傳感器檢測技術(shù)與儀表

第1章緒論1 引言1 1.1傳感器的組成及分類1 1.1.1傳感器簡介1 1.1.2傳感器的組成2 1.1.3傳感器的分類2 1.1.4傳感器的作用與地位3 1.2傳感器的基本特性3 1.2.1傳感器靜(態(tài))特性4 1.2.2傳感器動(dòng)(態(tài))特性6 1.3傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢12 1.4變送器13 1.4.1變送器的概念13 1.4.2變送器的分類14 1.4.3變送器的構(gòu)成14 1.4.4變送器的技術(shù)指標(biāo)15 1.5傳感器的標(biāo)定15 1.5.1靜態(tài)特性標(biāo)定15 1.5.2動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定16 1.6生產(chǎn)生活中的傳感器應(yīng)用實(shí)例17 小結(jié)17 習(xí)題18 第2章檢測技術(shù)基本知識(shí)19 引言19 2.1概述19 2.1.1檢測的定義19 2.1.2檢測技術(shù)20 2.1.3檢測過程20 2.1.4檢測技術(shù)作用20 2.2檢測系統(tǒng)的基本構(gòu)成與分類20 2.2.1檢測系統(tǒng)的基本構(gòu)成20 2.2.2檢測系統(tǒng)的分類21 2.2.3檢測系統(tǒng)實(shí)例23 2.3檢測方法24 2.4常用檢測與轉(zhuǎn)換電路25 2.4.1電橋25 2.4.2放大器29 2.4.3濾波器32 2.4.4V/F變換34 2.4.5V/I變換34 2.4.6調(diào)頻電路36 2.4.7脈沖調(diào)寬型電路37 2.4.8相敏檢波電路38 2.5誤差分析及數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)40 2.5.1誤差的基本概念40 2.5.2誤差的分類及來源41 2.5.3精密度、準(zhǔn)確度、精確度45 2.5.4粗大誤差、系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的處理46 2.5.5多次測量結(jié)果的表達(dá)51 2.5.6測量誤差的合成53 2.5.7測量誤差的分配54 2.5.8有效數(shù)字54 2.5.9數(shù)據(jù)處理實(shí)例55 小結(jié)57 習(xí)題57 第3章溫度檢測58 引言58 3.1溫度檢測的基本知識(shí)58 3.1.1溫標(biāo)59 3.1.2溫度測量儀表的分類60 3.2膨脹式溫度計(jì)61 3.2.1玻璃溫度計(jì)61 3.2.2壓力溫度計(jì)61 3.2.3雙金屬溫度計(jì)62 3.3熱電偶溫度計(jì)63 3.3.1測溫原理63 3.3.2基本定律65 3.3.3熱電偶結(jié)構(gòu)66 3.3.4熱電偶材料66 3.3.5熱電偶冷端溫度的處理方法67 3.4熱電阻溫度計(jì)71 3.5熱電阻材料與結(jié)構(gòu)72 3.5.1熱電阻材料72 3.5.2熱電阻結(jié)構(gòu)75 3.5.3熱電阻阻值測量76 3.6輻射式溫度計(jì)77 3.6.1測溫原理78 3.6.2光學(xué)高溫計(jì)及光電高溫計(jì)80 3.6.3全輻射高溫計(jì)83 3.6.4比色溫度計(jì)85 3.6.5紅外測溫儀86 3.7新型溫度傳感器88 3.7.1半導(dǎo)體PN結(jié)型溫度傳感器88 3.7.2集成溫度傳感器89 3.8溫度傳感器工程應(yīng)用實(shí)例91 3.8.1雙金屬片溫度傳感器在電熨斗中的應(yīng)用91 3.8.2溫度傳感器在汽車中的應(yīng)用92 小結(jié)93 習(xí)題93 第4章壓力傳感器95 引言95 4.1壓力的基本概念95 4.2壓力傳感器的分類、選型與發(fā)展96 4.2.1壓力傳感器分類97 4.2.2壓力傳感器選型97 4.2.3壓力傳感器的誤差與標(biāo)定99 4.2.4壓力傳感器接線方式100 4.2.5壓力傳感器的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域100 4.3應(yīng)變式壓力計(jì)101 4.3.1電阻應(yīng)變片式壓力傳感器101 4.3.2半導(dǎo)體壓阻式壓力傳感器110 4.3.3硅-藍(lán)寶石式壓力傳感器115 4.3.4陶瓷壓力傳感器115 4.4電容式壓力傳感器116 4.5電感式壓力傳感器122 4.5.1變間隙型電感式壓力傳感器122 4.5.2變面積型電感式壓力傳感器122 4.5.3螺管型電感式壓力傳感器122 4.5.4差動(dòng)型電感式壓力傳感器123 4.6壓磁式壓力傳感器124 4.6.1壓磁效應(yīng)124 4.6.2壓磁元件124 4.6.3壓磁式壓力傳感器測量原理125 4.6.4壓磁式壓力傳感器的應(yīng)用126 4.7電勢輸出式壓力傳感器127 4.7.1壓電式壓力傳感器127 4.7.2磁電式壓力傳感器131 4.7.3霍爾式壓力傳感器132 4.8諧振式壓力傳感器136 4.8.1石英晶體諧振式壓力傳感器136 4.8.2微機(jī)械氮化硅諧振梁壓力傳感器138 4.9重載型壓力傳感器139 4.10壓力傳感器工程應(yīng)用實(shí)例139 4.10.1電子秤139 4.10.2汽車衡140 小結(jié)141 習(xí)題141 第5章流量傳感器142 引言142 5.1流量測量的基本概念142 5.1.1流量的定義142 5.1.2流量測量中的基本參數(shù)143 5.1.3流量測量的方法145 5.1.4常見流量計(jì)的分類及特點(diǎn)145 5.2容積式流量計(jì)146 5.2.1容積式流量計(jì)的工作原理147 5.2.2常見的容積式流量計(jì)147 5.2.3容積式流量計(jì)的特點(diǎn)及使用注意事項(xiàng)149 5.3速度式流量計(jì)150 5.3.1渦輪流量計(jì)150 5.3.2渦街流量計(jì)151 5.3.3電磁流量計(jì)155 5.3.4超聲波流量計(jì)156 5.4差壓式流量計(jì)158 5.4.1兩個(gè)流動(dòng)的基本方程158 5.4.2節(jié)流式流量計(jì)159 5.4.3浮子式流量計(jì)164 5.5質(zhì)量流量計(jì)166 5.5.1科里奧利質(zhì)量流量計(jì)166 5.5.2熱式質(zhì)量流量計(jì)168 5.6流量傳感器工程應(yīng)用實(shí)例168 5.6.1電磁流量計(jì)在污水處理中的應(yīng)用168 5.6.2超聲波流量計(jì)在煤氣計(jì)量中的應(yīng)用169 小結(jié)169 習(xí)題170 第6章物位、厚度傳感器171 引言171 6.1物位檢測方法171 6.2差壓式液位計(jì)172 6.2.1差壓式液位計(jì)的工作原理173 6.2.2液位差壓轉(zhuǎn)換裝置173 6.2.3差壓式液位計(jì)的應(yīng)用174 6.2.4差壓式液位計(jì)的特點(diǎn)178 6.3超聲波式物位計(jì)178 6.3.1超聲波式物位計(jì)的工作原理178 6.3.2超聲波式物位計(jì)的特點(diǎn)179 6.3.3超聲波式物位計(jì)的應(yīng)用問題180 6.4射頻導(dǎo)納式液位計(jì)180 6.4.1電容式物位計(jì)的工作原理及應(yīng)用181 6.4.2射頻導(dǎo)納式液位計(jì)的工作原理及應(yīng)用182 6.5射線式物位計(jì)183 6.5.1射線式物位計(jì)的工作原理183 6.5.2放射性物位計(jì)的特點(diǎn)184 6.5.3應(yīng)用問題184 6.6直讀式水位計(jì)186 6.6.1云母水位計(jì)186 6.6.2電接點(diǎn)水位計(jì)187 6.7浮力式液位計(jì)188 6.7.1恒浮力式液位計(jì)188 6.7.2變浮力式液位計(jì)189 6.8物位檢測儀表的選用190 6.9厚度檢測191 小結(jié)194 習(xí)題195 第7章成分分析傳感器196 引言196 7.1氣體成分檢測196 7.1.1熱導(dǎo)式檢測技術(shù)196 7.1.2熱磁式檢測技術(shù)199 7.1.3紅外線式檢測技術(shù)200 7.2水分和濕度檢測202 7.2.1水分和濕度的定義及表示方法202 7.2.2固體濕度的電測法203 7.2.3氣體濕度的電測法204 7.3密度和濃度檢測205 7.3.1密度的電測法205 7.3.2濃度的電測法206 7.4成分分析傳感器工程應(yīng)用實(shí)例208 小結(jié)210 習(xí)題210 第8章光電式傳感器211 引言211 8.1光譜211 8.2光電器件213 8.2.1光敏電阻器213 8.2.2光電池217 8.2.3光電二極管220 8.2.4光電三極管223 8.2.5光電式傳感器的應(yīng)用226 8.3電荷耦合器件229 8.3.1CCD的基本原理229 8.3.2CCD的特性參數(shù)233 8.3.3CCD攝像器件的類型234 8.3.4CCD的應(yīng)用235 8.4光柵式傳感器236 8.4.1光柵的結(jié)構(gòu)及分類236 8.4.2光柵式傳感器的工作原理236 8.5光電式傳感器工程應(yīng)用實(shí)例238 小結(jié)239 習(xí)題240 第9章運(yùn)動(dòng)參數(shù)檢測傳感器241 引言241 9.1位置檢測241 9.1.1開關(guān)類傳感器類型241 9.1.2霍爾開關(guān)傳感器244 9.1.3電感式接近開關(guān)244 9.1.4光電開關(guān)246 9.1.5電容式接近開關(guān)248 9.2位移檢測249 9.2.1電感式位移測量249 9.2.2差動(dòng)變壓器位移計(jì)253 9.2.3光柵位移測量255 9.3磁電感應(yīng)式速度測量256 9.3.1磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理256 9.3.2磁電感應(yīng)式傳感器的測量電路257 9.4電磁脈沖式速度測量257 9.5應(yīng)變式加速度計(jì)258 9.6雷達(dá)測速儀259 9.6.1雷達(dá)原理259 9.6.2雷達(dá)測速儀簡介260 9.7光纖測速261 9.7.1光纖元件261 9.7.2光纖測速儀265 小結(jié)266 習(xí)題266 第10章顯示與記錄儀表267 引言267 10.1顯示儀表267 10.1.1模擬式指示儀表268 10.1.2數(shù)字式顯示儀表270 10.2記錄儀表272 10.2.1直接驅(qū)動(dòng)式記錄儀表273 10.2.2自動(dòng)平衡式記錄儀表275 10.2.3混合式記錄儀表277 10.3顯示儀表與記錄儀表的發(fā)展278 小結(jié)281 習(xí)題281 第11章抗干擾技術(shù)282 引言282 11.1干擾的來源及分類282 11.1.1干擾與噪聲 282 11.1.2干擾的分類282 11.1.3干擾的傳導(dǎo)模式283 11.1.4干擾噪聲的耦合方式284 11.1.5形成干擾的三個(gè)要素285 11.2抑制電磁干擾的基本方法和措施285 11.2.1基本方法285 11.2.2基本措施286 11.3自動(dòng)測試及檢測系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)291 11.3.1硬件抗干擾技術(shù)291 11.3.2軟件抗干擾技術(shù)293 小結(jié)298 習(xí)題298 第12章現(xiàn)代檢測技術(shù)299 引言299 12.1檢測技術(shù)的自動(dòng)化299 12.1.1自動(dòng)檢測系統(tǒng)的構(gòu)成299 12.1.2自動(dòng)檢測系統(tǒng)的工作模式301 12.1.3現(xiàn)代自動(dòng)檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)302 12.1.4現(xiàn)代自動(dòng)檢測技術(shù)的發(fā)展歷程302 12.1.5現(xiàn)代自動(dòng)檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢305 12.2虛擬儀器技術(shù)306 12.2.1虛擬儀器306 12.2.2DAQ虛擬儀器307 12.2.3GPIB虛擬儀器309 12.2.4VXI虛擬儀器310 12.2.5PXI虛擬儀器313 12.2.6虛擬儀器的開發(fā)環(huán)境313 12.2.7網(wǎng)絡(luò)功能與通信316 12.3無損檢測技術(shù)316 12.3.1超聲檢測317 12.3.2磁粉檢測318 12.4智能傳感器技術(shù)320 12.4.1智能傳感器的功能和構(gòu)成320 12.4.2傳感器的智能化 321 12.5傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)324 小結(jié)326 習(xí)題326 附錄A熱電偶與熱電阻的分度表327 參考文獻(xiàn)332