检测技术基础PDF电子书下载

第1章　检测技术与测试系统 1

1.1　检测技术概述 1

1.1.1　检测技术的作用和任务 1

1.1.2　检测技术的发展趋势 2

1.1.3　传感器的发展动态 5

1.2　信号分析基本知识 8

1.2.1　信号的基本概念 9

1.2.2　连续时间信号变换与频谱 13

1.2.3　连续时间信号的采样 16

1.3　测试系统的基本结构与类型 17

1.3.1　测试系统的基本结构 17

1.3.2　测试系统的标准接口型 19

1.3.3　测试系统的闭环控制型 20

1.4　测试系统的基本特性 21

1.4.1　测试系统的静态特性 21

1.4.2　测试系统动态特性的数学描述 23

1.4.3　典型系统的动态特性 25

1.4.4　测试系统的动态误差 30

1.5　线性系统的性质与理想测试系统 32

1.5.1　线性系统的性质 32

1.5.2　理想系统含义及其条件 33

本章小结 34

习题 35

第2章　测试系统的基本电路 37

2.1　运算放大器概述 37

2.1.1　运算放大器的符号与封装 37

2.1.2　理想运算放大器 38

2.2　基本运算电路 39

2.2.1 比例运算电路 39

2.2.2　加法运算电路 40

2.2.3　减法器与积分器 41

2.2.4　有源T型网络比例器 43

2.2.5　指数与对数运算电路 44

2.2.6　乘法与除法运算电路 44

2.3　信号放大电路 45

2.3.1 集成仪表放大器 46

2.3.2　电桥放大器 48

2.3.3　程控增益放大器 49

2.3.4　电荷放大器 51

2.3.5　隔离放大器 53

2.4　有源滤波器 56

2.4.1 滤波器的基础知识 56

2.4.2　RC有源滤波器 57

2.5　电压／电流转换电路 60

本章小结 61

习题 62

第3章　温度与湿度测量 63

3.1 温度传感器类型与测温范围 63

3.2　热电阻温度传感器及其温度测量电路 64

3.2.1　常用热电阻及其主要性能 65

3.2.2　热电阻的测温误差及引线误差的消除 67

3.2.3　热电阻温度传感器的基本测量电路 68

3.3　热电偶传感器及其温度测量电路 71

3.3.1　热电偶测温原理 71

3.3.2　常用热电偶结构、材料及种类 73

3.3.3　冷端温度的影响及其消除 75

3.3.4　热电偶传感器的基本测温电路 78

3.4　智能集成温度传感器及其应用 79

3.4.1　智能集成温度传感器概述 80

3.4.2　典型智能集成温度传感器及其应用 81

3.4.3 基于MAX6675和K型热电偶的高精度智能测温系统 89

3.5　湿度传感器及其测量电路 92

3.5.1　湿度传感器的类型及性能 92

3.5.2　基于湿敏电阻的相对湿度测量电路 94

3.5.3　基于湿敏电容的相对湿度测量电路 96

3.5.4　SHT11/15型单片智能湿度／温度传感器及其应用 98

本章小结 102

习题 103

第4章　气体与烟雾测量 106

4.1　气体传感器概况 106

4.1.1 气体传感器的基本概念 106

4.1.2　几种气体检测传感器简介 108

4.2　可燃性气体浓度检测电路 110

4.2.1 接触燃烧式传感器的基本结构和工作原理 110

4.2.2 电桥接触燃烧式气敏元件的检测电路 111

4.2.3　使用U257B驱动数码管的气体浓度检测电路 112

4.2.4　采用QM-N2型气敏元件构成的可燃性气体报警电路 113

4.3　毒性气体检测电路 114

4.3.1 基于接触燃烧式传感器检测一氧化碳 114

4.3.2　恒电位电解式传感器及其毒气检测电路 115

4.4　烟雾报警器电路 116

4.4.1 采用直热式气体传感器TGS109构成的气体烟雾报警电路 116

4.4.2 采用TGS202气体传感器构成的气体烟雾报警器电路 117

4.4.3 采用QM-N5型气体半导体传感器的家用报警系统 118

4.4.4　可燃性气体、毒性气体两用检测电路 119

4.5　酒精与氢气检测电路 120

4.5.1　简易酒精测试器 120

4.5.2　氢气浓度计 120

本章小结 121

习题 122

第5章　位移与位置测量 123

5.1 电感式位移传感器及其应用电路 123

5.1.1 自感式位移传感器及其测量电路 123

5.1.2　差动变压器式传感器及其测量电路 125

5.2 电容式传感器的位移与物位置测量电路 128

5.2.1　电容传感器 128

5.2.2　电容传感器的测量电路 130

5.2.3　电容传感器位置测量举例 133

5.3　霍尔传感器的位移测量电路 137

5.3.1 霍尔传感器的工作原理 138

5.3.2　霍尔元件的连接方式与输出电路 141

5.3.3　霍尔元件的温度补偿电路 143

5.3.4 不等位电势的产生与补偿 144

5.3.5　基于霍尔传感器的位移测量电路 146

5.4　光位置传感器及其测量电路 150

5.4.1　光位置传感器 150

5.4.2　基于一维PSD的距离测量电路 151

本章小结 154

习题 155

第6章　速度、加速度测量 157

6.1　速度传感器的类型 157

6.2　风速传感器及其测量电路 158

6.2.1 热敏电阻式风速传感器的测量电路 158

6.2.2　热线式风速传感器的应用电路 159

6.2.3　离子式风速传感器及其测量电路 160

6.3　液体流速传感器及其实用电路 162

6.3.1 萨沃纽斯液体流速传感器及其测量电路 163

6.3.2 电阻式旋桨流速传感器及其测量电路 164

6.3.3　光电式流速传感器及其测量电路 165

6.4　压电式加速度传感器与测量电路 165

6.4.1　压电效应与压电材料 166

6.4.2　压电式加速度传感器 167

6.4.3　压电式加速度传感器的测量电路 170

6.5 光电式转速传感器与测量电路 173

6.5.1　光电式转速传感器 173

6.5.2　光电数字转速表 173

本章小结 175

习题 176

第7章　力、压力测量 178

7.1　应变片压力传感器及其测量电路 178

7.1.1　应变片压力传感器 178

7.1.2　应变片压力传感器的变换电路 181

7.1.3　应变片压力传感器的测量电路设计 185

7.1.4　半导体应变片压力传感器测量电路的设计 188

7.1.5　应变片压力传感器实用检测电路 190

7.2　压阻式压力传感器及其典型应用电路 192

7.2.1　压阻式压力传感器 193

7.2.2　典型测量电路 196

7.3　振动式压力传感器的测量电路设计 200

7.3.1 振弦式压力传感器及其测量电路 201

7.3.2 谐振膜压力传感器及其测量电路 202

7.3.3 石英谐振式压力测量系统 204

7.3.4 音叉振子压力传感器及其测量电路 204

7.4 利用差动变压器测量压差 206

本章小结 207

习题 208

第8章　物体探伤与缺陷测量 209

8.1　红外传感器及其探伤测量电路 209

8.1.1　红外光的基本特点 209

8.1.2　红外传感器的工作原理与基本参数 210

8.1.3　红外探伤检测举例 212

8.2　超声波探伤传感器与检测电路 214

8.2.1 超声波的基本特性 214

8.2.2　超声波传感器 216

8.2.3　超声波诊断仪的工作原理 218

8.2.4 超声波探伤金属材料的检测电路 221

8.2.5　超声波物体探测电路 224

8.3　声发射传感器与探伤检测电路 226

8.3.1　声发射及其效应 226

8.3.2　声发射（AE）传感器探伤检测电路 229

8.3.3　声发射检测方法的优点 230

本章小结 231

习题 232

第9章 电量与流量测量 233

9.1 电压的测量 233

9.1.1 峰值电压的测量 233

9.1.2 电平（分贝）的测量 235

9.1.3　脉冲电压的测量 236

9.2　基于霍尔传感器的直流电流检测电路的设计 237

9.2.1 UGN-3501M霍尔传感器及其线性度分析 237

9.2.2 直流电流检测电路的设计 239

9.3　涡轮流量传感器及其应用电路 240

9.3.1 涡轮流量传感器工作原理 240

9.3.2　涡轮流量计电路设计 241

9.4　热气流控制器电路 242

9.5　孔板流量传感器及其应用电路 246

9.5.1 孔板流量传感器的工作原理 246

9.5.2　压差流量计电路 246

本章小结 248

习题 248

第10章　光电测控电路 250

10.1 概述 250

10.2 光敏晶体管和光敏电阻 251

10.2.1　光敏晶体管 251

10.2.2 光敏电阻 256

10.3　光电耦合器及其开关电路 258

10.3.1　光电耦合器的工作原理 258

10.3.2 光电耦合器的特性与实用技术 259

10.3.3 由光电耦合器组成的开关电路 261

10.4　光电测控的应用举例 264

10.4.1 光电传感器应用的几种基本形式 264

10.4.2　辐射型测温电路 265

10.4.3　烟尘浊度监测仪 266

10.4.4　声控光敏延时开关电路 266

10.4.5 光电输液监测器的设计 267

10.4.6　光电耦合器缺相保护电路 269

10.5　光电池及其应用 270

10.5.1 光电池 270

10.5.2　光电池的应用 272

本章小结 274

习题 275

第11章　软测量与虚拟仪器测量技术 277

11.1　软测量技术的基本概念 277

11.1.1　辅助变量的选取 277

11.1.2　测量数据的处理 278

11.1.3　软测量模型的建立 279

11.1.4 软测量模型的在线校正 280

11.1.5　软测量的工业应用 280

11.2　虚拟仪器简介 281

11.2.1 概述 281

11.2.2 LabVIEW的组成和运行环境 282

11.2.3 LabVIEW的窗口工具栏 284

11.3　基于虚拟仪器的软测量举例 285

11.3.1 基于VI测量开关电源谐波信号 286

11.3.2 基于相关估计辨识传感器输出微弱信号中的工频噪声 289

11.3.3　语音信号的短时分形维数模糊控制滤波 292

11.4 微波双口网络S参数的精密测量 296

本章小结 301

习题 302

第12章　检测技术实训 304

实训1 金属箔式应变片的研究 304

实训2 金属箔式应变片构成的交流全桥与应用（综合性实训） 307

实训3　MPX压力传感器的性能测量 310

实训4　热电偶测温与标定 311

实训5　温度传感器与温度测试（综合性实训） 314

实训6 HT7500型高精度数字体温计设计（综合性实训） 317

实训7　基于电容式传感器测量位移 321

实训8 差动变压器的性能测量与应用（综合性实训） 322

实训9 电涡流传感器与应用（综合性实训） 327

实训10　霍尔式传感器的交、直流激励测量位移 330

实训11　酒精浓度测试器（综合性实训） 332

实训12　湿度的测试 333

实训13　光敏电阻和光敏管 334

实训14 光电传感器（对射型）测速电路的设计 335

实训15　声控光敏延时照明开关电路的设计（设计性实训） 336

实训16　光纤传感器的位移和转速测量（综合性实训） 337

实训17　色差／V传感器的测试 339

附录A　CJS-1传感器与自动检测实验装置使用说明 341

附录B　CSY2001B型实验台简介 345

参考文献 348