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第1章 自动检测技术的共性基础理论 1

1.1 自动检测技术概论 1

1.1.1 自动检测技术在自动化专业中的地位与作用 1

1.1.2 自动检测系统的基本组成 3

1.1.3 传感器的分类、命名与图形符号 4

1.2 量值的传递和溯源 5

1.2.1 计量学的定义、分类、特点 5

1.2.2 法定计量单位 6

1.2.3 量值传递 6

1.3 测量方法 9

1.3.1 直接测量、间接测量、联立测量 10

1.3.2 偏差式测量、零位式测量、微差式测量 10

1.3.3 接触式测量、非接触式测量 11

1.4 传感器的一般特性 11

1.4.1 传感器的静态特性与静态特性指标 11

1.4.2 传感器的动态特性与动态特性指标 17

1.4.3 传感器的标定与校准 18

1.5 测量误差与数据处理 19

1.5.1 测量误差的概念和分类 19

1.5.2 粗大误差的判别和分类 21

1.5.3 系统误差的处理 23

1.5.4 随机误差的处理 26

1.6 测量不确定度评定 28

1.6.1 测量不确定度的定义及其与测量误差的比较 29

1.6.2 测量不确定度的评定 30

1.6.3 测量结果的表示和处理方法 33

习题和思考题 36

第2章 位移检测 39

2.1 常用位移检测方法 39

2.1.1 电阻式位移检测 39

2.1.2 电感式位移检测 40

2.1.3 电容式位移检测 42

2.1.4 光电式位移检测 43

2.1.5 CCD器件式位移检测 47

2.1.6 光栅式位移检测 50

2.1.7 感应同步器式位移检测 53

2.1.8 各种位移检测方法性能比较及用途、特点 53

2.2 位移检测技术示例——差动变压器式位移检测 54

2.2.1 差动变压器式位移传感器的基本结构 54

2.2.2 差动变压器式位移传感器的工作原理 55

2.2.3 差动变压器式位移传感器的测量电路 57

2.2.4 差动变压器式位移传感器应用举例 59

2.3 位移检测技术示例——感应同步器 60

2.3.1 感应同步器的种类和结构 60

2.3.2 感应同步器的工作原理 62

2.3.3 感应同步器的信号调理 63

2.3.4 感应同步器应用举例 64

习题和思考题 65

第3章 厚度检测 67

3.1 常用厚度检测方法 67

3.2 厚度检测技术示例——电容式厚度检测 68

3.2.1 检测原理 68

3.2.2 信号调理 73

习题和思考题 80

第4章 力和重量检测 81

4.1 常用力、重量检测方法 81

4.1.1 电阻应变式力和重量检测 81

4.1.2 电容式力和重量检测 82

4.1.3 压电式力检测 82

4.1.4 压磁式力和重量检测 83

4.1.5 振弦式力和重量检测 84

4.2 力和重量检测技术示例——电阻应变片 85

4.2.1 电阻应变片的工作原理——应变效应 85

4.2.2 电阻应变片的结构、种类 87

4.2.3 电阻应变片的主要特性 88

4.2.4 电阻应变片的粘贴技术 91

4.2.5 电阻应变片的典型应用方式 92

4.2.6 电阻应变片的信号调理 93

4.2.7 电阻应变式力、重量检测方法的应用举例 101

4.2.8 电阻应变式力传感器的选用与故障处理 103

习题和思考题 105

第5章 转速检测 107

5.1 常用转速检测方法 107

5.1.1 模拟式转速检测 107

5.1.2 同步式转速检测 108

5.1.3 数字式转速检测 109

5.1.4 各种转速检测方法的性能比较及用途、特点 111

5.2 转速检测技术示例——编码器 112

5.2.1 直接编码器 112

5.2.2 增量编码器 114

习题和思考题 115

第6章 电流、电压检测 117

6.1 电流检测 117

6.1.1 传感电阻法 117

6.1.2 电流互感器 118

6.1.3 霍尔效应法 119

6.2 电压检测 126

6.2.1 电压互感器 126

6.2.2 霍尔集成电压传感器 127

习题和思考题 128

第7章 温度检测 129

7.1 常用温度检测方法 129

7.1.1 双金属温度检测 129

7.1.2 压力式温度检测 131

7.1.3 热电偶温度检测 132

7.1.4 热电阻温度检测 132

7.1.5 非接触式温度检测 135

7.1.6 各种温度检测方法的比较与选择 139

7.2 温度检测技术示例——热电偶 142

7.2.1 热电偶的工作原理 142

7.2.2 热电偶的基本定律 145

7.2.3 热电偶的冷端补偿 147

7.2.4 标准化热电偶 149

7.2.5 热电偶的结构形式 152

7.2.6 单片热电偶冷端温度补偿电路 153

7.2.7 热电偶、热电阻的安装与校验 158

7.2.8 热电偶温度变送器 160

7.2.9 热电偶的常见故障原因及处理方法 162

习题和思考题 165

第8章 压力检测 166

8.1 常用压力检测方法 166

8.2 压力测量用弹性元件 168

8.3 压力检测技术示例——扩散硅压力变送器 171

8.3.1 工作原理——半导体压阻效应 171

8.3.2 扩散硅压力变送器 172

8.4 压力检测技术示例——压电式压力传感器 176

8.4.1 工作原理 176

8.4.2 测量电路 180

8.4.3 常见压电式压力传感器 182

8.5 压力仪表的选择、安装和使用 183

8.5.1 压力量值传递 183

8.5.2 压力检测仪表的选择与安装 186

8.5.3 压力检测仪表的校验 189

8.6 压力检测系统的常见故障处理示例 190

8.6.1 弹簧管压力表的故障排除方法 190

8.6.2 压力测量系统的故障分析 191

习题和思考题 193

第9章 流量检测 195

9.1 常用流量检测方法 195

9.1.1 流量的基本概念 195

9.1.2 常用体积流量检测方法 196

9.1.3 常用质量流量检测方法 203

9.1.4 流量测量仪表的选用 205

9.2 流量检测技术示例——差压式流量计 206

9.2.1 差压式流量计的工作原理 206

9.2.2 差压式流量计的分类与结构 208

9.2.3 差压式流量计的主要特点和选用 212

9.2.4 差压式流量计的安装注意事项 213

9.2.5 差压式流量计的使用注意事项 217

9.2.6 差压式流量计的故障处理 218

9.3 流量检测技术示例——电磁流量计 219

9.3.1 电磁流量计的工作原理与分类 219

9.3.2 电磁流量计的主要特点 221

9.3.3 电磁流量计的正确选用 222

9.3.4 电磁流量计的正确安装 225

9.3.5 电磁流量计的正常维护与故障处理 228

9.3.6 电磁流量计的应用实例 230

9.4 流量测量仪表的校验 233

9.4.1 流量测量仪表的校验方法概述 233

9.4.2 流量测量仪表的现场校验 234

习题和思考题 236

第10章 物位检测 238

10.1 常用物位检测方法 238

10.1.1 浮力式液位检测 238

10.1.2 压力式液位检测 240

10.1.3 电容式物位检测 240

10.1.4 超声式物位检测 240

10.1.5 射线式物位检测 240

10.1.6 雷达式物位检测 241

10.1.7 磁致伸缩式液位检测 242

10.1.8 各种物位检测方法的用途、特点和选用 243

10.2 物位检测技术示例——电容式物位检测 245

10.2.1 检测原理 245

10.2.2 电容式物位检测的应用实例 247

10.2.3 电容式物位检测装置安装、调试与故障处理实例 251

10.3 物位检测技术示例——超声式物位检测 252

10.3.1 检测原理 252

10.3.2 检测装置 254

10.3.3 超声式物位检测的特点和应用注意事项 256

10.3.4 超声式物位检测的应用实例 257

习题和思考题 258

第11章 物性参数与成分含量检测 259

11.1 常用物性检测方法与仪表 259

11.1.1 含水量检测 259

11.1.2 湿度检测 260

11.1.3 密度检测 261

11.1.4 浓度检测 263

11.1.5 黏度检测 264

11.1.6 pH测量 265

11.2 常用成分含量检测方法与仪器 267

11.2.1 在线液体成分含量检测方法与仪器 267

11.2.2 在线气体成分含量检测方法与仪器 270

11.3 物性、成分含量在线检测的共性问题 275

11.3.1 取样与预处理 275

11.3.2 测量滞后 276

11.3.3 标定 276

11.3.4 维护 276

习题和思考题 277

第12章 自动检测系统设计 278

12.1 自动检测系统的设计步骤 278

12.1.1 自动检测系统的设计原则 278

12.1.2 自动检测系统的设计步骤 279

12.2 自动检测系统的性能估计 283

12.2.1 分辨力与量程的预估 284

12.2.2 动态性能的预估 284

12.2.3 静态性能的预估 286

12.3 自动检测系统的抗干扰 288

12.3.1 测量系统中的干扰问题 288

12.3.2 噪声耦合方式 292

12.3.3 主要抗干扰措施 296

12.4 自动检测系统的温度补偿 309

12.4.1 温度补偿的必要性 309

12.4.2 温度补偿原理 310

12.5 自动检测系统的设计举例 316

12.5.1 空气压缩机曲轴工作应力测试系统 316

12.5.2 机车制动智能压力检测系统 321

12.5.3 中国先进研究堆热工过程测量系统 324

12.5.4 人造板密度在线检测系统 327

12.5.5 灌浆与压水自动检测系统 331

12.5.6 啤酒瓶残留清洗液在线检测系统 334

12.5.7 胶囊装药量自动检测系统 342

12.5.8 地下玉米种自动检测系统 345

习题和思考题 349

参考文献 350