传感器与测试技术PDF电子书下载

目录 1

绪论 1

第一篇 工程测试技术基础 5

第1章　测试的基础知识 5

1.1　测试的基本概念 5

1.1.1　测量、计量和测试 5

1.1.2　测试方法的分类 5

1.1.3　测试系统的组成 6

1.2　测量误差及其不确定度 7

1.2.1　真值及测量误差 7

1.2.2 测量误差的分类 8

1.2.3　测量不确定度 8

1.3　测量数据处理 14

1.3 1　测量数据的统计特性 14

1.3.2　粗大误差的判别和剔除 14

1.3.3　测量数据的表述方法 15

1.3.4　一元线性回归 17

习题与思考题 19

第2章　信号分析基础 20

2.1 信号的分类与描述 20

2.1.1　信号的分类 20

2.1.2　信号的描述 25

2.2　周期信号与离散频谱 26

2.2.1 傅里叶级数与周期信号的分解 26

2.2.2　周期信号频域描述的物理意义 29

2.2.3　周期信号的频域描述实例 29

2.2.4　周期信号的强度描述 34

2.3　非周期信号与连续频谱 35

2.3.1 傅里叶变换 36

2.3.2　傅里叶变换的基本性质 38

2.3.3　典型非周期信号的频谱 40

2.4.1　平均值、方差、均方值 43

2.4　随机信号 43

2.4.2　概率密度函数 44

2.4.3　相关函数 45

2.4.4　功率谱密度函数 51

习题与思考题 54

第3章　测试系统的特性 56

3.1 测试系统与线性系统 56

3.1.1　测试系统的基本要求 56

3.1.2　线性系统及其主要特性 57

3.1.3　测试系统的传输特性 58

3.2　测试系统的静态特性 59

3.2.1　静态特性指标 59

3.2.2　静态特性的标定 64

3.3　测试系统的动态特性 64

3.3.1　动态特性的数学描述 65

3.3.2　常见测试系统的频率响应 69

3.3.3　常见测试系统的阶跃响应 73

3.3.4　测试系统动态特性的标定 77

3.4　实现系统不失真测试的条件 79

习题与思考题 81

第4章　传感器技术概论 83

4.1　传感器的基本概念 83

4.1.1　传感器的定义及组成 83

4.1.2　传感器的分类 84

4.1.3　常用技术性能指标 85

4.2　弹性敏感元件 86

4.2.1 弹性敏感元件的基本特性 86

4.2.2　弹性敏感元件的材料 88

4.2.3　弹性敏感元件的结构型式 91

4.3　传感器的应用及发展趋势 100

习题与思考题 101

5.1 工作原理及结构参数 103

第二篇 常用传感器的原理及应用 103

第5章　电阻应变式传感器 103

5.1.1 电阻应变片的工作原理 104

5.1.2　电阻应变片的种类及材料 107

5.1.3　电阻应变片的性能参数 110

5.2　测量电路及温度补偿 111

5.2.1　测量电桥 111

5.2.2　温度误差及补偿 114

5.2.3 电阻应变片的布置和接桥方式 116

5.3 电阻应变式传感器的应用 117

5.3.1　测力传感器 118

5.3.2 压力传感器 119

5 3.3　加速度传感器 120

习题与思考题 121

6.1 自感式电感传感器 123

6.1.1 工作原理 123

第6章 电感式传感器 123

6.1.2　差动式自感传感器 125

6.1.3　测量电路 126

6.2　互感式电感传感器 133

6.2.1　工作原理 133

6.2.2　测量电路 134

6.3 电涡流式传感器 135

6.3.1 工作原理 135

6.3.2　测量电路 138

6.4 电感式传感器的应用 140

6.4.1 差动式电感传感器应用实例 140

6.4.2　电涡流式传感器应用实例 142

习题与思考题 143

第7章 电容式传感器 145

7.1 工作原理与特性 145

7.1.2　面积变化型 146

7.1.1　极距变化型 146

7.1.3　介电常数变化型 147

7.2　测量电路 147

7.2.1　调频电路 147

7.2.2　脉冲宽度调制电路 148

7.3　电容式传感器的应用 150

习题与思考题 152

第8章　压电式传感器 153

8.1　压电效应 153

8.1.1 压电效应 153

8.1.2　压电材料 155

8.2　测量电路 157

8.2.1　等效电路 157

8.2.2　测量电路 159

8.3.1　加速度传感器 160

8.3　压电式传感器的应用 160

8.3.2　测力传感器 165

8.3.3　压力传感器 167

习题与思考题 167

第9章　磁敏式传感器 168

9.1　霍尔传感器 168

9.1.1　霍尔效应与霍尔元件 168

9.1.2　霍尔元件材料及主要特性参数 171

9.1.3　测量误差及其补偿 172

9.1.4　霍尔集成传感器 174

9.1.5　霍尔传感器的应用 176

9.2　磁敏电阻 179

9.2.1　磁阻效应 179

9.2.2　磁敏电阻的结构与特性 180

9.2.3　磁敏电阻的应用 182

9.3.1　磁敏二极管 184

9.3　磁敏二极管和磁敏三极管 184

9.3.2　磁敏三极管 187

9.3.3　磁敏二极管和磁敏三极管的应用 189

习题与思考题 190

第10章　光电式传感器 191

10.1　光电效应 191

10.2　光电管及光电倍增管 192

10.2.1 光电管 192

10.2.2 光电倍增管 195

10.3　光敏电阻 197

10.3.1　结构原理 197

10.3.2　基本特性 197

10.4　光电池 200

10.4.1　硅光电池的结构原理 200

10.4.2　光电池的基本特性 200

10.5.1　结构原理 203

10.5　光电二极管和光电三极管 203

10.5.2　基本特性 204

10.5.3　结构及技术参数 206

10.6　光电式传感器及其应用 208

10.6.1　光电式传感器的类型 208

10.6.2　应用实例 208

习题与思考题 212

第11章　热电式传感器 213

11.1 概述 213

11.2　热电阻 214

11.2.1　金属热电阻 214

11.2.2　热敏电阻 216

11.3　热电偶 218

11.3.1　热电效应 218

11.3.2　热电偶的基本定律 220

11.3.3　常用热电偶及热电势的测量 222

11.3.4　热电偶的冷端温度补偿 224

11.3.5　热电偶的校准和标定 226

11.4　新型热电式传感器 226

11.4.1　PN结温度传感器 226

11.4.2　压电型温度传感器 227

11.4.3　磁热敏传感器 228

习题与思考题 228

第12章　数字式传感器 230

12.1　光栅数字传感器 230

12.1.1　光栅的类型和结构 230

12.1.2 栅数字传感器的工作原理 231

12.1.3　辨向与细分电路 234

12.1.4　光栅数字传感器的应用 237

12.2　感应同步器 237

12.2.1 感应同步器的基本结构 238

12.2.2　感应同步器的工作原理 239

12.2.3 感应同步器的信号处理 242

12.2.4 感应同步器的应用 244

12.3　光电编码器 245

12.3.1 绝对编码器 246

12.3.2　增量编码器 247

12.3.3　光电编码器的应用 248

12.4　容栅传感器 249

12.4.1 容栅传感器的结构和工作原理 249

12.4.2　容栅传感器的测量电路 251

12.4.3　容栅传感器的应用 252

习题与思考题 252

第三篇 新型传感器与检测技术 255

第13章　光纤传感器 255

13.1 光纤的结构及传光原理 255

13.1.1　光纤的结构及分类 255

13.1.2　传光原理 256

13.2 光纤传感器的工作原理 259

13.2.1 光纤传感器的组成 259

13.2 光纤传感器的分类 260

13.2.3 光的调制技术 260

13.3　光纤传感器的应用 262

13.3.1　光纤位移传感器 263

13.3.2　光纤振动传感器 265

13.3.3 光纤流速及加速度传感器 266

13.3.4　光纤温度传感器 268

习题与思考题 268

第14章 固态图像传感器 270

14.1 电荷耦合器件（CCD）的工作原理 270

14.2 CCD图像传感器 271

14.2.1 线阵CCD图像传感器 271

14.2.2 面阵CCD图像传感器 272

14.3　CCD的基本特性参数 274

14.4　CCD图像传感器及其应用 276

习题与思考题 278

第15章　辐射式传感器 279

15.1　红外辐射传感器 279

15.1.1　红外辐射的物理基础 279

15.1.2　红外探测器（传感器） 281

15.1.3 红外辐射传感器的应用 284

15.2　超声波传感器 286

15.2.1 超声波检测的物理基础 286

15.2.2　超声波探头 288

15.2.3　超声波传感器的应用 289

15.3　核辐射传感器 290

15.3.1　核辐射及其物理特性 291

15.3.2　核辐射传感器 292

15.3.3　核辐射传感器的应用 294

习题与思考题 296

第16章　微型传感器 297

16.1 微机电系统与微型传感器 297

16.1.1 微机电系统 297

16.1.2　MEMS微型传感器 298

16.2　微型压力传感器 299

16.2.1 压阻式微型压力传感器 300

16.2.2　电容式微型压力传感器 301

16.2.3　谐振式微型压力传感器 302

16.3　微型加速度计 303

16.3.1 压阻式微型加速度计 303

16.3.2 电容式微型加速度计 305

习题与思考题 306

第17章　计算机辅助测试技术 307

17.1 计算机辅助测试系统概述 307

17.1.1　基本结构 307

17.1.2　接口和总线技术 308

17.1.3　基于PC总线的计算机辅助测试系统 310

17.2　计算机辅助测试系统的设计 310

17.2.1 硬件设计 311

17.2.2 抗干扰设计 314

17.3　虚拟仪器 316

17.3.1 概述 316

17.3.2　虚拟仪器的硬件结构 317

17.3.3　虚拟仪器的软件开发平台 321

17.3.4 用LabVIEW设计虚拟仪器实例 323

习题与思考题 325

附录1 常用名词术语汉英对照 326

附录2　单位冲击函数和抽样定理 336

附录3 ZCY-Ⅱ型综合传感器实验仪 342

附录4 常用热电偶分度表 346

参考文献 348