传感器与检测技术PDF电子书下载

第1章　传感器与检测技术基础 1

1.1　传感器基础知识 1

1.1.1　传感器概述 1

1.1.2　提高传感器性能的技术途径 5

1.1.3　传感器中的弹性敏感元件 6

1.1.4　传感器的标定和校准 8

1.1.5　传感器选用原则 9

1.2　检测的基本概念 11

1.2.1　测量、计量、测试与检测 11

1.2.3　检测技术的发展 13

1.2.2　检测技术的任务 13

1.3　检测的分类 14

1.3.1 电量与非电量检测技术 14

1.3.2　检测原理的分类 14

1.3.3　检测方法的分类 14

1.3.4　检测对象的分类 15

1.4　检测系统 15

1.4.1　检测系统的组成 15

1.4.2　检测系统的分类 16

本章小结 17

思考题与习题 17

2.1.2　测量误差及其表示方法 18

2.1.1　真值 18

2.1　测量误差的基本概念 18

第2章　误差分析与数据处理 18

2.1.3　测量误差的来源 20

2.2　误差的分类 20

2.2.1 系统误差 21

2.2.2　随机误差 21

2.2.3　粗大误差 21

2.2.4　测量精度 22

2.3　测量数据处理 22

2.3.1 测量数据的统计参数 22

2.3.2　随机误差及其处理 23

2.3.3　系统误差的发现 26

2.3.4　减小系统误差的方法 28

2.3.5　粗大误差的判别和剔除方法 31

2.4　测量数据的表述方法及线性回归初步 33

2.4.1　测量数据的表述方法 33

2.4.2　线性回归初步 34

2.5　测量不确定度 37

2.5.1　测量不确定度的定义及分类 37

2.5.2　测量误差与不确定度 38

2.5.3　不确定度的评定方法 39

2.5.4　测量不确定度的评定流程及实例 41

本章小结 43

习题与思考题 43

3.1　调制与解调 44

第3章　信号转换与处理电路 44

3.1.1 幅值调制与解调 45

3.1.2　频率调制与解调 50

3.2　信号放大电路 52

3.2.1　基本放大电路 52

3.2.2　测量放大电路 58

3.2.3　程控增益放大器 60

3.2.4　隔离放大电路 61

3.3　信号处理电路 65

3.3.1 采样保持 65

3.3.2　滤波电路 69

3.4.1　U/I转换电路 77

3.4　信号转换电路 77

3.4.2　逻辑电平转换 78

3.4.3　A/D转换器 83

3.4.4　U/F转换器 87

3.4.5　D/A转换器 89

3.4.6　F/U转换器 92

本章小结 93

习题与思考题 94

第4章　传统传感器原理及应用 96

4.1 电阻应变式传感器 96

4.1.1 电阻应变片的工作原理 96

4.1.2　电阻应变片的种类及材料 98

4.1.3　电阻应变片的性能参数 99

4.1.4　电阻应变片的选择 101

4.1.5　测量电桥电路 101

4.1.6　温度误差及补偿措施 102

4.1.7 电阻应变片的步片与组桥 105

4.1.8　电阻应变式传感器的应用 105

4.2　电容式传感器 106

4.2.1 电容式传感器工作原理与特性 107

4.2.2　电容式传感器测量电路 110

4.2.3　电容式传感器的应用 113

4.3　电感式传感器 114

4.3.1　差动螺管式（自感式）传感器 114

4.3.2　差动变压器（互感式）传感器 117

4.3.3　电涡流式传感器 121

4.3.4　电感式传感器的应用 126

4.4　磁敏式传感器 128

4.4.1　磁电效应及敏感材料 128

4.4.2　磁敏电阻 129

4.4.3　磁敏二极管和磁敏三极管 131

4.4.4　霍耳传感器 137

4.5　压电式传感器 144

4.5.1　压电效应与压电材料 144

4.5.2　压电式传感器工作原理与测量电路 148

4.5.3　压电式传感器的应用 151

4.6.1　金属热电阻传感器 152

4.6　热电式传感器 152

4.6.2　PN结温度传感器 155

4.6.3　热电偶传感器 156

本章小结 163

习题与思考题 164

第5章　新型传感器原理及应用 165

5.1　气敏、湿敏传感器 165

5.1.1　气敏传感器 165

5.1.2　湿敏传感器 171

5.2　微传感器 175

5.2.1　MEMS微机电系统与微型传感器 175

5.2.2　微型压力传感器 177

5.2.3　微型加速度计 179

5.3　光栅数字传感器 181

5.3.1　光栅的结构和类型 181

5.3.2　光栅传感器的工作原理 182

5.3.3　辨向与细分电路 183

5.3.4　光栅数显装置 186

5.3.5　光栅传感器的应用 186

5.4　光电式传感器 187

5.4.1　光电效应 187

5.4.2　光电器件 188

5.4.3　光源及光学元件 200

5.4.4　光电式传感器的应用 201

5.4.5　光纤传感器 205

5.4.6　图像传感器 209

5.4.7　红外传感器 212

5.5　集成化智能传感器 215

5.5.1　智能传感器概述 215

5.5.2　单片集成化智能传感器 219

5.5.3　单片智能温度传感器的原理与应用 221

5.5.4　集成湿度传感器的原理与应用 231

本章小结 235

习题与思考题 236

6.1 自动检测系统概述 238

6.1.1 自动检测系统的基本概念与结构 238

第6章　自动检测系统的总线与接口技术 238

6.1.2 自动检测系统的发展历程 241

6.2 自动检测总线与接口技术 243

6.2.1　计算机接口功能 243

6.2.2 计算机常用接口 244

6.2.3 串行通信接口技术 247

6.2.4　GPIB接口总线技术 251

6.2.5 VXI总线技术 253

6.2.6 PXI总线技术 258

6.2.7 USB/IEEEI 394通用串行总线技术 260

本章小结 266

习题与思考题 266

7.1.1　虚拟仪器的概念 268

第7章　虚拟仪器系统 268

7.1　概述 268

7.1.2　虚拟仪器的特点 269

7.1.3　虚拟仪器的发展前景 270

7.2　虚拟仪器的结构 270

7.2.1　虚拟仪器的结构 270

7.2.2　虚拟仪器的硬件结构 271

7.2.3　虚拟仪器的软件结构 272

7.3　虚拟仪器软件开发平台——LabVIEW简介 273

7.3.1 LabVIEW的特点与功能 273

7.3.2 LabVIEW应用程序的构成 274

7.3.3　LabVIEW的模板简介 276

7.3.4 程序的运行和调试 281

7.3.5 LabVIEW的帮助 282

7.4　基于LabVIEW的数据采集方法及实例 282

7.4.1　数据采集基础 282

7.4.2　基于LabVIEW的数据采集程序构建方式 284

7.4.3　基LabVIEW的数据采集实例 286

本章小结 288

习题与思考题 289

第8章　检测系统设计基础 290

8.1 检测系统的构成形式 290

8.1.1　标准总线检测系统 290

8.1.2　专用计算机检测系统 293

8.1.4 网络化检测系统 294

8.1.3　混合型计算机检测系统 294

8.2　检测系统设计的一般原则与开发过程 295

8.2.1 检测系统设计的一般原则 295

8.2.2　检测系统设计的一般开发过程 296

8.3　检测系统设计步骤 297

8.3.1　检测系统需求分析 298

8.3.2　检测系统总体方案设计 298

8.3.3　检测系统硬件设计 299

8.3.4　检测系统软件设计 301

8.3.5　系统集成与系统维护 302

8.4　检测系统抗干扰设计 302

8.4.1 产生干扰的因素与干扰分类 302

8.4.2　干扰传播的途径 306

8.4.3　抗干扰的基本措施 307

8.5　检测系统可靠性设计 314

8.5.1 可靠性的基本概念 314

8.5.2 可靠性设计的基本概念 315

8.5.3　可靠性设计方法 315

8.6　检测系统设计实例 317

8.6.1　近红外光谱检测系统设计 317

8.6.2　基于GSM网络的工业氯气远程监测系统设计 321

本章小结 325

习题与思考题 325

参考文献 326