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　传感器的命名与代号 1

1.1.2　传感器的灵敏度与分辨率 2

1.1.3　传感器的线性度与非线性误差 3

1.1.4　传感器的迟滞与重复性 3

1.2　检测技术基础 4

1.2.1　检测技术的概念与作用 4

1.2.2　检测系统的基本组成 5

1.2.3　检测技术的发展趋势 6

1.3　测量误差的概念及其处理方法 6

1.3.1　测量定义及测量误差 6

1.3.2　随机误差的处理方法 11

1.3.3　系统误差的消除方法 16

1.4　电桥电路在测量中的应用 18

1.4.1　直流测量电桥分析 18

1.4.2　交流测量电桥分析 21

1.5　电阻电桥设计制作号性能测试 22

1.5.1 目的与要求 22

1.5.2　电阻电桥设计 22

1.5.3　电阻电桥的制作 22

1.5.4　电阻电桥的性能测试 23

小结 23

思考题 24

第2章　电阻式传感器 25

2.1　电阻应变片 25

2.1.1　电阻应变效应 25

2.1.2　电阻应变片的类型及常用材料 26

2.1.3　电阻应变计的型号及选用 28

2.1.4　电阻应变片的应用 30

2.2　热电阻及热敏电阻 33

2.2.1　热电阻 33

2.2.2　热敏电阻 35

2.3　压敏电阻 39

2.3.1　压敏电阻的工作原理 39

2.3.2　压敏电阻的型号 40

2.3.3　压敏电阻的应用 41

2.4　气敏电阻 42

2.4.1　气敏电阻的工作原理及其特性 42

2.4.2　常用的气敏电阻 43

2.4.3　气敏电阻的应用 44

2.5　湿敏电阻 45

2.5.1　湿敏电阻的型号命名方法 46

2.5.2　常见类型及其应用 46

2.6　光敏电阻 48

2.6.1　工作原理 48

2.6.2　基本特性及其主要参数 49

2.6.3　光敏电阻型号命名方法 51

2.6.4　光敏电阻的应用 52

2.7　电阻传感器应用电路的设计与制作 53

2.7.1　电子称重测量电路 53

2.7.2　自动空气清新器控制电路 55

2.7.3　恒温控制电路 56

2.7.4　湿度控制电路 58

小结 60

思考题 61

第3章　电容式传感器 62

3.1　电容式传感器的基本原理及性能特点 62

3.1.1　变面积式电容传感器 62

3.1.2　变间隙式电容传感器 63

3.1.3　变介电常数式电容传感器 64

3.2　电容式传感器的常用测量电路 65

3.2.1　双T电桥电路 65

3.2.2　运算放大器测量电路 65

3.2.3　脉冲调制电路 66

3.2.4　调频电路 67

3.2.5　消除电容传感器寄生电容的方法 68

3.3　电容式传感器的应用 70

3.3.1　在物位测控中的应用 70

3.3.2　在压力测量中的应用 74

3.3.3　在位移测量中的应用 78

3.3.4　电容式指纹传感器 82

3.4　电容式接近开关电路的设计与制作 83

3.4.1　采用分立元件设计的电容式接近开关电路 83

3.4.2　采用集成电路设计的电容感应式开关电路 84

小结 85

思考题 85

第4章　电感式传感器 87

4.1　自感式电感传感器 87

4.1.1　原理分析 87

4.1.2　测量电路 89

4.2　差动变压器 91

4.2.1　工作原理分析 91

4.2.2　常用测量电路 93

4.3　电涡流式传感器 94

4.3.1　结构原理与特性 94

4.3.2　测量电路 97

4.4　电感式传感器的典型应用 98

4.4.1　位移测量 98

4.4.2　振动检测 100

4.4.3　位置控制 101

4.5　电感式金属感应接近开关电路 103

4.5.1　工作原理 103

4.5.2　元件选择与制作 103

4.5.3　调试 104

小结 104

思考题 104

第5章　热电偶传感器 105

5.1　热电偶的工作原理及其基本结构 105

5.1.1　热电偶的工作原理 105

5.1.2　热电偶的基本定律 107

5.1.3　热电偶结构 109

5.2　常用热电偶及其测温线路 111

5.2.1　热电偶材料 111

5.2.2　热电偶种类 111

5.2.3　热电偶的冷端补偿方法 116

5.2.4　热电偶测温线路 120

5.3　热电偶应用实例 122

5.3.1　热电偶在温度测量仪中的应用 122

5.3.2　热电偶温度变送器 122

5.4　典型热电偶测温电路制作 123

5.4.1　热电偶温度测量放大电路 123

5.4.2　热电偶测温电路制作 124

5.4.3　电路制作实施方案 125

小结 126

思考题 126

第6章　压电式传感器 128

6.1　基本原理分析 128

6.1.1　压电效应 128

6.1.2　石英晶体的压电效应 128

6.1.3　压电陶瓷的压电效应 130

6.2　压电材料及压电元件的结构 131

6.2.1　压电材料 131

6.2.2　压电元件的常用结构形式 133

6.3　测量电路 133

6.3.1　等效电路 133

6.3.2　基本测量电路 134

6.4　压电式传感器的应用 136

6.4.1　5100系列压电式力传感器 136

6.4.2　电荷型石英压力传感器 136

6.4.3　压电式加速度传感器 137

6.5　用压电传感器设计的天气预报电路 139

6.5.1　天气预报原理 139

6.5.2　天气预报仪的主要电路 140

6.5.3　电路的制作与调试 142

小结 143

思考题 143

第7章　光电传感器 144

7.1　概述 144

7.2　光电器件 145

7.2.1　外光电效应器件 146

7.2.2　内光电效应器件 148

7.2.3　光生伏特效应器件 151

7.3　光电传感器 153

7.3.1　光电传感器的类型 153

7.3.2　光电传感器的常用光源 154

7.3.3　光电转换电路 155

7.4　常见的光电传感器及应用 156

7.4.1　透射式光电传感器的应用 157

7.4.2　漫反射型光电传感器 157

7.4.3　遮光式光电传感器 160

7.4.4　光电式带材跑偏检测器 160

7.4.5　包装充填物高度检测 161

7.5　光电转速测量装置的设计与制作 162

7.5.1　光电转速传感器结构原理 162

7.5.2　光电转速传感器检测装置 162

7.5.3　转速测量原理 163

小结 163

思考题 164

第8章　霍尔传感器 165

8.1　霍尔效应与霍尔元件 165

8.1.1　霍尔效应 165

8.1.2　霍尔元件 167

8.1.3　温度特性及补偿 168

8.1.4　零位特性及补偿 171

8.2　集成霍尔传感器 172

8.2.1　开关型集成霍尔传感器 172

8.2.2　线性型集成霍尔传感器 173

8.2.3　差动霍尔电路（双霍尔电路） 174

8.3　霍尔传感器的应用 175

8.3.1　一般应用 175

8.3.2　应用实例 177

8.4　霍尔测速电路的设计与制作 187

8.4.1　脉冲信号的获得 187

8.4.2　测速电路设计 188

8.4.3　测速电路制作 189

小结 189

思考题 189

第9章　新型传感器 190

9.1　光纤传感器 190

9.1.1　光纤传感器基础知识 190

9.1.2　光纤传感器的应用 192

9.2　红外线传感器 194

9.2.1　红外辐射的产生及其性质 194

9.2.2　红外线传感器的类型 195

9.2.3　红外线传感器的应用 195

9.3　超声波传感器 200

9.3.1　超声波的发生 200

9.3.2　超声波的接收 201

9.3.3　超声波的传播特性 202

9.3.4　超声波在自动检测中的应用 203

9.3.5　超声波测距电路设计与制作 206

9.4　激光传感器 209

9.4.1　激光的本质 210

9.4.2　激光的形成 211

9.4.3　激光的特点 212

9.4.4　激光器 213

9.4.5　激光的应用 215

小结 218

思考题 218

第10章　信号处理及系统集成 219

10.1　信号处理技术 219

10.1.1　微弱信号放大 219

10.1.2　线性化处理技术 222

10.2　噪声源及噪声耦合方式 227

10.2.1　噪声源 228

10.2.2　噪声耦合方式 230

10.3　共模与差模干扰 232

10.3.1　差模干扰 233

10.3.2　共模干扰 234

10.3.3　共模干扰抑制比 234

10.4　常用的干扰抑制技术 236

10.4.1　屏蔽技术 236

10.4.2　接地技术 237

10.4.3　浮置 239

10.4.4　平衡电路 239

10.4.5　滤波 240

10.4.6　光耦合器 242

10.4.7　脉冲电路中的噪声抑制 242

10.5　典型检测系统简介 243

10.5.1　盐浴炉温度控制系统 244

10.5.2　超声波汽车测距告警装置 246

10.6　热电偶温度表的设计与制作 249

10.6.1　温度表硬件电路设计 249

10.6.2　温度表的软件设计 252

小结 254

思考题 255

附录 256

参考文献 259