自動檢測與轉換技術（第3版）

第1章檢測技術的基礎知識1
1.1測量的基本概念1
1.1.1測量1
1.1.2測量方法1
1.2測量誤差及其分類3
1.2.1測量誤差及其表示方法3
1.2.2測量誤差的分類5
1.3測量誤差的分析與處理6
1.3.1隨機誤差的統(tǒng)計特性6
1.3.2粗大誤差9
1.3.3系統(tǒng)誤差9
1.3.4直接測量數(shù)據(jù)的誤差分析10
1.4傳感器及其基本特性12
1.4.1傳感器的定義及組成12
1.4.2傳感器的分類13
1.4.3傳感器的基本特性15
1.4.4傳感器技術的發(fā)展趨勢19
1.5彈性敏感元件20
1.5.1彈性敏感材料的彈性特性20
1.5.2彈性敏感元件的材料及其基本
要求21
1.5.3彈性敏感元件的變換原理21
小結25
思考與練習26
第2章電阻式傳感器28
2.1電位器式傳感器28
2.1.1線性電位器28
2.1.2電位器式傳感器的應用30
2.2電阻應變式傳感器31
2.2.1電阻應變片的種類與結構31
2.2.2電阻的應變效應32
2.2.3應變片測試原理33
2.2.4測量電路34
2.3電阻應變式傳感器的應用37
2.4壓阻式傳感器41
2.4.1壓阻效應與壓阻系數(shù)41
2.4.2測量原理41
2.4.3溫度補償42
2.4.4壓阻式傳感器的應用42
2.5氣敏電阻傳感器43
2.6濕敏電阻傳感器46
小結49
思考與練習50
第3章變磁阻式傳感器51
3.1自感式傳感器51
3.1.1基本自感式傳感器51
3.1.2差動變間隙式傳感器52
3.1.3螺管型自感式傳感器53
3.1.4測量電路53
3.2變壓器式傳感器55
3.2.1螺線管式差動變壓器56
3.2.2測量電路57
3.3電渦流式傳感器60
3.3.1電渦流式傳感器的工作原理60
3.3.2電渦流式傳感器種類60
3.3.3測量電路62
3.4變磁阻式傳感器的應用64
3.4.1自感式傳感器的應用64
3.4.2變壓器式傳感器的應用65
3.4.3電渦流式傳感器的應用65
小結67
思考與練習67
第4章電容式傳感器69
4.1電容式傳感器的工作原理69
4.1.1變面積式電容傳感器69
4.1.2變間隙式電容傳感器71
4.1.3變介電常數(shù)式電容傳感器73
4.2測量電路76
4.2.1調幅型電路76
4.2.2差動脈沖寬度調制電路77
4.2.3調頻型電路79
4.3電容式傳感器的應用79
小結81
思考與練習81
第5章熱電偶傳感器83
5.1熱電偶工作原理83
5.1.1熱電偶工作原理83
5.1.2熱電偶的基本定律85
5.2熱電偶的材料、結構及種類86
5.2.1熱電偶材料86
5.2.2熱電偶結構87
5.2.3熱電偶種類及分度表88
5.3熱電偶的冷端補償91
5.4熱電偶測溫線路94
5.5熱電阻95
5.5.1金屬熱電阻95
5.5.2半導體熱敏電阻99
5.5.3集成溫度傳感器99
小結104
思考與練習104
第6章光電式傳感器106
6.1光電效應及光電器件106
6.1.1光電效應106
6.1.2光電管106
6.1.3光敏電阻107
6.1.4光敏晶體管109
6.1.5光電池111
6.2紅外傳感器112
6.2.1紅外輻射113
6.2.2紅外探測器113
6.3光電式傳感器應用舉例114
6.3.1光敏電阻傳感器的應用114
6.3.2光敏晶體管的應用115
6.3.3光電池的應用116
6.3.4紅外測溫儀117
6.4光電開關和光電斷續(xù)器118
6.4.1光電開關118
6.4.2光電斷續(xù)器119
6.5CCD圖像傳感器及應用120
6.5.1CCD圖像傳感器的工作原理120
6.5.2CCD圖像傳感器的分類121
6.5.3CCD圖像傳感器的應用123
小結123
思考與練習124
第7章霍爾傳感器125
7.1霍爾元件工作原理125
7.2霍爾元件的基本結構和主要特性參數(shù)126
7.2.1基本結構126
7.2.2主要特性參數(shù)127
7.3霍爾元件的測量電路及補償128
7.3.1基本測量電路128
7.3.2溫度誤差的補償128
7.3.3不等位電勢的補償130
7.4霍爾集成電路131
7.5霍爾傳感器的應用132
小結134
思考與練習135
第8章壓電式傳感器136
8.1壓電效應136
8.1.1石英晶體的壓電效應136
8.1.2石英晶體138
8.1.3壓電陶瓷的壓電效應138
8.1.4壓電陶瓷139
8.2壓電材料139
8.3壓電式傳感器測量電路139
8.3.1壓電器件的串聯(lián)與并聯(lián)139
8.3.2壓電式傳感器的等效電路140
8.3.3壓電式傳感器的測量電路140
8.4壓電式傳感器應用舉例142
小結145
思考與練習146
第9章光纖傳感器147
9.1光纖傳感器的原理、結構及種類147
9.1.1光纖傳感器的原理147
9.1.2光纖的結構148
9.1.3光纖的種類148
9.2光的傳輸原理149
9.2.1光的全反射定律149
9.2.2光纖的傳光原理150
9.3光纖傳感器的類型150
9.3.1光纖傳感器的分類150
9.3.2功能型和非功能型光纖傳感器151
9.3.3光纖傳感器的主要部件152
9.4功能型光纖傳感器152
9.4.1相位調制型光纖傳感器152
9.4.2光強調制型光纖傳感器154
9.5非功能型光纖傳感器155
9.5.1遮斷光路的光強調制型光纖
傳感器155
9.5.2改變光纖相對位置的光強調
制型光纖傳感器156
9.6光纖傳感器的應用157
9.6.1光纖微位移測量傳感器157
9.6.2光纖流量傳感器158
9.6.3光纖圖像傳感器159
小結160
思考與練習160
第10章過程參數(shù)的控制161
10.1壓力測量161
10.1.1彈簧管壓力表162
10.1.2壓力、差壓變送器的基本原理163
10.2液位測量164
10.2.1浮力式液位儀表165
10.2.2光纖液位計166
10.2.3靜壓式液位計168
10.2.4電阻式液位計171
10.3流量測量172
10.3.1容積式流量傳感器173
10.3.2差壓式流量傳感器175
10.3.3速度式流量傳感器183
10.3.4流體阻力式流量傳感器190
小結194
思考與練習194
第11章檢測裝置的信號處理及接口技術196
11.1信號的放大與隔離技術196
11.1.1運算放大器196
11.1.2測量放大器197
11.1.3隔離放大器198
11.1.4程控測量放大器PGA200
11.2信號變換技術201
11.2.10～10mA的電壓/電流變換
（V/I變換）201
11.2.24～20mA的電壓/電流變換
（V/I變換）202
11.3過程輸入通道202
11.3.1模擬量輸入通道202
11.3.2A/D轉換器及其與單片機的
接口203
11.4信號的非線性補償技術207
11.4.1線性化處理方法207
11.4.2利用微機進行非線性化處理210
小結212
思考與練習213
第12章自動檢測技術的綜合應用214
12.1傳感器的選用原則214
12.2綜合應用舉例215
12.2.1高爐煉鐵自動檢測與控制215
12.2.2蒸餾塔自動檢測與控制219
12.2.3傳感器在汽車中的應用220
12.2.4傳感器在空氣污染監(jiān)測中的
應用226
12.2.5IC卡智能水表的應用227
12.2.6傳感器在全自動洗衣機中的
應用229
12.2.7傳感器在電冰箱中的應用229
12.2.8傳感器在空調器中的應用231
12.2.9傳感器在廚具中的應用23212.2.10傳感器在燃氣熱水器中的
應用233
12.2.11傳感器在家用吸塵器中的
應用234
12.2.12家用電器中常用的部分國
產(chǎn)熱敏電阻235
小結236
思考與練習236
第13章數(shù)字式傳感器技術237
13.1光柵傳感器237
13.1.1光柵的基本知識237
13.1.2莫爾條紋及其測量原理239
13.1.3光柵測量系統(tǒng)241
13.1.4光柵測量系統(tǒng)的應用245
13.2磁柵傳感器246
13.2.1磁柵及其分類246
13.2.2磁頭及其結構247
13.2.3信號處理方式249
13.2.4磁柵傳感器的應用251
13.3數(shù)字編碼器252
13.3.1接觸式碼盤編碼器252
13.3.2光電式編碼器254
13.3.3光電編碼傳感器的應用257
13.4感應同步器258
13.4.1感應同步器的結構258
13.4.2感應同步器的工作原理260
13.4.3數(shù)字位置測量系統(tǒng)261
小結262
習題與思考題263
第14章自動檢測技術的新發(fā)展264
14.1智能傳感器264
14.1.1智能傳感器發(fā)展的歷史背景264
14.1.2智能傳感器的功能與特點264
14.1.3智能傳感器實現(xiàn)的途徑265
14.2虛擬儀器268
14.2.1虛擬儀器的定義268
14.2.2虛擬儀器的應用268
14.2.3虛擬儀器的特點269
14.2.4虛擬儀器的產(chǎn)生269
14.2.5虛擬儀器的分類270
14.2.6虛擬儀器的體系結構270
14.2.7虛擬儀器的發(fā)展趨勢273
14.3微型傳感器273
14.3.1微機電系統(tǒng)（MEMS）273
14.3.2微型傳感器275
14.4網(wǎng)絡傳感器276
14.4.1基于現(xiàn)場總線技術的網(wǎng)絡化
測控系統(tǒng)277
14.4.2面向Internet網(wǎng)絡測控系統(tǒng)278
14.4.3網(wǎng)絡化檢測儀器與系統(tǒng)實例278
14.4.4無線傳感器網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)279
14.5多傳感器數(shù)據(jù)融合281
14.5.1工作原理281
14.5.2多傳感器數(shù)據(jù)融合的意義281
14.5.3融合方法282
14.5.4多傳感器信息融合的實例283
14.6軟測量技術284
小結285
思考與習題286
附錄A思考與練習部分答案287
參考文獻291