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第1章 传感器基础 1

1.1 传感器的作用和地位 1

1.2 传感器的组成与分类 3

1.2.1 传感器的组成 3

1.2.2 传感器的分类 3

1.3 传感器的物理基础 4

1.3.1 物理定律 4

1.3.2 物理效应 4

1.4 传感器的基本特性与标定 6

1.4.1 传感器的基本特性 6

1.4.2 传感器的标定 9

1.5 传感器中的弹性敏感元件 10

1.5.1 应力与应变的概念 10

1.5.2 弹性敏感元件的特性 11

1.5.3 弹性敏感元件的材料 12

1.5.4 弹性敏感元件的类型 13

思考与练习 14

第2章 测量与误差分析 15

2.1 测量的基本概念 15

2.1.1 测量的定义 15

2.1.2 测量单位 15

2.1.3 测量方法的分类 16

2.2 测量误差的分析 17

2.2.1 误差的分类 17

2.2.2 随机误差的处理 19

2.2.3 系统误差的处理 20

2.3 测量数据的处理 21

2.3.1 有效数字的处理 21

2.3.2 误差的传递 22

2.3.3 误差的合成 23

思考与练习 24

3.1.1 电位器式传感器的转换原理 26

第3章 无源型位移传感器 26

3.1 电位器式传感器 26

3.1.2 电位器式传感器的结构与类型 27

3.2 应变式传感器 28

3.2.1 应变效应与应变灵敏度 28

3.2.2 电阻应变片 29

3.2.3 转换电路 31

3.3 电容式传感器 32

3.3.1 电容式传感器的类型与特性 32

3.3.2 电容式传感器的转换电路 34

3.3.3 电容式传感器的使用注意事项 35

3.4 电感式传感器 35

3.4.1 自感式传感器 36

3.4.2 差动变压器 38

3.5 电涡流式传感器 40

3.5.2 电涡流式传感器的结构 41

3.5.1 电涡流式传感器的工作原理 41

3.5.3 电涡流式传感器的转换电路 42

3.5.4 电涡流式传感器的使用注意事项 43

3.6 相敏检波 44

3.6.1 调制与解调的概念 44

3.6.2 交流电桥的调幅作用 44

3.6.3 相敏检波电路 45

思考与练习 46

第4章 物性型传感器 48

4.1 压电式传感器 48

4.1.1 压电效应与压电元件 48

4.1.2 电荷放大器 51

4.2 超声波传感器 53

4.2.1 超声波的传输特性 53

4.2.2 超声波换能器 53

4.2.3 空气中传播的超声波传感器及其基本电路 55

4.3 磁敏传感器 57

4.3.1 霍尔元件 57

4.3.2 集成霍尔传感器 58

4.3.3 霍尔式传感器的应用领域 61

4.4 光电式传感器 61

4.4.1 光与光电效应 61

4.4.2 光电元件 62

4.4.3 光电传感器的类型 74

4.5 光纤与激光传感器 77

4.5.1 光纤传感器 77

4.5.2 激光传感器 79

思考与练习 81

第5章 频率式和数字式传感器 83

5.1 振弦式频率传感器 83

5.1.1 振弦式频率传感器的结构原理 83

5.1.2 频率测量方案 84

5.2 数字编码器 85

5.2.1 数字式编码器的输出形式 85

5.2.2 数字式编码器的工作原理 85

5.3 感应同步器 86

5.3.1 感应同步器的结构和种类 87

5.3.2 感应同步器的工作原理 88

5.3.3 感应同步器的信号处理方式 89

5.4 磁栅传感器 89

5.4.1 磁栅的结构 89

5.4.2 磁栅的工作原理 90

5.5 光栅传感器 90

5.5.1 光栅的类型与结构 90

5.5.2 莫尔条纹的形成原理与特点 91

5.6 容栅传感器 93

5.6.1 容栅传感器的结构及工作原理 93

5.6.3 容栅传感器的特点 94

5.6.2 容栅传感器的测量电路 94

5.7 球同步器（球栅） 95

5.7.1 球同步器的特点 95

5.7.2 球同步器的外形和结构 96

5.7.3 球同步器的基本工作原理 97

思考与练习 98

第6章 几何学量检测技术 99

6.1 模拟式位移检测技术 99

6.1.1 电位器式位移传感器 99

6.1.2 电阻应变式位移传感器 99

6.1.3 电感测微仪 100

6.1.4 电容式位移传感器的实用结构 100

6.1.5 光电式位移传感器 101

6.1.6 光纤位移传感器及其应用 102

6.1.7 激光扫描测径仪 104

6.1.8 用PSD测量移动物体的位置 105

6.1.9 数字式超声波测距仪 106

6.2 数字式位置测量技术 107

6.2.1 位置检测技术在机床上的应用 107

6.2.2 直线式感应同步器数显装置的安装与调整 109

6.2.3 数显表 115

6.2.4 数显量具 118

6.3 厚度检测 121

6.3.1 电容测厚仪 121

6.3.2 电涡流厚度传感器 122

6.3.3 数字式超声波测厚仪 123

6.3.4 大工件壁厚测试台 124

思考与练习 125

第7章 力学量和运动学量检测技术 126

7.1 力学量检测技术 126

7.1.1 测力传感器及其应用 126

7.1.2 扭矩的测量 127

7.1.3 电子皮带秤 130

7.1.4 电子计价秤 131

7.1.5 数显电子秤的制作 136

7.2 运动学量检测技术 138

7.2.1 振动的概念 138

7.2.2 加速度传感器与刀具磨损监测 139

7.2.3 线速度测量 144

7.3 接近传感器与转速测量 146

7.3.1 接近传感器的类型与选择 146

7.3.2 接近传感器 149

7.3.3 转速测量 153

思考与练习 155

8.1 压力检测技术 157

8.1.1 压力的基本概念及单位 157

第8章 压力、流量和物位检测技术 157

8.1.2 压力传感器及其类别 158

8.1.3 集成压力传感器的应用电路 166

8.1.4 压力计的选择和使用 168

8.2 流量测量技术 170

8.2.1 流量及其测量方法 171

8.2.2 几种速度式流量传感器 172

8.2.3 流量测量仪表的选用 179

8.3 物位检测与控制 180

8.3.1 物位测量概述 180

8.3.2 静压式液位计 181

8.3.3 超声波物位检测 184

8.3.4 微波物位检测 187

思考与练习 189

9.1.1 温度的概念 190

9.1.2 温标的基本知识 190

9.1 温度与温标 190

第9章 温度检测技术 190

9.2 热电偶及其测温技术 191

9.2.1 热电偶 191

9.2.2 热电偶的使用 193

9.2.3 热电偶的基本放大电路 195

9.3 电阻式温度计 196

9.3.1 热电阻式温度传感器 196

9.3.2 热电阻的基本应用电路 197

9.3.3 热敏电阻 200

9.3.4 热敏电阻的应用 201

9.4 集成温度传感器及其应用 205

9.4.1 集成温度传感器 205

9.4.2 PN结温度传感器及其应用电路 211

9.5 光电温度计 212

9.5.1 光电高温计 212

9.5.2 红外测温仪 214

9.5.3 光纤温度传感器 215

思考与练习 216

第10章 气体分析与湿度检测技术 218

10.1 气体检测及其成分分析 218

10.1.1 可检测气体的种类与性质 218

10.1.2 气敏传感器 219

10.1.3 气体检测电路 223

10.1.4 气体成分分析 228

10.1.5 部分半导体气敏元件的特性 230

10.2 湿度检测技术 232

10.2.1 湿度的概念和检测方法 232

10.2.2 湿敏传感器 233

10.2.3 湿敏传感器的应用技术 242

10.2.4 湿度检测与控制电路实例 244

思考与练习 245

11.1 红外探测与成像技术 246

11.1.1 红外探测与遥控技术 246

第11章 探测成像与安全防范技术 246

11.1.2 红外遥感技术 250

11.1.3 红外热成像 251

11.2 超声波探测与成像技术 253

11.2.1 超声波探测与遥控技术 253

11.2.2 超声波成像探测 256

11.3 安全防范技术 258

11.3.1 入侵探测和防盗报警系统概述 259

11.3.2 复合探测技术和防范报警系统 262

11.3.3 主动式红外入侵探测报警技术 265

11.3.4 热释电红外探测安全防范技术 267

11.3.5 微波探测报警技术及实施 272

11.3.6 红外和微波双探测防范技术 274

11.4 探测与遥控电路实例 276

11.4.1 红外探测与遥控电路实例——自动门控制电路 276

11.4.2 超声波遥控电路实例——汽车倒车防撞电路 277

思考与练习 278

第12章 传感器的信号处理与接口技术 280

12.1 传感器的信号预处理电路 280

12.1.1 开关式输出信号的预处理 281

12.1.2 模拟脉冲式输出信号的预处理 281

12.1.3 模拟连续式输出信号的预处理 283

12.2 传感器信号的放大电路 284

12.2.1 测量放大器 284

12.2.2 集成仪表放大电路介绍 286

12.3 传感器的补偿与标度变换 287

12.3.1 传感器的温度补偿 287

12.3.2 传感器的非线性补偿 290

12.3.3 传感器的标度变换 299

12.4 传感器与微机的接口技术 299

12.4.1 数据采集的概念 299

12.4.2 ADC接口技术 301

12.4.3 其他数据采集部件 308

12.5.1 干扰的来源及形式 309

12.5 抗干扰技术 309

12.5.2 干扰的抑制技术 314

思考与练习 318

第13章 显示与调节仪表 320

13.1 模拟式仪表 320

13.1.1 动圈式显示与调节仪表 320

13.1.2 自动平衡显示仪表 324

13.1.3 电动单元组合仪表 327

13.2 数字式仪表 330

13.2.1 数字式显示调节仪表的分类与组成 330

13.2.2 数字面板表 331

13.2.3 数字显示调节仪表的使用 333

13.2.4 热电偶满量程的折点位置 336

思考与练习 337

14.1.2 智能式传感器的构成 338

14.1.1 智能式传感器的特点 338

第14章 智能化与自动测试技术 338

14.1 智能式传感器 338

14.1.3 智能式传感器实例 339

14.2 智能检测仪表 340

14.2.1 智能化仪表的特点 340

14.2.2 智能化仪表实例 341

14.3 自动测试系统 343

14.3.1 IEEE-488（IB）的总线结构 344

14.3.2 IEEE-488（IB）标准的其他特点 345

14.3.3 IEEE-488（IB）系统的运行 345

思考与练习 346

附录A 几种常用传感器的性能比较表 347

附录B S、K热电偶分度表（ITS-90） 348

附录C 热电阻及NTC-MF58-10K热敏电阻分度表 349

参考文献 351