绪论、检测系统的基本特性、阻抗型传感器、电压型传感器、半导体传感器、数字式传感器、其它传感器、几何量电测法、机械量电测法、热工量电测法、模拟式检测仪表、数字式检测仪表、智能检测仪表、现代检测新技术。

本书的特点是：1、特别注重归纳共性和总结规律，既通俗易懂，又简明易记。2、率先将三类检测仪表共性技术编入教材，大大增强了教材的实用性。3、与本书配套的教学资源丰富齐全，都发布在高等教育出版社的【数字课程网站】，可免费浏览和下载。

本书可作为应用型（或技术型）自动化类、仪器类、电气类、电子信息类等专业本科生的教材，也可供从事检测仪表设计、使用、维护和管理的工作人员参考或作为自学读物。

王晓敏，湖北省，宜昌市，三峡电力职业学院，机电工程系机电教研室主任，副教授，曾主编《传感器检测技术及应用》教材。

《传感器检测技术及应用》

项目1 认识传感器

1.1 认识传感器的组成与分类

1.2 了解传感器的性能指标

1.3 传感器的标定

1.4 认识传感技术的现状和发展趋势

习题

项目2 位移、速度、流量传感器及其应用

2.1 参量型位移传感器

2.2 光栅磁栅位移传感器

2.3 速度、加速度传感器

2.4 物位流量流速传感器

2.5 位移传感器的应用

2.6 综合实训：检测电感式传感器

习题

项目3 力学传感器及其应用

3.1 测力传感器

3.2 扭矩传感器

3.3 压力传感器

3.4 力学传感器的应用

3.5 综合实训：了解电阻应变式传感器

习题

项目4 温度传感器及其应用

4.1 热电式温度传感器

4.2 电阻式温度传感器

4.3 非接触式温度传感器

4.4 半导体集成温度传感器

4.5 温度传感器的应用

4.6 综合实训：了解热电偶的原理及现象

习题

项目5 气敏、湿度传感器及其应用

5.1 气敏传感器

5.2 湿度传感器

5.3 水分传感器

5.4 气敏和湿度传感器应用实例

5.5 综合实训：检测电容式传感器的性能

习题

项目6 光电传感器及其应用

6.1 光电效应及光电器件

6.2 红外传感器

6.3 激光传感器

6.4 光纤传感器

6.5 光电传感器应用实例

6.6 综合实训：光电传感器(反射型)测转速

6.7 综合实训：光纤位移测量

习题

项目7 视觉传感器及其应用

7.1 光导视觉传感器

7.2 ccd视觉传感器

7.3 cmos视觉传感器

7.4 人工视觉

7.5 视觉传感器应用实例

7.6 综合实训：电涡流式传感器的

应用

习题

项目8 新型传感器及其应用

8.1 机器人传感器

8.2 生物传感器

8.3 微波传感器

8.4 超声波传感器

8.5 新型传感器应用实例

8.6 综合实训：压电传感器的动态响应

习题

项目9 传感检测系统及其应用

9.1 传感检测系统的组成

9.2 传感器检测信号处理

9.3 传感器的微机接口

9.4 传感器网络

9.5 传感器接口电路应用实例

9.6 综合实训：检测霍尔传感器的直流激励特性

习题

项目10 传感器在机电一体化系统中的应用

10.1 传感器在工业机器人中的应用

10.2 传感器在cnc机床与加工中心中的应用

10.3 传感器在汽车机电一体化中的应用

10.4 传感器在家用电器中的应用

习题

参考文献

本书重点讲解了位移、力、视觉、触觉、温度、气敏、湿度、光电、智能、生物、微波、超声波、机器人等各种传感器的工作原理与应用方法，对传感器检测的输出信号处理、传感器与微机的接口、传感器网络进行了详细叙述。书中列举了传感器在工农业生产、科学研究、医疗卫生、家用电器等许多方面的应用实例，特别是介绍了传感器在机电一体化系统中的具体应用。《传感器检测技术及应用》介根据工学结合课程的教学安排，还编写了与内容相关的综合实训课题。《传感器检测技术及应用》介共10个项目，每个项目前后均附有知识目标、能力目标及习题。

《传感器检测技术及应用》介选材广泛，图文并茂，层次分明，条理清晰，结构合理，重点突出，深入浅出，通俗易懂，通过大量的传感器实例分析和综合实训课题来帮助读者理解传感器的工作原理。

《传感器检测技术及应用》介深度适宜，实用性强，可作为高职院校、大专院校、成人高校及本科院校举办的二级职业技术学院和民办高校机电一体化、应用电子技术、自动控制、仪器仪表测量、计算机应用、机械制造、数控加工、模具技术等专业的教学用书，也可作为相关专业培训教材或相关工程技术人员的参考学习用书。