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第1章　传感器与检测技术基础1

1.1　传感器的定义、组成及分类1

1.1.1　传感器的定义和组成1

1.1.2　传感器的分类2

1.2　传感器的应用领域和发展趋势3

1.2.1　传感器的应用3

1.2.2　传感器的发展状况4

1.3　传感器的特性5

1.3.1　传感器的静态特性5

1.3.2　传感器的动态特性7

1.4　传感器的标定和校准9

1.4.1　传感器的标定9

1.4.2　传感器的校准9

1.5　测量的一般知识10

1.5.1　测量方法10

1.5.2　测量数据的处理及表述11

1.6　误差理论基础13

1.6.1　误差的定义13

1.6.2　误差的分类14

1.6.3　误差的表示方法14

习题15

第2章 电阻式传感器16

2.1 电阻应变式传感器16

2.1.1 电阻应变片的工作原理16

2.1.2 电阻应变片的主要特性及参数17

2.1.3 电阻应变片的种类18

2.1.4　测量电路20

2.2　压阻式传感器25

2.2.1　半导体的压阻效应与压阻系数25

2.2.2　影响压阻系数的因素26

2.2.3　压阻传感器的测量电路与温度补偿27

2.2.4　压阻传感器举例29

2.3 电位器式传感器31

2.3.1 电位器式传感器的工作原理31

2.3.2 电位器式传感器的输出特性32

2.3.3 电位器式传感器的结构33

2.4 电阻式传感器应用举例33

2.4.1　测力传感器33

2.4.2　压力传感器34

2.4.3　扭矩传感器34

2.4.4 电位器式位移传感器35

习题35

第3章　电容式传感器36

3.1 电容式传感器的工作原理和分类36

3.1.1　变极距型电容传感器36

3.1.2　变面积型电容传感器40

3.1.3　变介质型电容传感器41

3.2 电容式传感器的测量电路42

3.2.1　等效电路42

3.2.2　测量电路43

3.3 电容式传感器的主要性能特点45

3.4 电容式传感器的应用46

3.4.1 电容式加速度传感器47

3.4.2 电容式液位（料位）传感器47

3.4.3 电容式压力传感器48

3.4.4　容栅式传感器49

习题50

第4章　电感式传感器51

4.1 自感式电感传感器51

4.1.1 工作原理51

4.1.2　输出特性52

4.1.3　测量电路53

4.2　差动变压器式传感器55

4.2.1 工作原理55

4.2.2　差动变压器式传感器测量电路56

4.3 电涡流式传感器57

4.3.1　工作原理57

4.3.2 电感传感器的应用57

习题59

第5章　磁电式传感器60

5.1　磁电感应式传感器60

5.1.1　磁电式传感器的工作原理60

5.1.2　动圈式传感器的基本结构和工作原理60

5.1.3　磁阻式传感器的基本结构和工作原理61

5.1.4　磁电感应式传感器的测量电路62

5.2　霍尔式传感器63

5.2.1 霍尔效应63

5.2.2　霍尔元件的基本结构和主要技术参数64

5.2.3　霍尔元件的测量误差及其补偿66

5.2.4　霍尔式传感器的应用69

5.3　感应同步器70

5.3.1 感应同步器的基本结构与工作原理71

5.3.2　感应同步器输出信号的检测72

5.4　磁电式传感器应用举例73

5.4.1 CD-1型振动速度传感器73

5.4.2　磁电感应式转速传感器74

5.4.3　磁电感应式扭矩仪75

习题75

第6章　热电式传感器76

6.1　热电偶76

6.1.1　热电偶的工作原理76

6.1.2　热电偶的基本定律77

6.1.3　热电偶的类型78

6.1.4　热电偶的结构形式80

6.1.5　热电偶冷端的温度补偿81

6.2　热电阻82

6.2.1　金属热电阻传感器82

6.2.2　半导体热敏电阻84

习题84

第7章　光电式传感器85

7.1 光电效应与光电器件85

7.1.1　光电效应及分类85

7.1.2　光电器件86

7.1.3　光电器件的应用91

7.2　光纤传感器92

7.2.1 光纤92

7.2.2　光纤传感器93

7.3　光栅式传感器95

7.3.1　光栅的结构95

7.3.2　光栅的基本工作原理96

7.3.3　光栅式传感器的应用99

7.4　红外线传感器99

7.4.1 红外辐射100

7.4.2　红外传感系统100

7.4.3　热释电型红外线传感器101

7.5　激光传感器102

7.5.1　激光的形成102

7.5.2　激光的特点103

7.5.3　常用的激光器104

7.5.4　激光检测技术的应用104

7.6　光电编码器106

7.6.1　增量式光电编码器107

7.6.2　绝对式光电编码器107

7.6.3　光电编码器的应用109

7.7 光电式传感器及其应用实例111

7.7.1 光电式传感器的应用类型111

7.7.2 应用实例111

习题112

第8章　其他传感器简介114

8.1　气体传感器114

8.1.1　接触燃烧式气体传感器114

8.1.2　半导体式气体传感器116

8.1.3　氧化锆氧气传感器116

8.1.4　气体传感器的应用117

8.2　湿度传感器118

8.2.1　湿度表示法118

8.2.2　湿度传感器的分类及工作原理118

8.2.3　湿度传感器的测量电路119

8.3　微波传感器120

8.3.1　微波传感器及其分类121

8.3.2　微波传感器的结构及工作原理121

8.3.3　微波传感器的应用——微波温度传感器121

8.4　图像传感器122

8.4.1 CCD图像传感器122

8.4.2 CMOS图像传感器124

8.5　生物传感器125

8.5.1　生物传感器的基本原理125

8.5.2 生物传感器的分类125

8.5.3　酶传感器126

8.5.4　微生物传感器126

8.5.5　免疫传感器127

8.6　机器人传感器127

8.6.1 内部检测传感器127

8.6.2　外界检测传感器128

习题130

第9章　传感器信号的处理131

9.1　传感器信号的预处理131

9.1.1 传感器输出信号的特点131

9.1.2　传感器信号的预处理方法131

9.2　传感器信号的放大电路132

9.2.1　高精度、低漂移运算放大器132

9.2.2　高输入阻抗运算放大电路及仪表放大器132

9.2.3　隔离放大器和隔离放大系统133

9.2.4　程控增益放大器134

9.3　信号的调制与解调135

9.3.1　信号调制的概念135

9.3.2 电桥调幅的原理135

9.3.3 电桥调幅波的解调136

9.3.4　应用举例137

9.4　滤波电路137

9.5　传感器信号的非线性校正138

9.5.1　校正曲线的求取138

9.5.2　模拟量的非线性校正139

9.5.3　数字量的非线性校正139

9.6 A/D转换器的选择140

9.6.1 A/D转换器的性能指标140

9.6.2 A/D转换器的选择141

9.7　抗干扰技术141

9.7.1　干扰的来源142

9.7.2　抗电磁干扰技术142

习题145

第10章 自动检测系统设计146

10.1 自动检测技术概述146

10.1.1　检测仪表的组成146

10.1.2　检测仪表的分类146

10.1.3　变送器147

10.2　自动检测系统设计148

10.2.1　传感器的选择148

10.2.2　主计算机选型149

10.2.3　输入、输出通道设计150

10.2.4　软件设计150

10.2.5　计算机检测系统设计的基本步骤151

10.3　基于单片机的自动检测系统设计实例151

10.3.1 电阻炉自动温度控制系统152

10.3.2　转速的实时测量及数据处理155

10.3.3　车载信息系统157

10.4 自动检测系统的可靠性161

10.4.1　可靠性的基本概念162

10.4.2　提高可靠性的措施163

附录一　CSY型传感器试验仪实验指导165

实验一 电阻应变片性能实验165

实验二　差动变面积式电容传感器的应用166

实验三 差动变压器式电感传感器的应用——测位移167

实验四 电涡流式传感器的应用169

实验五　霍尔传感器的应用170

实验六　光纤传感器的应用171

实验七　单臂、半桥、全桥功能比较172

附录二　热电偶分度表175

参考文献178