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第1章 测量及数据处理技术 1

1.1 测量概论 1

1.1.1 测量值的表示方法 1

1.1.2 测量方法及分类 1

1.1.3 测量误差 3

1.2 测量数据的估计与处理 4

1.2.1 随机误差的估计与处理 5

1.2.2 系统误差的处理方法 8

1.2.3 粗大误差的辨别与处理 10

1.2.4 测量不确定度 12

1.2.5 间接测量中的数据处理 13

1.2.6 组合测量中的数据处理 14

1.2.7 实验数据中的数据处理 15

1.3 动态测量数字滤波技术 16

1.3.1 中值滤波 16

1.3.2 平均滤波 17

1.3.3 低通数字滤波 17

1.3.4 高通数字滤波 18

思考题及习题1 18

第2章 传感器及工程应用概述 20

2.1 传感器概述 20

2.1.1 传感器的定义 20

2.1.2 传感器的组成 20

2.1.3 传感器的分类 20

2.2 传感器的特性 21

2.2.1 传感器的静态特性 21

2.2.2 传感器的动态特性 23

2.3 传感器的标定 29

2.3.1 传感器的静态特性标定 29

2.3.2 传感器的动态特性标定 29

2.4 传感器及工程应用的发展方向 30

2.4.1 传感器的发展方向 30

2.4.2 传感器工程应用的发展方向 31

2.5 传感器工程应用系统典型结构 31

2.5.1 测量显示系统的结构 31

2.5.2 监测控制系统的结构 32

思考题及习题2 33

第3章 温度传感器及工程应用 34

3.1 温度测量概述 34

3.1.1 温度与温标 34

3.1.2 温度测量方法和分类 34

3.2 热电阻传感器 35

3.2.1 热电阻的测温原理 36

3.2.2 常用热电阻 36

3.2.3 常用热电阻的结构 37

3.2.4 热电阻测温转换电路 38

3.2.5 热电阻使用注意事项 40

3.3 热敏电阻传感器 41

3.3.1 热敏电阻的测温原理 41

3.3.2 热敏电阻的分类及特性 41

3.3.3 热敏电阻的结构及符号 42

3.3.4 热敏电阻的主要参数 43

3.3.5 热敏电阻的线性化网络 44

3.3.6 热敏电阻的温度补偿 44

3.3.7 热敏电阻使用注意事项 44

3.4 热电偶传感器 45

3.4.1 热电偶的测温原理 45

3.4.2 热电偶的基本定律及符号 47

3.4.3 热电偶的常用类型及特点 48

3.4.4 热电偶传感器的结构形式 52

3.4.5 热电偶的冷端处理方法 53

3.4.6 热电偶测温线路 55

3.5 集成温度传感器 56

3.5.1 测温原理及电路结构 56

3.5.2 常见集成温度传感器及应用 57

3.6 辐射式温度传感器 60

3.6.1 热辐射基本定律 60

3.6.2 辐射式温度传感器的应用 61

3.7 温度传感器工程应用案例 63

3.7.1 温度测量显示系统案例 63

3.7.2 温度监测控制系统案例 65

思考题及习题3 66

第4章 压力传感器及工程应用 68

4.1 压力测量概述 68

4.2 应变式压力传感器 68

4.2.1 金属电阻应变片 69

4.2.2 电阻应变片测量转换电路 73

4.2.3 常见应变式（压）力传感器及应用 77

4.3 压阻式压力传感器 80

4.3.1 半导体电阻应变片 80

4.3.2 常见扩散硅压力传感器及应用 82

4.4 压电式压力传感器 84

4.4.1 压电效应 84

4.4.2 压电元件的等效电路 87

4.4.3 压电式传感器的组成 87

4.4.4 压电式传感器的测量电路 88

4.4.5 常见压电式压力传感器及其应用 89

4.5 电容式压力传感器 89

4.5.1 单电容压力传感器 89

4.5.2 差动电容压力传感器 90

4.5.3 电容压力传感器测量电路 91

4.5.4 常见电容式压力传感器及应用 94

4.6 电感式压力传感器 95

4.6.1 单电感压力传感器 95

4.6.2 差动电感压力传感器 97

4.6.3 电感式传感器测量电路 97

4.6.4 常见电感式压力传感器及应用 99

4.7 压力传感器工程应用案例 100

4.7.1 压力传感器的使用注意事项 100

4.7.2 压力测量显示系统案例 101

4.7.3 压力监测控制系统案例 103

思考题及习题4 105

第5章 流量传感器及工程应用 106

5.1 流量测量概述 106

5.1.1 流量测量的基本概念 106

5.1.2 流量检测方法及分类 106

5.2 差压流量传感器 107

5.2.1 节流式差压流量传感器测量原理 107

5.2.2 常见差压流量传感器的结构 109

5.3 电磁流量传感器 110

5.3.1 电磁流量传感器的工作原理 110

5.3.2 电磁流量传感器的种类 110

5.4 涡轮流量传感器 111

5.4.1 涡轮流量传感器的结构 111

5.4.2 涡轮流量传感器的工作原理 111

5.5 漩涡流量传感器 112

5.5.1 涡街流量传感器的工作原理 112

5.5.2 涡街流量传感器的结构 113

5.6 质量流量传感器 114

5.6.1 单一式质量流量传感器 114

5.6.2 组合式质量流量传感器 115

5.7 流量传感器工程应用案例 115

5.7.1 流量传感器的选用原则 116

5.7.2 流量测量显示系统案例 116

5.7.3 液体流量监控系统案例 116

5.7.4 气体流量监控系统案例 117

思考题及习题5 119

第6章 光敏传感器及工程应用 120

6.1 光的基本知识 120

6.1.1 光的基本特性 120

6.1.2 光电效应 120

6.2 常见光电元件 121

6.2.1 光电管 121

6.2.2 光电倍增管 121

6.2.3 光敏电阻 122

6.2.4 光敏二极管和光敏三极管 124

6.2.5 光电池 126

6.2.6 电荷耦合器 128

6.3 光电传感器 131

6.3.1 光电传感器结构及工作原理 132

6.3.2 光电耦合器 132

6.3.3 光电开关 132

6.4 光纤传感器 133

6.4.1 光纤的结构及传光原理 134

6.4.2 光纤的主要参数 135

6.4.3 光纤的分类 136

6.4.4 光纤传感器结构及工作原理 137

6.4.5 光纤传感器的分类 137

6.4.6 常见光纤传感器 138

6.5 光敏传感器工程应用案例 139

6.5.1 火灾监测报警系统案例 139

6.5.2 物体尺寸测量系统案例 139

思考题及习题6 140

第7章 位移传感器及工程应用 141

7.1 电位器式位移传感器 141

7.1.1 线性电位器 141

7.1.2 非线性电位器 142

7.1.3 绕线式电位器的材料 143

7.1.4 线绕式电位器的应用 144

7.2 电感式位移传感器 144

7.2.1 自感式位移传感器 144

7.2.2 互感式位移传感器 149

7.2.3 涡流式位移传感器 151

7.2.4 常见电感式位移传感器及应用 155

7.3 电容式位移传感器 156

7.3.1 单电容式位移传感器 156

7.3.2 差动电容式位移传感器 158

7.3.3 电容式位移传感器测量电路 159

7.3.4 常见电容式位移传感器及应用 162

7.4 霍尔式位移传感器 162

7.4.1 霍尔效应 162

7.4.2 霍尔元件 163

7.4.3 霍尔集成电路 166

7.4.4 常见霍尔式位移传感器及应用 167

7.5 位移传感器工程应用案例 169

7.5.1 金属板厚度监测系统案例 169

7.5.2 生产线自动计数系统案例 169

思考题及习题7 170

第8章 速度传感器及工程应用 172

8.1 磁电式速度传感器 172

8.1.1 恒磁通式磁电速度传感器 172

8.1.2 变磁通式磁电转速传感器 173

8.1.3 测速发电机 173

8.1.4 常见磁电式速度传感器及应用 176

8.2 霍尔式转速传感器 178

8.2.1 常见结构 178

8.2.2 测速原理 178

8.2.3 霍尔式转速传感器的应用 178

8.3 涡流式转速传感器 179

8.3.1 基本结构 179

8.3.2 测速原理 179

8.3.3 涡流式转速传感器的应用 179

8.4 超声波流速传感器 180

8.4.1 超声波的基本特性 180

8.4.2 超声波传感器 181

8.4.3 超声波流速传感器 185

8.4.4 超声波流速传感器的应用 186

8.5 光电式转速传感器 186

8.5.1 基本结构 186

8.5.2 测速原理 187

8.5.3 光电式转速传感器的应用 187

8.6 转速传感器工程应用案例 188

8.6.1 转速测量显示系统案例 188

8.6.2 转速监测控制系统案例 189

思考题及习题8 190

第9章 加速度传感器及工程应用 191

9.1 应变式加速度传感器 191

9.1.1 基本结构 191

9.1.2 测量原理 191

9.2 压电式加速度传感器 192

9.2.1 基本结构 192

9.2.2 测量原理 192

9.3 电容式加速度传感器 192

9.3.1 基本结构 192

9.3.2 测量原理 193

9.4 差动变压器式加速度传感器 193

9.4.1 基本结构 193

9.4.2 测量原理 193

9.5 光纤加速度传感器 194

9.5.1 基本结构 194

9.5.2 测量原理 194

思考题及习题9 194

第10章 测振传感器及工程应用 195

10.1 振动测量概述 195

10.1.1 振动的基本参数 195

10.1.2 振动测量的内容及测量方法 196

10.2 测振传感器 197

10.2.1 测振传感器的分类 197

10.2.2 测振传感器介绍 197

10.2.3 测振传感器的选择原则 202

10.3 激振器 202

10.3.1 激振方式 202

10.3.2 常用激振器介绍 203

10.4 振动参数的测量与估计 205

10.4.1 自由振动法 205

10.4.2 共振法 206

10.5 测振传感器工程应用案例 207

思考题及习题10 208

第11章 界位传感器及工程应用 209

11.1 界位测量概述 209

11.2 液位传感器及工程应用 209

11.2.1 浮力式液位传感器 209

11.2.2 静压式液位传感器 211

11.2.3 应变式液位传感器 212

11.2.4 电容式液位传感器 213

11.3 料位传感器及工程应用 214

11.3.1 电容式料位传感器 214

11.3.2 超声波料位传感器 215

11.4 物位传感器及其应用 216

11.4.1 超声波物位传感器 216

11.4.2 超声波探头的使用注意事项 216

11.5 界位传感器工程应用案例 217

11.5.1 液位测量显示系统案例 217

11.5.2 物位测量显示系统案例 218

思考题及习题11 221

第12章 气敏传感器及工程应用 222

12.1 热传导式气敏传感器 222

12.1.1 热传导检测原理 222

12.1.2 热传导检测器 223

12.1.3 测量电路 223

12.2 接触燃烧式气敏传感器 224

12.2.1 接触燃烧传感器结构 224

12.2.2 接触燃烧检测原理 225

12.2.3 测量电路 225

12.2.4 接触燃烧传感器的特点 226

12.3 氧化锆氧气传感器 226

12.3.1 氧化锆检测原理 226

12.3.2 氧化锆氧气传感器结构 227

12.4 恒电位电解式气敏传感器 227

12.4.1 恒电位电解检测原理 228

12.4.2 恒电位电解传感器结构 228

12.5 伽伐尼电池式气敏传感器 228

12.5.1 伽伐尼电池检测原理 228

12.5.2 伽伐尼电池传感器结构 229

12.6 半导体气敏传感器 229

12.6.1 电阻型半导体气敏传感器 230

12.6.2 非电阻型半导体气敏传感器 232

12.6.3 半导体气敏传感器的应用范围 233

12.7 气敏传感器工程应用案例 233

12.7.1 酒精含量检测显示系统案例 233

12.7.2 有害气体监测控制系统案例 234

思考题及习题12 235

第13章 湿敏传感器及工程应用 236

13.1 湿度检测概述 236

13.1.1 湿度的描述方法 236

13.1.2 湿度的测量方法 236

13.1.3 湿敏传感器及分类 236

13.2 电阻式湿敏传感器 237

13.2.1 氯化锂湿敏电阻 237

13.2.2 陶瓷湿敏电阻 237

13.2.3 结露传感器 239

13.3 电容式湿敏传感器 240

13.3.1 陶瓷湿敏电容 240

13.3.2 高分子湿敏电容 241

13.4 集成湿敏传感器 241

13.4.1 IH3605集成湿敏传感器 242

13.4.2 IH3605使用注意事项 242

13.5 湿敏传感器工程应用案例 243

13.5.1 湿度检测显示系统案例 243

13.5.2 湿度监测控制系统案例 244

思考题及习题13 244

第14章 数字式传感器及工程应用 245

14.1 数字式传感器概述 245

14.2 编码器 245

14.2.1 增量编码器 245

14.2.2 码盘式编码器 247

14.3 数字式温度传感器 249

14.3.1 DS18B20的内部结构 249

14.3.2 DS18B20芯片指令介绍 251

14.3.3 DS18B20与微控制器的连接电路 253

14.3.4 DS18B20的读／写时间隙 253

14.3.5 单片机控制DS18B20的操作流程 254

14.3.6 DS18B20使用注意事项 255

14.4 光栅传感器 255

14.4.1 光栅的结构及测量原理 255

14.4.2 光栅传感器的结构 256

14.4.3 光栅传感器的精度 258

14.5 数字式传感器工程应用案例 258

14.5.1 数字式线位移监测系统案例 258

14.5.2 数字式转速测量系统案例 259

思考题及习题14 259

第15章 传感器新技术及工程应用 261

15.1 智能传感器 261

15.1.1 智能传感器的典型结构 261

15.1.2 智能传感器的主要功能 262

15.1.3 智能传感器的主要特点 262

15.2 模糊传感器 262

15.2.1 模糊传感器概念及特点 262

15.2.2 模糊传感器的基本功能 263

15.2.3 模糊传感器的结构 263

15.3 网络传感器 265

15.3.1 网络传感器的概念 265

15.3.2 网络传感器的类型 266

15.3.3 基于IEEE 1451标准的网络传感器 266

15.3.4 网络传感器所在网络的体系结构 270

15.4 多传感器数据融合 271

15.4.1 多传感器数据融合的概念 271

15.4.2 多传感器数据融合技术 271

15.4.3 多传感器数据融合技术的应用 272

15.5 虚拟仪器 272

15.5.1 虚拟仪器概述 272

15.5.2 虚拟仪器的组成 273

15.5.3 虚拟仪器的特点 274

15.5.4 软件开发工具LabVIEW简介 274

15.6 物联网 276

15.6.1 物联网的基本概念 276

15.6.2 物联网的关键技术 276

15.6.3 物联网的应用模式 277

15.6.4 物联网的应用案例 277

思考题及习题15 277

参考文献 279