自动检测技术PDF电子书下载

第1章　检测技术的基本知识 1

1.1　概述 2

1.1.1　检测技术的含义、作用和地位 2

1.1.2　工业检测技术的内容 3

1.1.3 自动检测系统的组成 3

1.1.4　检测技术的发展趋势 4

1.2　检测系统的基本特性 5

1.2.1　静态特性 5

1.2.2　动态特性 7

1.3　测量误差及消除方法 7

1.3.1　测量误差的概念 7

1.3.2　误差的表示方法 7

1.3.3　误差的分类 9

1.3.4　误差处理 10

习题与思考题 15

第2章　传统传感器 16

2.1　传感器基础知识 17

2.1.1　传感器的概念与定义 17

2.1.2　传感器的命名与分类 17

2.1.3　传感器的性能指标 17

2.1.4　提高传感器性能的技术途径 20

2.1.5　传感器选用原则 20

2.1.6　传感器的发展方向 22

2.2　电阻式传感器 23

2.2.1　电阻应变式传感器 23

2.2.2　电位器式传感器 31

2.3　电容式传感器 34

2.3.1 电容式传感器的基本原理 34

2.3.2　电容式传感器的类型与特性 34

2.3.3 电容式传感器的测量电路 36

2.3.4　电容式传感器应用举例 39

2.4　电感式传感器 41

2.4.1　自感式传感器 42

2.4.2　互感式传感器 45

2.4.3　电涡流式传感器 48

2.4.4　电感式传感器应用举例 50

2.5　压电式传感器 52

2.5.1　压电效应与压电材料 53

2.5.2　压电式传感器工作原理及压电元件常用结构形式 56

2.5.3　压电式传感器的测量电路 57

2.5.4　压电式传感器的应用举例 58

2.6　磁电式传感器 59

2.6.1　磁电感应式传感器的工作原理 60

2.6.2　磁电感应式传感器的结构 60

2.6.3　应用举例 62

2.7　热电式传感器 63

2.7.1　金属热电阻传感器 64

2.7.2 半导体热敏电阻传感器 65

2.7.3　热电偶传感器 66

2.7.4　集成温度传感器 72

2.7.5　热电式传感器应用举例 73

习题与思考题 75

第3章　新型传感器 78

3.1　气敏和湿敏传感器 79

3.1.1　气敏电阻式传感器 79

3.1.2　离子感烟传感器 81

3.1.3　湿敏电阻式传感器 83

3.2　霍耳传感器 84

3.2.1　半导体材料的霍耳效应 84

3.2.2　霍耳元件的结构、符号及基本电路 85

3.2.3　霍耳元件的特征参数 86

3.2.4　霍耳传感器的连接方式和输出电路 87

3.2.5　霍耳传感器应用 88

3.3　感应同步器 89

3.3.1　感应同步器的类型及结构 90

3.3.2　感应同步器的工作原理 90

3.3.3　感应同步器输出信号的鉴别方式 91

3.4　磁栅式传感器 92

3.4.1　磁栅 93

3.4.2　磁头 93

3.4.3　磁栅式传感器的工作原理 94

3.4.4　信号处理方式 96

3.4.5　磁栅式传感器的应用 97

3.5　热电型红外线传感器 98

3.5.1　红外测温原理 98

3.5.2　常见的红外传感器 98

3.5.3 红外传感器使用中应注意的问题 100

3.6　光电式传感器 100

3.6.1　光电效应 100

3.6.2　光电器件 101

3.6.3　光电元件的特性 103

3.6.4　光电元件应用 107

3.7　光纤传感器 108

3.7.1 光导纤维的结构和导光原理 109

3.7.2　光纤传感器的工作原理 110

3.7.3　光纤传感器的分类 110

3.7.4　光纤传感器的应用 111

3.8　图像传感器 112

3.8.1 CCD图像传感器的基本结构和工作原理 112

3.8.2　CCD图像传感器的应用 113

3.9　传感器的智能化与微型化 114

3.9.1　智能传感器 115

3.9.2　微型传感器 120

习题与思考题 122

第4章　检测系统中信号的转换与调理 123

4.1 电桥 124

4.1.1　直流电桥 124

4.1.2　交流电桥 126

4.2　信号的放大与隔离 127

4.2.1　测量放大器 127

4.2.2　程控增益放大器 130

4.2.3　隔离放大器 134

4.3　调制与解调 136

4.3.1　调幅及其解调 137

4.3.2　调频及其解调 139

4.4　滤波电路 141

4.4.1　低通滤波器 142

4.4.2　高通滤波器 142

4.4.3　带通滤波器 143

4.4.4　带阻滤波器 143

4.5　信号变换电路 144

4.5.1　采样-保持器 144

4.5.2　信号转换电路 146

4.6　线性化 155

4.7　温度补偿技术 157

4.7.1　温度误差灵敏度 157

4.7.2　并联式温度补偿原理 157

4.7.3　反馈式温度补偿原理 158

4.7.4　综合应用实例 159

习题与思考题 162

第5章　检测系统中的抗干扰技术 163

5.1　检测系统中的干扰 164

5.1.1　干扰的种类、噪声源及防护办法 164

5.1.2　干扰的传播 165

5.2　常用抗干扰技术 166

5.2.1　屏蔽技术 167

5.2.2　接地技术 168

5.2.3　隔离技术 169

5.2.4　滤波器 170

5.2.5　软件抗干扰技术 171

习题与思考题 172

第6章 自动检测技术应用举例 174

6.1 电感式微位移测量仪 175

6.1.1　测量仪的组成 175

6.1.2　传感器及其信号处理电路 175

6.1.3　单片机及其扩展 176

6.1.4　键盘、显示与打印 177

6.1.5　数字低通滤波与插值 177

6.2　检测技术在智能楼宇中的应用 178

6.2.1　空调系统的监控 178

6.2.2　给排水系统 179

6.2.3　火灾监视与控制系统 179

6.2.4　门禁与防盗系统 180

6.2.5　电梯的运行管理 180

6.3　检测技术在全自动洗衣机中的应用 182

6.3.1　全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构 182

6.3.2　模糊全自动洗衣机的模糊推理 184

6.3.3　洗衣机物理量检测 185

6.3.4　控制软件 187

6.4　检测技术在环境检测中的应用 187

6.4.1　检测电路 188

6.4.2　A/D模板 188

6.4.3　系统标定及数据处理 193

6.5　检测技术在数控机床中的应用 193

6.5.1　各传感器在加工过程中的作用 194

6.5.2　系统的报警、故障自诊功能 196

6.6　布匹长度自动记录与控制仪 196

6.6.1　测量原理 196

6.6.2　系统功能 198

6.6.3　软件结构 199

习题与思考题 200

第7章 自动检测系统的设计 201

7.1 自动检测系统及设计原则 202

7.1.1　开环检测系统 202

7.1.2　闭环检测系统 202

7.1.3 自动检测系统设计原则 203

7.2 自动检测系统的设计步骤 205

7.2.1 自动检测系统的分析 205

7.2.2 自动检测系统总体方案的设计 205

7.2.3 自动检测系统硬件的设计 206

7.2.4　自动检测系统软件的设计 208

7.2.5　系统集成 210

7.3　加热炉温度测控系统设计 210

7.3.1 温度测控系统的设计要求与组成 210

7.3.2　温度测控系统的硬件电路 211

7.3.3　温度测控系统的软件设计 216

习题与思考题 219

第8章 自动检测技术的发展方向 220

8.1　现场总线技术 221

8.1.1　CAN（控制器局域网络） 222

8.1.2　LonWorks（局部操作网络） 222

8.1.3　PROFIBUS（过程现场总线） 223

8.1.4　HART（可寻址远程传感器数据通路） 223

8.1.5　FF（现场总线基金会现场总线） 223

8.2　虚拟仪器 224

8.2.1　虚拟仪器的发展与特点 224

8.2.2　虚拟仪器的结构组成 225

8.3　网络化测控系统 227

8.3.1 网络化测控系统的特点与发展 227

8.3.2 网络化测控系统的体系结构 227

习题与思考题 229

第9章　虚拟仪器系统的应用 230

9.1　LabVIEW简介 231

9.1.1　LabVIEW概述 231

9.1.2　LabVIEW的运行机制 231

9.1.3　LabVIEW应用 232

9.2　虚拟电子秤系统 233

9.2.1 虚拟电子秤系统组成 233

9.2.2　虚拟电子秤程序设计 233

9.3　大气污染虚拟检测系统 237

9.3.1 当今城市环境现状 237

9.3.2　SO2测量原理 237

9.3.3　氮的氧化物浓度的测量 238

9.3.4　二氧化硫浓度的计算 238

9.3.5　二氧化氮浓度的计算 239

9.3.6　主程序设计 239

习题与思考题 240

参考文献 241