传感器与现代检测技术PDF电子书下载

第1章 传感器与检测技术基本概论 1

1.1传感器的基本概论 1

1.1.1传感器的定义 1

1.1.2传感器的组成 1

1.1.3传感器分类 2

1.1.4传感器技术的发展方向 3

1.2检测技术的基本概论 4

1.2.1检测系统的定义 4

1.2.2检测系统的基本结构和类型 4

1.2.3检测系统的作用 5

1.2.4检测技术的现状与发展 6

1.3传感器与检测系统的基本特性 7

1.3.1传感器的数学模型概述 7

1.3.2检测系统的静态特性与性能指标 8

1.3.3检测系统的动态特性与性能指标 11

1.3.4实现不失真测量的条件 14

第2章 检测系统的误差合成 16

2.1测量误差的基本概念 16

2.1.1测量误差的名词术语 16

2.1.2测量误差的分类 17

2.1.3误差产生的原因 18

2.1.4测量误差的表示方法 18

2.2随机误差及其处理 19

2.2.1随机误差的概率分布 19

2.2.2随机误差的估计 21

2.3系统误差的处理 23

2.3.1系统误差的判别 23

2.3.2减小或消除系统误差的方法 25

2.4测量粗大误差的存在判定准则 27

2.4.1拉依达准则——3σ准则 27

2.4.2格拉布斯准则——Grubbs 27

2.5测量系统的误差计算方法 28

2.5.1测量系统随机误差的计算 28

2.5.2测量系统系统误差的计算 28

2.5.3测量系统总误差的计算 29

2.6测量系统最佳测量方案的确定 30

2.6.1微小误差准则 30

2.6.2确定最佳测量条件 31

2.6.3函数误差的分配 31

第3章 常用传感器的工作原理 32

3.1电阻式传感器 32

3.1.1金属电阻应变片 32

3.1.2半导体应变片 34

3.1.3应变片的命名 34

3.1.4电阻式传感器的测量电路 35

3.1.5电阻式传感器的应用 38

3.2电容式传感器 40

3.2.1电容式传感器的特点 40

3.2.2电容式传感器的工作原理和结构 41

3.2.3电容式传感器测量电路 44

3.2.4电容式传感器应用举例 47

3.3电感式传感器 49

3.3.1自感式传感器 49

3.3.2互感式传感器 51

3.3.3电感式传感器的应用 54

3.4电涡流式传感器 55

3.4.1高频反射涡流式传感器 55

3.4.2低频透射涡流式传感器 56

3.4.3测量电路 57

3.4.4应用举例 58

3.5压电式传感器 59

3.5.1压电效应和压电材料 59

3.5.2压电式传感器等效电路和测量电路 63

3.5.3压电式力传感器的合理使用 65

3.5.4压电式传感器的应用 66

3.6磁电式传感器 68

3.6.1动圈式磁电传感器 68

3.6.2磁阻式磁电传感器 69

3.6.3磁电式传感器的测量电路 70

3.7热电式传感器 70

3.7.1热电偶传感器 70

3.7.2热电阻传感器 79

3.8光电式传感器 85

3.8.1光电效应 85

3.8.2光电导器件 87

3.8.3光生伏特器件 87

3.8.4光电耦合器件 89

3.8.5电荷耦合器件 92

3.8.6光电式传感器的其他应用 94

3.9霍尔式传感器 96

3.9.1霍尔元件 97

3.9.2霍尔集成传感器 102

3.9.3霍尔传感器的应用 104

3.10光纤传感器 107

3.10.1光纤传感器的组成 107

3.10.2光纤传感器的分类 108

3.10.3光纤传感器的工作原理 108

3.10.4光纤传感器的实际应用 110

3.11超声波传感器 113

3.11.1超声检测的物理基础 113

3.11.2超声波传感器原理与结构 115

3.11.3超声波传感器基本应用电路 116

3.12微波传感器 119

3.12.1微波的基本知识 119

3.12.2微波传感器及其分类 119

3.12.3微波传感器的优点与存在问题 120

3.12.4微波传感器的应用 120

3.13红外传感器 123

3.13.1红外传感器 123

3.13.2红外线传感器的应用 124

3.14核辐射传感器 126

3.14.1核辐射基本概念 126

3.14.2核辐射式传感器原理及组成 126

3.14.3辐射式传感器的应用 129

3.15化学传感器 131

3.15.1气敏传感器 131

3.15.2湿敏传感器 135

3.15.3离子敏传感器 139

3.16数字式传感器 142

3.16.1数字式传感器的概述 142

3.16.2编码器 143

3.16.3光栅式传感器 147

3.16.4感应同步器 158

3.16.5磁栅式传感器 162

3.16.6容栅式传感器 166

3.17生物传感器 170

3.17.1生物传感器原理、特点及分类 171

3.17.2几种生物传感器 172

3.18智能式传感器 176

3.18.1智能传感器的特点 177

3.18.2智能传感器的实现 178

3.18.3智能传感器的应用 179

3.18.4智能传感器的设计思路 180

3.19微型传感器 182

3.19.1MEMS技术与微型传感器 182

3.19.2压阻式微型传感器 183

3.19.3电容式微型传感器 189

3.19.4电感式微型传感器 192

3.19.5热敏电阻式微型传感器 193

3.19.6隧道效应式微型传感器 194

3.20模糊传感器 195

3.20.1模糊传感器的概念及特点 195

3.20.2模糊传感器结构 195

3.20.3典型模糊传感器举例 198

3.21网络传感器 200

3.21.1网络传感器的概念 200

3.21.2网络传感器的类型 200

3.21.3基于IEEE1451标准的网络传感器 201

3.21.4网络传感器所在网络的体系结构 206

第4章 常见非电参数的检测方法 207

4.1力、压力和转矩的测量 207

4.1.1力的测量 207

4.1.2压力的测量 212

4.1.3转矩测量 216

4.1.4力、压力和转矩的测量的应用 225

4.2位移、物位和厚度的测量 229

4.2.1位移测量 229

4.2.2物位测量 232

4.2.3厚度测量 238

4.3速度、加速度与振动的测量 238

4.3.1速度的测量 239

4.3.2加速度与振动测量 248

4.4转速的测量 257

4.4.1常用转速传感器 258

4.4.2磁电式传感器数字转速仪测量电路 260

4.4.3霍尔转速测量装置 262

4.5噪声测量 262

4.5.1声测量基础 262

4.5.2噪声的频谱和频带 266

4.5.3噪声的主观评价 268

4.5.4噪声测量的基本原理和常用仪器 271

4.5.5工业噪声测量 272

4.6温度的测量 277

4.6.1温度的概念和测量方法 277

4.6.2接触式温度测量 277

4.6.3非接触式温度测量 280

4.6.4温度传感器的典型应用 282

4.7流量的测量 287

4.7.1流量概述和测量方法 287

4.7.2转速（速度）法测量流量 287

4.7.3差压（力）法测量流量 289

4.7.4频率法测量流量 291

4.7.5时差法流量测量 292

4.8成分量的测量 293

4.8.1湿度传感器的典型应用实例 293

4.8.2气体传感器的典型应用实例 296

4.8.3浓度的测量 299

4.9视觉检测技术 300

4.9.1视觉检测系统组成 300

4.9.2视觉检测系统的应用 303

第5章 微弱信号检测 311

5.1微弱信号检测的基本概念 311

5.1.1何谓微弱信号检测 311

5.1.2噪声的基本性质 311

5.2微弱信号检测方法 317

5.2.1微弱信号的时域检测方法 317

5.2.2微弱信号的频域检测方法 318

5.3微弱信号检测技术 318

5.3.1电容检测 318

5.3.2压阻检测 320

5.3.3压电检测 320

5.3.4隧道检测 321

5.3.5热流式检测 323

5.3.6谐振式检测 324

5.3.7光纤式检测 327

5.3.8混沌检测 329

第6章 检测系统抗干扰技术 334

6.1干扰的分类 334

6.1.1外部干扰 334

6.1.2内部干扰 334

6.2干扰的引入 335

6.2.1串模干扰 336

6.2.2共模干扰 336

6.3干扰的抑制方法 337

6.3.1计算机检测系统的接地 337

6.3.2接地的类型 337

6.3.3隔离与耦合 340

6.3.4布线抗干扰措施 341

6.3.5软件抗干扰措施 342

第7章 测量信号的调理及处理 346

7.1信号调理电路 346

7.1.1信号放大电路 347

7.1.2信号滤波电路 352

7.1.3信号转换电路 366

7.1.4信号的非线性校正与补偿 378

7.1.5调制与解调 387

7.2多传感器信息融合 390

7.2.1信息融合的基本概念 390

7.2.2信息融合的基本原理 392

7.2.3多传感器信息融合的结构及功能模型 392

7.2.4多传感器信息融合算法 394

7.2.5多传感器信息融合技术的应用实例 397

第8章 现代检测系统 401

8.1计算机检测技术 401

8.1.1计算机检测系统概述 401

8.1.2数据的采集与保持 402

8.1.3输入通道的计算机接口技术 405

8.1.4输出通道的计算机接口技术 407

8.1.5计算机检测系统的设计 410

8.1.6计算机检测技术应用实例 413

8.2虚拟仪器 419

8.2.1虚拟仪器的概述 420

8.2.2虚拟仪器的整体设计 423

8.2.3虚拟仪器系统开发环境 423

8.2.4虚拟仪器系统的数据采集实现 454

8.2.5虚拟仪器的综合实例和工程实例 471

8.3网络监控系统 479

8.3.1系统总体分析和规划 480

8.3.2网络监控系统关键技术实现 482

8.4智能检测系统 489

8.4.1智能检测系统的组成 489

8.4.2智能检测系统的分析与设计 491

8.4.3典型智能检测系统举例 493

参考文献 502