工业检测与转换技术

第一章检测技术的基础知识1

第一节概述1

一、检测技术的基本概念1

二、测量的基本概念2

三、测量误差及分类3

第二节传感器的基础知识5

一、传感器的概念5

二、传感器的定义5

三、传感器的组成6

四、传感器的分类6

五、传感器的特性及技术指标6

六、传感器的材料与制造9

七、传感器的标定与校准11

思考题与习题12

第二章温度检测13

第一节现场温度检测装置13

第二节热电偶14

一、热电偶的工作原理14

二、热电偶的种类及结构17

三、热电偶的冷端温度补偿22

四、热电偶的应用25

第三节热电阻27

一、金属热电阻27

二、半导体热敏电阻30

第四节集成温度传感器32

一、集成温度传感器的工作原理32

二、集成温度传感器的典型应用33

第五节接触式温度检测装置的安装35

一、感温元件的安装应确保测量的准确性35

二、感温元件的安装应确保安全、可靠36

三、感温元件的安装应便于工作人员工作37

四、加装保护套管38

五、安装示例38

思考题与习题38

第三章压力检测39

第一节现场压力检测装置39

一、液柱式压力计39

二、弹性压力计39

三、活塞式压力计40

四、电气远传式压力计40

第二节弹性敏感元件40

一、弹性敏感元件的特性41

二、弹性敏感元件的分类42

第三节电阻应变式压力传感器45

一、电阻应变片的工作原理46

二、电阻应变片的分类48

三、电阻应变片的粘贴技术49

四、电阻应变片的测量电路50

五、电阻应变式压力传感器的应用52

第四节压电式压力传感器53

一、压电式传感器的工作原理53

二、压电材料55

三、压电式传感器的等效电路56

四、压电式传感器的信号调节电路57

五、压电式压力传感器的应用59

第五节电感式压力传感器59

一、自感式传感器60

二、互感式传感器63

三、涡流式传感器65

第六节电容式压力传感器68

一、变极距式电容传感器68

二、变面积式电容传感器69

三、变介电常数式电容传感器71

四、测量转换电路72

第七节压力传感器的应用73

一、压力表的选型73

二、压力表的安装74

三、压力传感器的典型应用74

思考题与习题77

第四章流量检测79

第一节概述79

第二节流量测量方法80

一、应用容积法测量流量80

二、应用动压能和静压能转换的原理测量流量84

三、应用流体动压原理测量流量87

四、应用改变流通面积的方法测量流量89

五、应用流体离心力原理测量流量89

六、应用流体动量矩原理测量流量90

七、应用流体振荡原理测量流量90

八、应用电磁感应原理测量流量91

九、应用超声波测量流量91

十、应用热能测量流量92

第三节差压式流量计93

一、差压式流量计的组成93

二、标准节流装置96

三、特殊节流装置102

四、差压式流量计的安装103

五、差压式流量计使用中的测量误差109

第四节涡轮流量计109

一、涡轮变送器的结构110

二、涡轮变送器的工作原理111

三、涡轮流量计的特点112

第五节电磁流量计113

一、基本原理和变送器的结构113

二、变送器输出信号的特点115

三、电磁流量计的特点和应用注意事项115

思考题与习题116

第五章物位检测117

第一节液位传感器117

一、差压式液位传感器117

二、电导式液位传感器120

三、浮筒式液位传感器122

第二节超声波物位传感器122

一、超声波测距原理123

二、超声波物位检测装置123

第三节电容式物位传感器124

一、电容式物位检测原理124

二、电容式物位检测装置127

第四节物位传感器的应用129

思考题与习题130

第六章其他参数检测131

第一节光电传感器131

一、基于外光电效应的光电元件131

二、基于内光电效应的光电元件132

三、基于光生伏特效应的光敏元件136

四、光电传感器的基本形式137

第二节数字传感器138

一、数字角编码器138

二、光栅传感器140

三、感应同步器141

第三节气体和湿度传感器143

一、气体传感器143

二、湿度传感器145

第四节固态图像传感器146

一、CCD的基本工作原理147

二、电荷耦合摄像器件149

第五节新型传感器150

一、光纤传感器150

二、生物传感器153

思考题与习题154

第七章显示仪表156

第一节动圈式显示仪表156

第二节自动平衡式显示仪表158

第三节数字显示仪表160

思考题与习题160

第八章检测系统中的抗干扰技术161

第一节干扰的种类及防护161

第二节干扰的途径162

一、通过“路”的干扰163

二、通过“场”的干扰164

第三节干扰的抑制164

一、消除或抑制噪声源164

二、破坏干扰途径164

三、削弱接收电路对噪声干扰的敏感性165

第四节几种常见的抗干扰技术165

一、屏蔽技术165

二、接地技术166

三、滤波技术169

四、光电耦合技术170

思考题与习题172

第九章检测仪表在工业系统中的典型应用173

第一节除氧给水装置的检测及仪表系统173

第二节蒸馏塔仪表控制系统174

附录1铂铑10铂热电偶分度表177

附录2镍铬镍硅（镍铝）热电偶分度表179

附录3镍铬考铜热电偶分度表182

附录4铂铑30铂铑6热电偶分度表184

附录5铂热电阻分度表（R0=46Ω）188

附录6铂热电阻分度表（R0=100Ω）190

附录7铜热电阻分度表（R0=50Ω）192

附录8铜热电阻分度表（R0=100Ω）193

参考文献194

本书主要介绍了测量的基本概念，传感器的定义、组成、分类等基础知识；温度检测装置如热电偶、热电阻、集成温度传感器，压力检测装置如电阻应变片式、压电式、电感式、电容式压力传感器，流量检测装置如转子流量计、差压式流量计、涡轮流量计、电磁流量计等，物位检测装置如液位传感器、超声波物位传感器、电容式物位传感器，其他参数检测装置如光电传感器、位移传感器、气体和湿度传感器、固态图像传感器以及现代新型传感器的工作原理、特性、选型、安装及使用；简单介绍了显示仪表的分类与型号；干扰的种类、途径，干扰的抑制以及几种常见的抗干扰技术；检测仪表在冶金、化工领域的两个典型应用。