自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)（第3版）

第1章檢測技術(shù)的基礎(chǔ)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(shù)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(jié)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(yīng)用30
2.2電阻應(yīng)變式傳感器31
2.2.1電阻應(yīng)變片的種類與結(jié)構(gòu)31
2.2.2電阻的應(yīng)變效應(yīng)32
2.2.3應(yīng)變片測試原理33
2.2.4測量電路34
2.3電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用37
2.4壓阻式傳感器41
2.4.1壓阻效應(yīng)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(yīng)用42
2.5氣敏電阻傳感器43
2.6濕敏電阻傳感器46
小結(jié)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(yīng)用64
3.4.1自感式傳感器的應(yīng)用64
3.4.2變壓器式傳感器的應(yīng)用65
3.4.3電渦流式傳感器的應(yīng)用65
小結(jié)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(diào)幅型電路76
4.2.2差動脈沖寬度調(diào)制電路77
4.2.3調(diào)頻型電路79
4.3電容式傳感器的應(yīng)用79
小結(jié)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(jié)構(gòu)及種類86
5.2.1熱電偶材料86
5.2.2熱電偶結(jié)構(gòu)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(jié)104
思考與練習104
第6章光電式傳感器106
6.1光電效應(yīng)及光電器件106
6.1.1光電效應(yīng)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(yīng)用舉例114
6.3.1光敏電阻傳感器的應(yīng)用114
6.3.2光敏晶體管的應(yīng)用115
6.3.3光電池的應(yīng)用116
6.3.4紅外測溫儀117
6.4光電開關(guān)和光電斷續(xù)器118
6.4.1光電開關(guān)118
6.4.2光電斷續(xù)器119
6.5CCD圖像傳感器及應(yīng)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(yīng)用123
小結(jié)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(jié)構(gòu)和主要特性參數(shù)126
7.2.1基本結(jié)構(gòu)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(yīng)用132
小結(jié)134
思考與練習135
第8章壓電式傳感器136
8.1壓電效應(yīng)136
8.1.1石英晶體的壓電效應(yīng)136
8.1.2石英晶體138
8.1.3壓電陶瓷的壓電效應(yīng)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(yīng)用舉例142
小結(jié)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(jié)構(gòu)及種類147
9.1.1光纖傳感器的原理147
9.1.2光纖的結(jié)構(gòu)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(diào)制型光纖傳感器152
9.4.2光強調(diào)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(diào)制型光纖
傳感器155
9.5.2改變光纖相對位置的光強調(diào)
制型光纖傳感器156
9.6光纖傳感器的應(yīng)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(jié)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(jié)194
思考與練習194
第11章檢測裝置的信號處理及接口技術(shù)196
11.1信號的放大與隔離技術(shù)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(shù)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(zhuǎn)換器及其與單片機的
接口203
11.4信號的非線性補償技術(shù)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(jié)212
思考與練習213
第12章自動檢測技術(shù)的綜合應(yīng)用214
12.1傳感器的選用原則214
12.2綜合應(yīng)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(yīng)用220
12.2.4傳感器在空氣污染監(jiān)測中的
應(yīng)用226
12.2.5IC卡智能水表的應(yīng)用227
12.2.6傳感器在全自動洗衣機中的
應(yīng)用229
12.2.7傳感器在電冰箱中的應(yīng)用229
12.2.8傳感器在空調(diào)器中的應(yīng)用231
12.2.9傳感器在廚具中的應(yīng)用23212.2.10傳感器在燃氣熱水器中的
應(yīng)用233
12.2.11傳感器在家用吸塵器中的
應(yīng)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(jié)236
思考與練習236
第13章數(shù)字式傳感器技術(shù)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(yīng)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(jié)構(gòu)247
13.2.3信號處理方式249
13.2.4磁柵傳感器的應(yīng)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(yīng)用257
13.4感應(yīng)同步器258
13.4.1感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)258
13.4.2感應(yīng)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(jié)262
習題與思考題263
第14章自動檢測技術(shù)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(luò)傳感器276
14.4.1基于現(xiàn)場總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化
測控系統(tǒng)277
14.4.2面向Internet網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)278
14.4.3網(wǎng)絡(luò)化檢測儀器與系統(tǒng)實例278
14.4.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shù)284
小結(jié)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