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上篇 信号检测与转换实验技术基础1

第1章 信号检测与转换技术理论基础1

1.1 检测与转换技术基本概念1

1.1.1 检测与转换技术定义1

1.1.2 工业检测技术涉及的内容1

1.1.3 检测与转换技术发展趋势1

1.2 信号分类与特征2

1.2.1 传感器信号分类2

1.2.2 传感器信号特征4

1.3 检测仪表概述8

1.3.1 检测仪表基本组成8

1.3.2 检测仪表功能及性能指标9

1.4 测量误差与数据处理11

1.4.1 测量误差基本知识11

1.4.2 测量误差的检验与消除12

1.5 传感器知识概述15

1.5.1 传感器基本知识15

1.5.2 传感器误差合成15

1.5.3 传感器标定方法16

1.5.4 传感器发展趋势17

本章习题18

第2章 信号检测传感器19

2.1 初级传感器19

2.1.1 压力敏感元件19

2.1.2 温度传感器21

2.1.3 压力传感器24

2.1.4 流量传感器26

2.1.5 物位传感器29

2.2 电阻式传感器31

2.2.1 电位器31

2.2.2 应变电阻传感器32

2.2.3 热电阻传感器35

2.3 变电抗和磁电式传感器37

2.3.1 电容传感器37

2.3.2 电感传感器41

2.3.3 霍尔传感器45

2.4 有源传感器47

2.4.1 热电偶传感器47

2.4.2 压电传感器51

2.4.3 光电传感器55

2.5 数字式传感器58

2.5.1 光栅式传感器58

2.5.2 数字编码器62

2.6 现代传感器65

2.6.1 红外传感器65

2.6.2 光纤传感器67

2.6.3 CCD图像传感器70

2.6.4 超声波传感器74

本章习题76

第3章 传感器信号调理电路78

3.1 干扰一般概述78

3.1.1 基本概念78

3.1.2 干扰的作用方式79

3.1.3 干扰抑制技术81

3.2 放大器电路83

3.2.1 运算放大器83

3.2.2 差动放大器84

3.2.3 隔离放大器88

3.3 移相器电路89

3.4 调制解调电路90

3.4.1 调制解调概述91

3.4.2 调幅及其解调92

3.4.3 包络检波与相敏检波93

3.5 滤波电路95

3.6 振荡电路97

3.6.1 正弦波振荡电路97

3.6.2 RC振荡电路98

3.6.3 LC振荡电路100

3.6.4 石英晶体振荡电路101

3.7 其他常用信号调理电路102

3.7.1 阻抗匹配电路102

3.7.2 谐振电路104

3.7.3 f/V,V/I转换电路105

本章习题106

下篇 信号检测与转换技术实验110

第4章 实验基本要求110

4.1 实验预习110

4.2 实验原理与接线110

4.2.1 实验电源110

4.2.2 实验接线111

4.2.3 实验仪器仪表111

4.3 实验中异常现象的处理111

4.4 实验结束整理111

4.5 实验报告书写要点111

第5章 常规仪器的使用113

5.1 万用表113

5.1.1 万用表的结构113

5.1.2 符号含义113

5.1.3 万用表的性能113

5.1.4 万用表的类型114

5.1.5 万用表的正确使用方法114

5.2 示波器115

5.2.1 示波器工作原理115

5.2.2 使用注意事项118

5.3 信号发生器119

5.3.1 信号源的作用和组成119

5.3.2 信号发生器的分类120

5.3.3 函数信号发生器120

5.4 长度测量器具122

5.4.1 螺旋测微器用途和构造122

5.4.2 螺旋测微器使用原理122

5.4.3 螺旋测微器使用要点123

5.5 传感器系统综合实验仪123

5.5.1 系统硬件构成124

5.5.2 系统软件构成及功能127

第6章 传感器信号检测与转换实验130

6.1 基础性实验130

6.1.1 应变电阻传感器实验130

实验一 金属箔式应变计性能测试实验130

实验二 金属箔式应变计三种桥路性能比较实验131

实验三 金属箔式应变计的温度效应及补偿实验132

实验四 半导体应变计性能测试实验133

实验五 半导体应变计直流半桥测试实验134

实验六 箔式应变计与半导体应变计性能比较实验134

6.1.2 传感器信号调理电路实验135

实验七 移相器电路实验135

实验八 相敏检波电路实验136

实验九 交流电桥实验138

6.1.3 温度传感器实验139

实验十 热电偶传感器实验139

实验十一 热敏电阻实验141

实验十二 基于热电阻传感器的电加热炉温度测试实验142

实验十三 PN结温敏二极管性能测试实验143

6.1.4 电容传感器实验143

实验十 四电容传感器特性测试实验143

6.1.5 电感传感器实验144

实验十五 差动变压器性能测试实验144

实验十六 差动变压器标定实验145

6.1.6 电涡流传感器实验147

实验十七 电涡流传感器特性测试实验147

6.1.7 磁电式传感器实验148

实验十八 霍尔传感器实验148

实验十九 磁电式传感器特性测试实验150

6.1.8 压电式传感器实验150

实验二十 压电加速度传感器性能测试实验150

6.1.9 半导体传感器实验151

实验二十一 MPX扩散硅压阻式传感器实验151

实验二十二 气敏电阻实验152

实验二十三 湿敏电阻实验153

6.1.10 光栅传感器实验154

实验二十四 光栅传感器衍射演示及测距实验154

6.1.11 光电传感器实验154

实验二十五 光敏电阻实验154

实验二十六 红外发光管与光敏三极管实验154

实验二十七 热释电红外传感器实验155

实验二十八 PSD光电位置传感器实验156

实验二十九 CCD图像传感器实验157

6.2 应用设计与创新性实验158

6.2.1 传感器应用实验158

实验三十 振幅测量实验158

实验三十一 位移测量实验160

实验三十二 转速测量实验162

实验三十三 称重实验163

6.2.2 传感器设计与创新实验164

实验三十四 基于光敏电阻报警器电路设计实验164

实验三十五 基于集成霍尔传感器的音乐控制电路设计实验165

实验三十六 基于光电传感器的报警电路设计实验166

实验三十七 基于气敏传感器的报警电路设计实验167

实验三十八 心电信号检测电路设计实验168

实验三十九 传感器多路数据采集、显示设计实验171

实验四十 传感器参数设定及补偿设计实验171

附录1 常用热电阻分度表173

附录2 常用热电偶分度表175

参考文献177