传感器与自动检测技术

第1章  传感器与检测技术基础知识                     1
  1.1   传感器基础知识                     1
    1.1.1  传感器的组成与分类                     1
    1.1.2  传感器的基本特性                     1
  1.2    检测技术基础知识                     5
    1.2.1  检测系统的组成与功能                     5
    1.2.2  测量的方法                     5
    1.2.3  测量误差的分类                     6
    1.2.4  测量误差的表示方法                     7
    1.2.5  测量误差的处理                     8
  1.3  检测系统中的弹性敏感元件                     10
    1.3.1  弹性敏感元件的基本特性                     10
    1.3.2  弹性敏感元件的形式及应用范围                     10
  1.4  传感器的标定与选择                     14
    1.4.1  传感器的标定与校准                     14
    1.4.2  传感器的选择                     14
  本章小结                     15
  思考题与习题                     16
第2章  变阻抗式传感器                     17
  2.1  自感式传感器                    17
    2.1.1  自感式传感器的工作原理                     17
    2.1.2  自感式传感器的结构类型及特性                     18
    2.1.3  自感式传感器的测量转换电路                     19
    2.1.4  自感式传感器的应用                     21
  2.2  差动变压器                     23
    2.2.1  差动变压器的工作原理及输出特性                     23
    2.2.2  差动变压器的基本特性                     25
    2.2.3  差动变压器的测量转换电路                     25
    2.2.4  差动变压器的应用                     26
    2.2.5  差动变压器的应用实例                     28
    2.2.6  差动螺管式电感传感器位移测量实验                     31
  2.3  电涡流式传感器                     32
    2.3.1  电涡流式传感器的工作原理                     32
    2.3.2  电涡流式传感器的结构类型及特性                     33
    2.3.3  电涡流式传感器的测量转换电路                     35
    2.3.4  电涡流式传感器的应用                     36
    2.3.5  电涡流式传感器的应用实例                     38
    2.3.6  电涡流式传感器的振幅测量实验                     39
  2.4  电容式传感器                     39
    2.4.1  电容式传感器的工作原理                     40
    2.4.2  电容式传感器的结构类型及特性                     40
    2.4.3  电容式传感器的测量转换电路                     42
    2.4.4  电容式传感器的应用                     44
    2.4.5  电容式传感器的应用实例                     46
    2.4.6  电容式传感器的特性                     47
  本章小结                     48
  思考题与习题                     48
第3章    电阻式传感器                     50
  3.1  应变式传感器                     50
    3.1.1  应变式传感器的工作原理                     50
    3.1.2  应变片的结构类型及特性                     51
    3.1.3  应变式传感器的测量转换电路                     52
    3.1.4  应变式传感器的使用注意事项                     53
    3.1.5  应变式传感器的应用                     54
    3.1.6  应变式传感器的应用实例                     55
    3.1.7  金属箔式应变片单臂电桥实验                     57
  3.2  压阻式传感器                     58
    3.2.1  压阻式传感器的工作原理                     58
    3.2.2  压阻式传感器的结构与特性                     59
    3.2.3  压阻式传感器的测量转换电路                     60
    3.2.4  压阻式传感器的温度补偿                     61
    3.2.5  压阻式传感器的应用                     62
    3.2.6  压阻式传感器的应用实例                     63
    3.2.7  扩散硅压阻式压力传感器实验                     65
  本章小结                     66
  思考题与习题                     66
第4章  热电式传感器                     67
  4.1  热电阻式传感器                     67
    4.1.1  常用热电阻                     67
    4.1.2  热电阻传感器的测量电路和应用                     69
    4.1.3  热电阻传感器的应用实例                     69
    4.1.4  热敏电阻                     70
    4.1.5  热敏电阻传感器的应用                     71
    4.1.6  热敏电阻传感器的应用实例                     72
    4.1.7  热敏式传感器测温度                     73
  4.2  热电偶传感器                     74
    4.2.1  热电偶传感器的工作原理                     74
    4.2.2  热电偶的结构形式与材料                     76
    4.2.3  热电偶的冷端补偿                     78
    4.2.4  热电偶测温电路                     80
    4.2.5  热电偶传感器的应用实例                     80
    4.2.6  热电偶测温实验                     81
  4.3  PN结温度传感器                     82
    4.3.1  PN结温度传感器的工作原理                     82
    4.3.2  PN结温度传感器的应用                     83
    4.3.5  PN结温度传感器的应用实例                     84
    4.3.6  PN结集成温度传感器测温实验                     87
  本章小结                     88
  思考题与习题                     88
第5章  光电式传感器                     89
  5.1  光电效应与光电元件                     89
    5.1.1  光电效应                     89
    5.2.2  光电元件                     90
    5.2.3  光电传感器的应用实例                     96
    5.2.4  光敏电阻特性实验                     97
  5.2  光纤传感器                     97
    5.2.1  光纤及其传光原理                     98
    5.2.2  光纤传感器的组成及分类                     100
    5.2.2  光纤式传感器应用技术                     101
    5.2.3  光纤位移传感器——位移测量                     104
  5.3  激光传感器                     106
    5.3.1  激光的本质                     106
    5.3.2  激光的形成                     107
    5.3.3  激光的特点                     108
    5.3.4  激光器的种类                     109
    5.3.5  激光传感器的应用                     110
  5.4  图像传感器                     112
    5.4.1  CCD图像传感器                     112
    5.4.2  CMOS图像传感器                     117
    5.4.3  CCD摄像法的应用——莫尔条纹计数                     121
  本章小结                     122
  思考题与习题                     122
第6章  电动势传感器                     123
  6.1  压电式传感器                     123
    6.1.1  压电式传感器的工作原理                     123
    6.1.2  压电式传感器及其等效电路                     126
    6.1.3  压电式传感器的测量电路                     128
    6.1.4  压电式传感器的应用                     130
    6.1.5  压电加速度传感器特性实验                     133
  6.2  霍尔传感器                     134
    6.2.1  霍尔元件的基本工作原理                     134
    6.2.2  霍尔元件的测量电路和误差分析                     136
    6.2.3  霍尔元件的使用                     137
    6.2.4  霍尔元件的应用                     140
    6.2.5  霍尔传感器的直流激励特性                     143
  本章小结                     144
  思考题与习题                     144
第7章  环境量检测传感器                     145
  7.1  气敏传感器                     145
    7.1.1  气敏传感器的类型与特性                     145
    7.1.2  气敏传感器的工作原理                     146
    7.1.3  气敏传感器的应用技术                     148
    7.1.4  气敏传感器的选择                     150
    7.1.5  气敏传感器的应用实例                     150
    7.1.6  气敏传感器的实验                     152
  7.2  湿度传感器                     153
    7.2.1  湿度的定义及湿度传感器的特性                     153
    7.2.2  湿度传感器的工作原理                     154
    7.2.3  湿度传感器的应用技术                     155
    7.2.4  湿度传感器的选择                     156
    7.2.5  湿度传感器的应用实例                     157
    7.2.6  湿度传感器的实验                     159
  本章小结                     160
  思考题与习题                     160
第8章  数字式传感器                     161
  8.1  光栅传感器                     161
    8.1.1  光栅传感器的类型与特性                     161
    8.1.2  光栅的结构与测量原理                     161
    8.1.3  光栅传感器应用技术                     163
    8.1.4  光栅传感器的选择                     166
    8.1.5  光栅传感器的应用实例                     166
    8.1.6  光栅传感器——莫尔条纹原理实验                     167
  8.2  磁栅传感器                     168
    8.2.1  磁栅传感器及特性                     168
    8.2.2  磁栅的结构与工作原理                     168
    8.2.3  磁栅传感器应用技术                     171
    8.2.4  磁栅传感器的应用实例                     172
  8.3  光电编码器                     173
    8.3.1  光电编码器的分类及其特性                     173
    8.3.2  光电编码器的工作原理                     173
    8.3.3  光电编码器的应用技术                     175
    8.3.4  光电编码器的选择                     177
    8.3.5  光电编码器的应用实例                     177
  8.4  感应同步器                     179
    8.4.1  感应同步器及其特性                     179
    8.4.2  感应同步器的结构与工作原理                     180
    8.4.3  感应同步器的应用技术                     184
    8.4.4  感应同步器的应用实例                     187
  本章小结                     188
  思考题与习题                     188
第9章  新型传感器                     189
  9.1  机器人传感器                     189
    9.1.1  机器人传感器的分类                     189
    9.1.2  常用的机器人传感器                     190
    9.1.3  机器人传感器的应用                     196
  9.2  生物传感器                     198
    9.2.1  生物传感器的分类                     198
    9.2.2  常用的生物传感器                     198
    9.2.3  生物传感器的应用                     200
  本章小结                     202
  思考题与习题                     203
第10章  检测系统的信号处理技术                     204
  10.1  信号处理技术                     204
    10.1.1  传感器信号的预处理                     204
    10.1.2  信号放大技术                     206
  10.2  干扰抑制技术                     209
    10.2.1  干扰的来源                     209
    10.2.2  信噪比和电磁兼容性                     210
    10.2.3  电磁干扰的途径                     211
    10.2.4  抑制电磁干扰的基本措施                     212
    10.2.5  抗电磁干扰技术（电磁兼容控制技术）                     213
  10.3  传感器的非线性补偿                     217
    10.3.1  非线性补偿环节特性的获取方法                     217
    10.3.2  非线性补偿环节的实现方法                     218
  本章小结                     221
  思考题与习题                     222
第11章  传感器的综合应用                     223
  11.1  传感器在家用电器中的应用                     223
    11.1.1  洗衣机中所用的传感器                     223
    11.1.2  控制燃烧过程的传感器                     228
    11.1.3  小型家电中的传感器                     229
  11.2  传感器在汽车工业中的应用                     229
    11.2.1  曲轴转角及转速传感器                     230
    11.2.2  车速传感器                     231
    11.2.3  液位传感器                     232
    11.2.4  空气流量传感器                     233
    11.2.5  温度传感器                     235
    11.2.6  汽车用压力传感器                     235
    11.2.7  爆燃传感器                     236
  本章小结                     237
  思考题与习题                     237
第12章  单元实训指导                     238
  12.1  液体点滴速度监控装置                     238
  12.2  自动抽水系统                     241
  12.3  电风扇温控开关电路                     243
  12.4  简易数字式血压计                     244
  本章小结                     245
  思考题与习题                     245
附录                     246
  附录1  几种常用传感器性能比较                     246
  附录2  工业热电阻分度表                     247
  附录3  镍-镍硅（镍铝）K型热电偶分度表                     249
  附录4  铂铑10-铂热电偶分度表                     251

参考文献                     256