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绪论 1

第1章 检测技术的基础知识 5

1.1检测技术的基本概念 5

1.1.1检测技术 5

1.1.2自动检测系统 5

1.1.3传感器 6

1.2测量方法 8

1.2.1直接测量、间接测量与联立测量 8

1.2.2比较式测量 8

1.3传感器的基本特性 9

1.3.1传感器静态特性 10

1.3.2传感器动态特性 15

思考题和习题 22

第2章 测量误差及其不确定度 23

2.1误差概念与表达方式 23

2.2误差的分类与来源 24

2.2.1误差的分类 24

2.2.2误差的来源 25

2.2.3测量结果的精度 25

2.3测量数据的统计特征 25

2.3.1常见统计分布 25

2.3.2随机误差的统计特征 27

2.4粗大误差的判别与剔除 27

2.5测量误差的合成与分配 30

2.5.1函数系统误差的计算 30

2.5.2函数随机误差计算 31

2.5.3系统误差与随机误差的合成 31

2.5.4测量误差的分配 33

2.6测量不确定度 34

2.6.1测量不确定度的概念 34

2.6.2测量不确定度的确定方法 34

2.7有效数字及其运算 35

2.7.1有效数字的概念 35

2.7.2直接测量的有效数字 36

2.7.3间接测量量有效数字的运算 36

思考题和习题 38

第3章 电阻应变式传感器 40

3.1电阻应变片的结构原理 40

3.1.1电阻应变效应与应变片结构 40

3.1.2电阻应变片工作原理 40

3.1.3压阻效应和压阻式传感器 41

3.1.4应变片种类 42

3.2金属应变片的主要特性 43

3.2.1应变片的灵敏系数 43

3.2.2横向效应 43

3.2.3应变片温度误差及补偿方法 44

3.3电阻应变片测量电路 45

3.3.1直流电桥工作原理 46

3.3.2交流电桥工作原理 48

3.4应变式传感器测量电路 50

3.4.1电阻应变仪 50

3.4.2相敏检波器 51

3.5应变式传感器的应用 53

3.5.1力传感器（测力与称重 53

3.5.2膜片式压力传感器 55

3.5.3应变式加速度传感器 56

3.5.4压阻式传感器 57

思考题和习题 58

第4章 电感式传感器 60

4.1变磁阻式传感器 60

4.1.1结构和工作原理 60

4.1.2变气隙式自感传感器 61

4.1.3差动式自感传感器 62

4.1.4变面积式自感传感器 62

4.1.5螺线管式自感传感器 62

4.1.6自感式传感器的等效电路 63

4.1.7自感式传感器测量电路 64

4.1.8变磁阻式传感器的应用 65

4.2差动变压器式电感传感器 66

4.2.1变隙式差动变压器式传感器 66

4.2.2螺线管式差动变压器式传感器 68

4.2.3差动变压器的测量电路 69

4.2.4差动变压器式传感器的应用 72

4.3电涡流式传感器 73

4.3.1电涡流式传感器的基本原理 73

4.3.2电涡流式传感器的等效电路 74

4.3.3电涡流形成范围 75

4.3.4电涡流式传感器的测量电路 76

4.3.5电涡流式传感器的种类 77

4.3.6电涡流式传感器的应用 78

思考题和习题 79

第5章 电容式传感器 81

5.1电容式传感器工作原理和类型 81

5.1.1变极距型电容传感器 81

5.1.2变面积型电容传感器 83

5.1.3变介电常数式电容传感器 84

5.2电容传感器的特点和设计要点 85

5.2.1电容式传感器的特点 85

5.2.2电容式传感器的设计要点 85

5.3电容式传感器的常用测量电路 86

5.3.1双T电桥电路 87

5.3.2运算放大器式测量电路 87

5.3.3脉冲调制电路 88

5.3．4调频电路 89

5.4电容式传感器的应用 90

5.4.1在物位测控中的应用 90

5.4.2在压力测量中的应用 91

5.4.3电容式加速度传感器 91

5.4.4电容式指纹传感器 92

思考题和习题 93

第6章 压电式传感器 95

6.1压电效应 95

6.2压电材料 96

6.2.1石英晶体 96

6.2.2压电陶瓷（多晶体） 98

6.2.3聚偏氟乙烯压电材料 99

6.3压电元件结构形式 100

6.4等效电路与测量电路 100

6.4.1压电传感器等效电路 100

6.4.2压电传感器测量电路 101

6.5压电传感器的应用 103

思考题和习题 105

第7章 磁电式传感器 106

7.1磁电感应式传感器（电动式） 106

7.1.1工作原理和结构形式 106

7.1.2磁电感应式传感器基本特性 107

7.1.3磁电感应式传感器测量电路 108

7.1.4磁电感应式传感器的应用 109

7.2霍尔式传感器 110

7.2.1霍尔效应 110

7.2.2霍尔元件 112

7.2.3霍尔元件的误差及补偿 112

7.2.4霍尔元件的应用 114

7.2.5霍尔集成传感器 115

7.3磁敏元件 118

7.3.1磁敏电阻器 118

7.3.2磁敏晶体管 120

思考题和习题 123

第8章 热电式传感器 125

8.1温度传感器的分类及温标 125

8.1.1温度传感器分类方法 125

8.1.2温度单位 125

8.2热电偶传感器 126

8.2.1基本原理和热电效应 126

8.2.2热电偶基本定律 128

8.2.3热电偶的分类和结构 129

8.2.4热电偶测温应用电路 130

8.3热电阻与热敏电阻 131

8.3.1热电阻 131

8.3.2热敏电阻 133

8.3.3热敏电阻的应用 134

8.4集成温度传感器 134

8.4.1集成温度传感器的测温原理 134

8.4.2集成温度传感器信号输出方式 135

8.4.3基于1—WIRE总线的DS18B20型智能温度传感器 137

思考题和习题 139

第9章 光电效应及光敏器件 140

9．1光电效应 140

9.1.1外光电效应 140

9.1.2内光电效应 141

9.2光电器件 142

9.2.1光电管 142

9.2.2光电倍增管 143

9.2.3光敏电阻 144

9.2.4光敏二极管和光敏三极管 146

9.2.5光电池 149

9.2.6其他特性的光电器件 151

9.2.7半导体色敏传感器 153

9.2.8光电传感器的应用 154

9.3光栅式传感器 156

9.3.1光栅莫尔条纹 156

9.3.2光栅测量装置 158

思考题和习题 159

第10章 新型光电传感器 160

10.1新型固态光电传感器 160

10.1.1普通光敏器件阵列 160

10.1.2自扫描光电二极管阵列（SSPD） 163

10.1.3光电位置传感器（PSD） 166

10.2电荷耦合器件（CCD） 167

10.2.1CCD的工作原理及特性 167

10.2.2CCD器件 170

10.2.3CCD传感器的应用 174

10.3光纤传感器 176

10.3.1光纤的结构和传输原理 177

10.3.2光纤的性能（几个重要参数） 177

10.3.3光波调制技术 179

10.3.4光纤传感器 182

思考题和习题 185

第11章 半导体传感器 187

11.1气敏传感器 187

11.1.1电阻型半导体气敏传感器 188

11.1.2非电阻型半导体气敏器件 191

11.1.3气敏传感器的应用 192

11.2湿敏传感器 194

11.2.1湿度及其表示方法 195

11.2.2氯化锂湿敏电阻 197

11.2.3半导体陶瓷湿敏电阻 198

11.2.4湿度传感器应用 198

11.3离子敏传感器 200

11.3.1MOSFET场效应晶体管 200

11.3.2离子敏传感器的结构与工作原理 201

11.3.3离子敏传感器测量电路 202

11.3.4离子敏传感器的应用 202

思考题和习题 202

第12章 波与射线式传感器 203

12.1红外辐射传感器 203

12.1.1红外辐射的物理基础 203

12.1.2红外探测器（传感器） 204

12.1.3红外辐射传感器的应用 207

12.2超声波传感器 209

12.2.1超声波检测的物理基础 209

12.2.2超声波探头 211

12.2.3超声波传感器的应用 213

12.3核辐射传感器 214

12.3.1核辐射及其物理特性 214

12.3.2核辐射传感器（探测器 216

12.3.3核辐射传感器的应用 219

思考题和习题 221

第13章 传感器的补偿与标定 222

13.1非线性补偿技术 222

13.1.1硬件线性化方法 222

13.1.2软件线性化方法 227

13.2温度补偿技术 230

13.2.1温度补偿原理 230

13.2.2温度补偿方式 231

13.2.3温度补偿方法 233

13.3传感器的标定 235

13.3.1传感器的静态标定 235

13.3.2传感器的动态标定 238

思考题和习题 240

参考文献 242