传感器与检测技术内容简介

第1章检测技术概论1

1.1传感器与检测技术的地位与作用1

1.2测量方法与检测系统的组成2

1.2.1测量的基本概念2

1.2.2测量方法2

1.2.3检测系统的组成3

1.3误差的基本概念5

1.3.1绝对误差、相对误差和引用误差5

1.3.2系统误差、随机误差和粗大误差6

1.3.3静态误差和动态误差7

1.4误差的处理及消除方法8

习题10

第2章传感器的基本知识11

2.1传感器的定义11

2.2传感器的组成11

2.3传感器的分类12

2.4传感器的基本特性12

2.4.1静态特性12

2.4.2动态特性15

2.5传感器的应用领域15

2.6传感器的发展16

2.7传感器的选用18

习题18

第3章电阻式传感器19

3.1电阻式传感器的工作原理19

3.2电位器式传感器19

3.3电阻应变式传感器20

3.3.1电阻应变式传感器的原理20

3.3.2电阻应变片的结构21[1][3]传感器与检测技术目录[3][3]3.3.3电阻应变片的粘贴技术22

3.3.4电阻应变式传感器的应用23

3.3.5电阻应变式传感器的测量电路24

习题25

第4章电感式传感器26

4.1自感式传感器26

4.1.1变间隙型电感式传感器26

4.1.2变面积型电感式传感器27

4.1.3螺管型电感式传感器27

4.1.4差动式电感传感器27

4.1.5自感式传感器的测量电路28

4.2互感式传感器29

4.2.1差动变压器式传感器的结构类型29

4.2.2差动变压器式传感器的输出特性30

4.2.3差动变压器式传感器的测量电路31

4.3电涡流式传感器 31

4.3.1电涡流式传感器的基本原理31

4.3.2电涡流式传感器的分类32

4.3.3电涡流式传感器的等效电路和测量电路32

4.4电感式传感器的应用33

4.4.1差动变压器式加速度传感器33

4.4.2差动变压器式微压力传感器34

4.4.3测量裂纹34

4.4.4测量位移--液位监控系统34

4.4.5测量转速35

习题36

第5章电容式传感器37

5.1电容式传感器的工作原理37

5.2电容式传感器的测量电路40

5.2.1交流电桥电路40

5.2.2调频电路41

5.2.3运算放大电路41

5.2.4脉冲宽度调制电路41

5.3电容式传感器的特点42

5.4电容式传感器的应用43

5.4.1电容式接近开关43

5.4.2电容式油量表44

5.4.3电容式压差传感器44

5.4.4电容式测厚仪44

习题45

第6章压电式传感器46

6.1压电效应46

6.2压电式传感器的测量电路48

6.2.1电压放大器49

6.2.2电荷放大器49

6.3压电式传感器的应用50

6.3.1压电式加速度传感器50

6.3.2压电式力传感器51

6.3.3压电式声传感器51

习题51

第7章霍尔传感器52

7.1霍尔元件的工作原理52

7.1.1霍尔效应52

7.1.2霍尔元件的结构及性能53

7.2霍尔传感器的性能指标53

7.3霍尔集成电路54

7.4霍尔传感器的应用56

7.4.1电流的测量56

7.4.2微位移测量57

7.4.3角位移及转速的测量57

7.4.4运动位置的测量58

7.4.5霍尔压力计58

7.4.6霍尔式无触点汽车电子点火装置59

习题60

第8章温度与热敏传感器61

8.1热电偶传感器61

8.1.1热电偶的工作原理61

8.1.2热电偶的基本定律62

8.1.3热电偶的材料与结构63

8.1.4热电偶冷端的温度补偿65

8.1.5热电偶测温电路66

8.2热电阻传感器66

8.2.1常用热电阻66

8.2.2热电阻传感器的结构和类型67

8.2.3热电阻传感器的测温线路69

8.3热敏电阻传感器70

8.4热电阻的应用71

8.4.1热电阻式流量计71

8.4.2热敏电阻的应用72

习题74

第9章数字传感器75

9.1光栅式传感器75

9.1.1光栅的结构与测量原理75

9.1.2数字转换原理77

9.2编码器80

9.2.1光电编码器的基本结构与原理80

9.2.2测量电路84

9.3容栅式传感器86

9.3.1容栅式传感器的工作原理86

9.3.2数字测量原理87

9.4磁栅式传感器88

9.4.1磁栅的结构与工作原理89

9.4.2数字测量原理91

习题92

第10章新型传感器93

10.1仿生传感器93

10.1.1机器人内部传感器93

10.1.2机器人外部传感器94

10.2超声波传感器96

10.2.1结构与原理96

10.2.2超声波传感器的应用97

10.3光纤传感器98

10.3.1光纤传感器的原理98

10.3.2光纤传感器的应用100

10.3.3光纤传感器的优点101

10.3.4光纤传感器的发展趋势101

10.4微型传感器102

10.5集成温度传感器103

10.6新型传感器研发的重点领域104

习题105

第11章传感器的信号处理与接口电路106

11.1传感器的信号预处理电路106

11.1.1开/关式传感器输出信号的预处理107

11.1.2模拟脉冲式传感器输出信号的预处理108

11.1.3模拟连续式传感器输出信号的预处理109

11.1.4数字式传感器输出信号的预处理110

11.2传感器信号的放大电路110

11.2.1测量放大器110

11.2.2集成仪表放大电路介绍112

11.3传感器的补偿与标度变换112

11.3.1传感器的温度补偿 112

11.3.2传感器的非线性补偿114

11.4传感器与计算机的接口技术116

11.4.1数据采集的概念116

11.4.2ADC接口技术118

习题124

附录传感器与检测技术实验指导书125

实验1: 金属箔式应变计性能--应变电桥实验125

实验2: 双孔应变传感器--称重实验127

实验3: 温度传感器--热电偶测温实验128

实验4: 温度传感器--铂热电阻实验130

实验5: 电感式传感器--差动变压器性能实验131

实验6: 电感式传感器--差动螺管式传感器位移测量实验133

实验7: 霍尔传感器--直流激励特性实验134

实验8: 电容式传感器性能实验135

实验9: 差动变压器传感器的应用--电子秤137

实验10: 电涡流传感器--静态标定实验138

附录A实验仪器简介139

附录B实验操作须知140参考文献141

《传感器与检测技术(第2版)》被评为"普通高等教育'十一五'国家级规划教材"，是北京高等教育精品教材。《传感器与检测技术(第2版)》系统地论述了各种传感器的基本原理、基本特性、信号调节电路、设计原理以及它们在电量和非电量检测系统中的应用。

全书共17章，分三大部分，第一部分为传感器，第二部分为检测技术，第三部分为实验。第0章介绍传感器与检测技术的基本概念;第1章介绍传感器的特性;第2章到第11章描述当前使用较多的几类传感器，如电阻式、电感式、电容式、磁电式、压电式、光电式、热电式、核辐射传感器及生物传感器的基本原理和设计知识，并对集成智能传感器作了介绍;第12章和第13章介绍传感器的标定方法和传感器可靠性技术;第14章是检测技术基础，介绍了数据的检测及处理方法;第15章介绍了多传感器信息融合技术;第16章介绍的是现代检测系统，使读者对传感器与检测技术的现状和未来发展有全面的了解;第17章为实验部分，旨在提高读者理论联系实际和动手的能力。《传感器与检测技术(第2版)》附有习题、思考题和实验。

《传感器与检测技术(第2版)》取材新颖，内容丰富，广深兼顾，以适应不同层次对象使用，可作为检测技术、自动控制、仪器仪表及各种机电类专业的本科生、大专生及研究生教材，也可供有关工程技术人员使用参考。

《传感器与检测技术基础》是根据教学内容和课程体系改革的需要，将传感器与检测技术中联系紧密的内容有机地整合而成的。全书共9章，通过工程实际应用，介绍了传感器与检测技术的基本概念，现代检测技术的含义、特征及自动检测系统等概念;详细地讲述了传感器与检测技术的基础知识及有关的概念，关于能量型及基于物理特性的传感器的原理与应用，环境量检测技术的基本原理及应用;重点介绍了新型传感器和智能型传感器的基本原理、特性及应用，自动检测仪器仪表的概念和自动检测系统的设计。每章后附有复习思考题。

《传感器与检测技术基础》可作为4年制本科高等教育及3年制高职、高专教育的专业基础课教材，也可供从事工程技术测试的技术人员参考。

第1章 传感器与检测技术

1.1 传感器与检测技术概述

1.1.1 传感器与检测技术的概念

1.1.2 传感器与检测技术的应用实例

1.2 现代检测技术

1.2.1 现代检测技术的含义和特征

1.2.2 现代检测技术的方法

1.2.3 检测技术的地位与作用

1.3 自动检测系统

1.3.1 自动检测系统的组成

1.3.2 检测系统的发展

复习思考题

第2章 传感器与检测技术基础

2.1 传感器基础知识

2.1.1 传感器的定义

2.1.2 传感器的组成与分类

2.1.3 传感器的基本特性

2.1.4 传感器中的弹性敏感元件

2.2 检测与检测系统

2.2.1 检测的基本概念

2.2.2 检测的类型

2.2.3 检测系统

2.3 测量误差分析与测量数据处理基础

2.3.1 测量误差

2.3.2 随机误差概率密度的正态分布

2.3.3 粗大误差的判别与取舍

2.3.4 系统误差

2.3.5 测量数据的线性化与变换

复习思考题

第3章 能量型传感器

3.1 电位器式传感器

3.1.1 电位器的结构与材料

3.1.2 电位器式传感器的应用

3.2 电阻应变式传感器

3.2.1 电阻应变片的工作原理

3.2.2 电阻应变片的种类与结构

3.2.3 电阻应变片的测量电路

3.2.4 电阻应变式传感器的应用

3.3 电感式传感器

3.3.1 自感式传感器与差动式变压器式传感器

3.3.2 电涡流式传感器

3.3.3 电感式传感器的应用

3.4 电容式传感器

3.4.1 电容式传感器的工作原理和结构

3.4.2 电容式传感器的类型及特性

3.4.3 电容式传感器的特点

3.4.4 电容式传感器的应用

复习思考题

第4章 基于物理特性的传感器

4.1 压电式传感器

4.1.1 压电式传感器的工作原理

4.1.2 压电传感器的测量转换电路

4.1.3 压电传感器的应用

4.2 超声波传感器

4.2.1 超声波的物理基础

4.2.2 超声波换能器以及耦合技术

4.2.3 超声波传感器的应用

4.3 霍尔传感器

4.3.1 霍尔元件的工作原理以及特性

4.3.2 霍尔集成电路

4.3.3 霍尔传感器的应用

4.4 光电传感器

4.4.1 光电效应以及光电元件

4.4.2 光电元件基本应用电路

4.4.3 光电传感器的应用

复习思考题

第5章 环境量检测传感器

5.1 温度传感器

5.1.1 温度测量的基本概念

5.1.2 热电偶传感器的工作原理

5.1.3 热电偶的种类与应用

5.1.4 其他温度传感器

5.2 气敏传感器

5.2.1 半导体气敏传感器的结构及原理

5.2.2 气敏元件的基本特性

5.2.3 应用

5.3 湿度传感器

5.3.1 湿敏元件的原理(湿敏电阻)及其特性

5.3.2 应用实例

5.4 辐射传感器

5.4.1 放射源与探测器

5.4.2 应用

复习思考题

第6章 新型传感器

6.1 集成温度传感器

6.1.1 测温原理

6.1.2 集成温度传感器的类型

6.2 光导纤维传感器

6.2.1 光导纤维的基本概念

6.2.2 光纤传感器的原理及分类

6.2.3 光纤传感器的应用

6.3 集成温度传感器

6.3.1 光辐射基础

6.3.2 热成像技术

6.3.3 CCD图像传感器

复习思考题

第7章 智能传感器及智能检测系统

7.1 智能传感器的概念和特点

7.1.1 智能传感器的概念

7.1.2 智能传感器的分类

7.1.3 智能传感器的功能

7.1.4 智能传感器的特点

7.1.5 智能传感器的数据采集

7.1.6 智能传感器的数据处理技术

7.2 智能传感器的实现方法

7.2.1 传感器和信号处理装置的功能集成化

7.2.2 新的检测原理与信号处理的智能化相结合

7.2.3 研制人工智能材料

7.3 智能传感器设计

7.3.1 结构设计

7.3.2 敏感元件设计

7.3.3 传感器工艺设计

7.3.4 软件设计

7.4 智能传感器的应用及其发展

7.4.1 应用举例

7.4.2 发展前景和热点

复习思考题

第8章 自动检测仪器、仪表

8.1 模拟仪器仪表

8.1.1 动圈式仪器

8.1.2 平衡式仪器

8.1.3 电动单元组合仪器

8.2 数字式仪表

8.2.1 数字式仪器的概念

8.2.2 数字式面板仪器

8.3 虚拟仪器及网络化检测系统

8.3.1 虚拟仪器的发展

8.3.2 硬件系统

8.3.3 软件系统

8.3.4 网络化检测仪器的技术及测控系统

复习思考题

第9章 自动检测系统及其设计

9.1 自动检测系统概述

9.1.1 自动检测系统的基本概念与组成

9.1.2 自动检测系统的功能特点

9.1.3 自动检测系统的发展历程

9.2 输入通道

9.2.1 模拟量输入通道的基本组成与类型

9.2.2 数字量输入通道

9.2.3 频率信号的预处理

9.3 测量数据的预处理

9.3.1 数字滤波

9.3.2 系统误差的校准

9.4 自动检测系统设计

9.4.1 自动检测系统设计的基本要求

9.4.2 检测系统设计的一般开发过程

9.4.3 基于GSM网络的工业氯气远程监测系统设计

复习思考题

附录

附录A 常用传感器的性能及选用

附录B 中华人民共和国法定计量单位

附录C 本书涉及的部分计量单位