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第1章 传感器概论 1

1．1 什么是传感器 1

1．2 传感器传感什么 2

1．3 信号处理 3

1．3．1 差动法 3

1．3．2 零位法 5

1．3．3 信号放大 6

1．3．4 变交流信号为直流信号 8

1．3．5 数字式输出 10

1．4 消除测量中的误差和噪声 12

1．4．1 测量仪器的误差 12

1．4．2 电磁干扰 13

1．4．3 传感器的接地 15

1．5．1 测量的历史和测量单位的概貌 16

1．5 测量的历史和测量单位 16

1．5．2 国际单位体系 17

练习题 17

第2章 力的测量 21

2．1 力转换成位移，然后转换为电信号 21

2．1．1 力的测量原理——转换为其它物理量后的测量 21

2．1．2 差动变压器原理——位移通过互感的变化取得 22

2．1．3 电容式传感器原理——位移通过电容量的变化取得 23

2．1．4 应变计工作原理——位移通过电阻的变化取得 24

2．1．5 应变计的结构 25

2．1．6 采用应变计的荷重传感器 26

2．1．7 利用弹性振动子的测力传感技术——通过频率变化进行测量 27

2．2 电信号的获取方法 28

2．2．1 电桥法 28

2．2．2 共振法 28

2．3．1 压力传感技术 29

2．3 压力、加速度、力矩等的传感技术 29

2．3．2 加速度传感技术 30

2．3．3 扭矩的传感技术 31

2．4 力传感器应用举例 32

2．4．1 称重方面的应用 32

2．4．2 机器人方面的应用 33

练习题 36

第3章 测量形状、位置与颜色的传感器 37

3．1 代替人眼睛的传感器——光传感器 37

3．1．1 视觉与光传感器 37

3．1．2 半导体光传感器 37

3．1．3 光电二极管 38

3．1．4 几种不同的光电二极管 40

3．1．5 光电二极管的信号放大 41

3．2．1 二维的概念 43

3．2 二维视觉传感器——面型传感器 43

3．2．2 摄像机的构造及面型传感器 44

3．2．3 与图像处理技术的结合 46

3．3 光和声音的利用 46

3．3．1 光和声都是一种波 47

3．3．2 基本应用 47

3．3．3 能量反射、能量发生的检测 47

3．3．4 利用几何光学原理进行测量 48

3．3．5 光作为电磁波的应用 49

3．4 关于颜色 51

3．4．1 光的波长与颜色的关系 51

3．4．2 分光测量 53

3．4．3 颜色的测量 54

练习题 55

4．1．1 温度传感器的种类 57

4．1 使用广泛的温度传感器 57

第4章 测量温度和气体成分的传感器 57

4．1．2 接触式温度测量 59

4．1．3 非接触式温度测量 59

4．2 家用电器及汽车用温度传感器 60

4．2．1 热电偶测量温度 60

4．2．2 由金属电阻的变化测量温度 65

4．2．3 利用半导体的电阻变化测量温度 67

4．3 远距离测量温度 68

4．3．1 热辐射 68

4．3．2 用辐射温度计测量温度 70

4．3．3 温度分布的测量 72

4．4 测量微量气体成分 73

4．4．1 通过气体吸附程度测量成分浓度 73

4．4．2 通过热传导测量气体的浓度 74

4．4．4 利用成分移动速度的差别测量气体浓度 75

4．4．3 根据红外线吸收程度测量气体浓度 75

练习题 76

第5章 测量流量、流速的传感器 79

5．1 连续流量的测量 79

5．2 根据流体的变化测量流量 81

5．2．1 因节流而使压力变化的测量流量的方法——压差式流量计 81

5．2．2 用节流孔面积测量流量的方法——面积式流量计 82

5．2．3 根据涡漩产生的频率测量流量的方法——涡流流量计 83

5．2．4 利用流体振动的现象测量流量的方法——射流流量计 85

5．3 测量流速 86

5．3．1 非接触测量——电磁流速计 86

5．3．2 用光、声测量流速——超声波流速计、激光流速计 86

5．3．3 测温度求流速法——热线流速计 88

5．3．4 通过测量压力求流速——皮托管 90

练习题 91

6．1．1 传感器与计算机的接口 93

第6章 传感器与计算机 93

6．1 计算机对传感器的信号采集 93

6．1．2 数字式数据的表示 94

6．1．3 A/D转换 95

6．1．4 A/D转换板 97

6．2 利用电子电路除去传感器信号中的噪声 99

6．2．1 信号的频率成分 99

6．3 基于计算机的传感器信号处理 102

6．3．1 移动平均 102

6．3．2 数字微分 103

6．3．3 数字积分 103

6．3．4 同步积分 104

6．3．5 对数变换 104

6．3．6 互相关函数 104

6．3．8 人体断面图 105

6．3．7 自相关函数 105

6．3．9 传感器融合 106

6．4 人体的测量 107

6．4．1 传感器的种类 107

6．4．2 红外线传感器与人 107

6．4．3 磁传感器与人 108

6．4．4 通过传感器，人与计算机的交流将更加自然 108

练习题 108

附录 国际单位制(SI) 111

1．SI基本单位和SI辅助单位 111

2．具有专用名称的SI导出单位 111

3．没有专用名称的SI导出单位 112

4．用以构成十进倍数和分数单位的词头 113

练习题简答 115

参考文献 121