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绪论 1

目录 1

第一章　直接编码式传感器 7

§1.1　增量式编码器 8

一、齿形二次传感器 8

二、带编码的二次传感元件的传感器 10

§1.2　绝对式编码器 13

一、直接二进制绝对式编码器 13

二、格雷码、循环码和V、U、M扫描读出法 16

§1.3　直接编码式传感器的读码技术 21

§1.4　高精度的角位移和角位置测量 22

第二章　直接计数式传感器 24

§2.1　光栅测量的基本原理 27

§2.2　长光栅的莫尔条纹方程 29

一、横向莫尔条纹 31

§2.3　几种莫尔条纹 31

二、光闸莫尔条纹 32

三、游标莫尔条纹 32

四、斜向莫尔条纹 33

§2.4　莫尔条纹和光栅参数与运动间的关系 33

§2.5　圆光栅的莫尔条纹 35

一、径向辐射光栅的莫尔条纹 35

二、切向光栅的莫尔条纹 40

§2.6　柱面光栅 43

§2.7　环形光栅和它的莫尔条纹 46

§2.8　莫尔条纹的质量指标 49

§2.9　光栅光学系统 52

一、计量光栅光学系统对各部分的要求 53

二、光栅光学系统 59

§2.10　相位调制型光学系统 68

一、光栅光学机械扫描式相位调制 69

二、光电元件自扫描式相位调制 71

§2.11　零位光栅 75

§2.12　长光栅测量中的运动辨向和直接四细分 80

§2.13　光栅测量的高倍细分技术 87

一、细分技术概述 87

二、电路细分技术（硬件细分） 89

三、微控制器细分技术（软件细分） 117

第三章　感应同步器 126

§3.1　概述 126

§3.2　感应同步器的工作原理 131

§3.3　感应同步器的结构和分类 136

一、长感应同步器 136

二、圆感应同步器 139

一、鉴相细分法 140

§3.4　感应向步器的辨向和细分电路 140

二、鉴幅细分法 144

第四章　磁栅式传感器 151

§4.1　概述 151

一、磁栅的工作原理和分类 152

二、磁栅数显的特点 153

§4.2　磁栅的结构和录磁原理 153

一、磁栅的一般结构 154

二、磁栅的录磁原理 155

§4.3　磁头与检磁原理 155

一、速度响应式磁头（动态磁头） 155

二、磁通响应式磁头（静态磁头） 156

三、多气隙磁通响应式磁头 157

四、多气隙磁头结构举例 160

五、磁栅信号的检测、处理和显示 162

§5.1　概述 166

第五章　模-数与数-模转换器 166

§5.2　模-数（A-D）和数-模（D-A）转换的基本概念 167

一、A-D转换的基本概念 167

二、A-D转换器的分类 168

三、D-A转换的基本概念 168

四、D-A转换器的主要性能指标 169

§5.3　数-模转换器（D-AC） 170

一、二进制权电阻解码网络的D-AC 170

二、T型电阻解码网络的D-AC 173

三、D-AC的类型与主要特性参数 175

四、集成D-AC 176

§5.4　模-数转换器（A-DC） 178

一、A-DC的分类 178

二、采样、保持、量化和编码 179

三、常用的A-DC 184

四、集成的A-DC及使用时应注意的问题 192

§5.5　A-DC的应用实例 193

第六章　频率式传感器 198

§6.1　振弦式传感器的工作原理和激励方式 198

一、工作原理 198

二、弦振动的激励方式 200

§6.2　振弦式转换元件的特性分析 203

一、振弦的相对灵敏度 203

二、非线性的输出特性 204

三、频率的稳定性 206

§6.3　振筒式传感器 206

一、振筒式传感器的基本结构 206

二、振筒式传感器的工作原理 208

三、测量方法 209

§6.4　电压-频率转换式（V-F）频率传感器 212

一、电压-频率转换的工作原理 213

二、V-F转换的频率式传感器的应用举例 215

§6.5　石英晶体频率式传感器 216

§6.6　热敏电阻温度传感器 219

第七章　电荷耦合图像传感器 222

§7.1 电荷耦合器件的物理基础简介 222

一、稳态时半导体表面载流子的积累、耗尽与反型 222

二、半导体表面的瞬态特性和表面势阱 225

§7.2　CCD的工作过程 227

一、CCD的基本结构及电荷转移原理 227

二、线列CCD图像传感器 229

§7.3　CCD图像传感器的主要性能参数 234

一、灵敏度 234

二、转移效率 235

三、光谱响应特性 235

六、噪声 236

四、调制传递函数 236

五、不均匀性 236

§7.4　CCD图像传感器的应用举例 237

一、微隙和细丝直径的测量 237

二、长度的测量 239

第八章　激光式数字传感器 242

§8.1　激光相位调制式传感器 243

一、工作原理 243

二、干涉条纹的辨向和细分技术 247

三、对光源、接收元件和调整机构的要求 248

四、几种干涉仪简介 249

五、干涉法测长的应用实例 255

§8.2　激光频率调制式传感器 259

§8.3　激光多普勒效应和它的应用 264

参考文献 272