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第1章 绪论 1

1.1 现代检测技术概述 1

1.2 传感器概述 2

1.2.1 传感器的概念 2

1.2.2 传感器的组成 3

1.2.3 传感器的分类 3

1.2.4 传感器的发展趋势 5

1.3 现代检测系统 6

1.3.1 基本结构 6

1.3.2 应用类型 7

1.4 检测技术的发展趋势 10

1.4.1 检测仪器与计算机技术的集成 10

1.4.2 软测量技术 11

1.4.3 模糊传感器 12

1.5 检测理论发展展望 13

第2章 检测装置基本特性 15

2.1 线性检测系统概述 15

2.2 检测系统的静态特性 17

2.2.1 静态特性参数 17

2.2.2 静态特性的性能指标 18

2.2.3 检测装置的标定 22

2.3 检测装置的动态特性 22

2.3.1 微分方程 22

2.3.2 传递函数 22

2.3.3 频率（响应）特性 23

2.4 不失真测量条件和装置组建 23

2.4.1 输出信号的失真 24

2.4.2 不失真测量的条件 24

2.4.3 检测装置的组建 25

2.5 检测装置基本特性测试和性能评价 27

2.5.1 常见装置的数学模型 27

2.5.2 静态特性的测试 31

2.5.3 动态特性的测试 31

思考题与习题 33

第3章 电参量检测装置 35

3.1 电阻式传感器 35

3.1.1 电阻应变式传感器 35

3.1.2 压阻式传感器 42

3.1.3 热电阻式传感器 45

3.1.4 光敏电阻 49

3.2 电感式传感器 52

3.2.1 自感式传感器 52

3.2.2 互感式传感器 58

3.2.3 电涡流式传感器 65

3.3 电容式传感器 72

3.3.1 电容式传感器结构与工作原理 72

3.3.2 电容式传感器的等效电路 75

3.3.3 电容式传感器的测量电路 76

3.3.4 电容式传感器的应用 81

思考题与习题 83

第4章 电能量检测装置 84

4.1 热电偶传感器 84

4.1.1 热电偶测温原理 84

4.1.2 热电偶的基本定律 86

4.1.3 热电偶的冷端处理和补偿 87

4.1.4 热电偶的实用测温电路 89

4.2 压电式传感器 92

4.2.1 压电式传感器的工作原理 92

4.2.2 压电元件的等效电路及连接方式 94

4.2.3 压电式传感器的测量电路 95

4.2.4 压电式传感器的应用 97

4.3 磁电式传感器 98

4.3.1 磁电感应式传感器 99

4.3.2 霍尔传感器 102

4.4 光电池 108

4.4.1 光电池的结构和工作原理 108

4.4.2 光电池的基本特性 109

4.4.3 光电池的应用 111

思考题与习题 112

第5章 数字检测装置 114

5.1 角度数字编码器 114

5.1.1 绝对式角度数字编码器 114

5.1.2 增量式角度数字编码器 116

5.2 光栅传感器 117

5.2.1 光栅的结构和工作原理 117

5.2.2 辨向原理与细分技术 120

5.2.3 光栅传感器的应用 121

5.3 感应同步器 122

5.3.1 感应同步器的基本结构 122

5.3.2 感应同步器工作原理 123

5.3.3 信号处理方式 124

5.3.4 感应同步器的应用 124

5.4 磁栅式传感器 126

5.4.1 磁栅式传感器工作原理 126

5.4.2 信号处理及检测电路 128

5.4.3 磁栅式传感器的应用 129

5.5 容栅式传感器 129

5.5.1 容栅式传感器结构及工作原理 129

5.5.2 容栅式传感器的特点 131

5.5.3 容栅式传感器信号处理方式 131

5.5.4 容栅式传感器的应用 133

思考题与习题 133

第6章 现代检测装置 135

6.1 CCD图像传感器 135

6.1.1 CCD的结构及工作原理 135

6.1.2 CCD图像传感器的特性参数 137

6.1.3 CCD图像传感器的应用 138

6.2 光纤传感器 140

6.2.1 光纤 140

6.2.2 光纤传感器的组成 141

6.2.3 光纤传感器分类 142

6.2.4 光纤传感器的工作原理 143

6.2.5 光纤传感器的应用 144

6.3 红外传感器 146

6.3.1 工作原理 146

6.3.2 红外传感器的应用 148

6.4 超声波传感器 149

6.4.1 超声检测的物理基础 150

6.4.2 超声波传感器原理 151

6.4.3 超声波传感器应用 152

6.5 核辐射传感器 154

6.5.1 核辐射传感器的物理基础 154

6.5.2 核辐射传感器 155

6.5.3 核辐射传感器的应用 157

6.6 微型传感器 159

6.6.1 MEMS技术与微型传感器 159

6.6.2 硅电容式集成压力传感器 160

6.6.3 压阻式微型流量传感器 161

6.6.4 电感式微型传感器 162

思考题与习题 163

第7章 测量误差分析 164

7.1 测量误差的基本概念 164

7.1.1 测量误差及研究的意义和内容 164

7.1.2 测量误差的来源 165

7.1.3 主要的名词术语 165

7.1.4 测量误差表示方法 166

7.1.5 测量误差的分类 168

7.1.6 测量不确定度与置信概率 169

7.1.7 测量误差与测量不确定度的关系 170

7.1.8 误差公理及测量结果的报告 170

7.2 随机误差的处理 171

7.2.1 随机误差的特征和概率分布 171

7.2.2 算术平均值和剩余误差（残余误差） 172

7.2.3 随机误差的方差和标准差 173

7.2.4 测量的极限误差 175

7.2.5 不等精度直接测量的数据处理 176

7.3 系统误差的分析 177

7.3.1 系统误差的性质及分类 177

7.3.2 系统误差的判别 177

7.3.3 系统误差的消除与削弱 179

7.4 粗大误差的剔除 180

7.4.1 莱以特准则 180

7.4.2 格拉布斯准测 181

7.5 误差合成与误差分配 183

7.5.1 随机误差合成 183

7.5.2 系统误差合成 184

7.5.3 系统误差与随机误差合成 184

7.5.4 误差分配 185

7.6 测量不确定度评定 186

7.6.1 不确定度评定步骤 186

7.6.2 不确定度A类评定和B类评定 186

7.6.3 合成不确定度与扩展不确定度评定 189

7.6.4 测量不确定度评定应用举例 190

7.7 数据处理的基本方法 192

7.7.1 有效数字和数据舍入规则 192

7.7.2 最小二乘法原理及应用 193

7.7.3 测量数据处理举例 194

思考题与习题 199

第8章 测量信号调理 201

8.1 信号放大 201

8.1.1 仪表放大器 201

8.1.2 隔离放大器 203

8.1.3 可变增益放大器 205

8.2 信号滤波 206

8.2.1 概述 206

8.2.2 RC有源滤波电路 209

8.2.3 无源滤波电路 218

8.3 信号变换 221

8.3.1 电压-电流变换 221

8.3.2 电压-频率变换 223

思考题与习题 226

第9章 测量信号处理 227

9.1 信号的基本概念 227

9.1.1 信号的描述与分类 227

9.1.2 常见的连续时间信号 230

9.1.3 常见的离散时间信号 234

9.1.4 信号的分解与合成 237

9.2 线性系统理论 240

9.2.1 连续时间系统 240

9.2.2 离散时间系统 240

9.2.3 线性时不变系统的性质 240

9.2.4 连续时间LTI系统的响应与卷积积分 242

9.2.5 离散时间LTI系统的响应与卷积和 244

9.3 连续时间信号的傅里叶变换 245

9.3.1 周期信号的傅里叶级数分析 245

9.3.2 连续时间非周期信号的频谱分析与傅里叶变换 248

9.3.3 傅里叶变换的基本性质 251

9.3.4 周期信号的傅里叶变换 254

9.4 采样与量化 255

9.4.1 采样信号的傅里叶变换 255

9.4.2 采样定理 258

9.4.3 量化 260

9.5 离散时间信号的傅里叶变换 260

9.5.1 离散傅里叶变换 260

9.5.2 快速傅里叶变换 262

9.5.3 基于DFT算法的频谱分析讨论 262

9.5.4 离散傅里叶变换的性质 263

9.6 信号的时域分析 264

9.6.1 信号预处理 264

9.6.2 时域波形分析 267

9.6.3 时域平均 268

9.6.4 相关分析 269

9.6.5 概率密度函数与概率分布 271

思考题与习题 272

第10章 现代检测系统及应用 274

10.1 虚拟仪器技术 274

10.1.1 虚拟仪器概述 274

10.1.2 虚拟仪器的构成 275

10.1.3 虚拟仪器的软件开发平台 278

10.2 现场总线仪表 281

10.2.1 概述 281

10.2.2 CAN总线系统 283

10.2.3 FF总线系统 286

10.2.4 工业以太网技术 288

10.3 无线传感器网络 292

10.3.1 无线传感器网络的概念 292

10.3.2 ZigBee技术 293

10.3.3 ZigBee技术在无线传感器网络中的应用 296

10.4 检测系统的智能化和网络化技术 299

10.4.1 检测技术的发展趋势 299

10.4.2 智能检测系统的组成 300

10.4.3 检测系统网络化技术 303

思考题与习题 305

参考文献 307