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第1章 检测技术基础 1

1.1 引言 1

1.2 传感器的定义、组成与分类 2

1.3 测量方法 4

1.3.1 测量的基本概念 4

1.3.2 测量方法的分类 5

1.4 检测系统的基本特性 7

1.4.1 静态特性 7

1.4.2 动态特性 10

1.5 误差及其处理 10

1.5.1 误差的概念 10

1.5.2 随机误差的处理 14

1.5.3 系统误差的处理 16

1.5.4 粗大误差的处理 18

能力拓展：生活中的传感器 18

习题云 19

第2章 电阻式传感器 20

2.1 应变电阻式传感器 20

2.1.1 工作原理 20

2.1.2 电阻应变片的种类 22

2.1.3 测量电路 23

2.1.4 应变电阻式传感器的应用 27

2.2 气敏电阻 32

2.2.1 气敏电阻的定义 32

2.2.2 气敏电阻的主要参数及特性 32

2.2.3 工作原理 33

2.2.4 气敏电阻的主要类型 35

2.2.5 气敏电阻的应用 36

2.3 湿敏电阻 37

2.3.1 湿度的定义及其表示方法 37

2.3.2 湿敏电阻的性能和主要特性参数 37

2.3.3 工作原理 38

2.3.4 测量电路 40

2.3.5 湿敏电阻的应用 41

能力拓展：电子秤的设计 42

习题云 42

第3章 电容式传感器 44

3.1 工作原理 44

3.1.1 变面积型 45

3.1.2 变介质型 47

3.1.3 变极距型 47

3.2 测量电路 49

3.2.1 调频电路 50

3.2.2 运算放大器 50

3.2.3 变压器式交流电桥 51

3.2.4 二极管双T形交流电桥 51

3.2.5 脉冲宽度调制电路 52

3.3 电容式传感器的应用 55

3.3.1 电容式压力传感器 55

3.3.2 电容式位移传感器 56

3.3.3 电容式加速度传感器 56

3.3.4 电容式厚度传感器 57

习题云 57

第4章 电感式传感器 59

4.1 变磁阻电感式传感器 59

4.1.1 工作原理 59

4.1.2 输出特性 61

4.1.3 测量电路 61

4.1.4 变磁阻电感式传感器的应用 63

4.2 差动变压器电感式传感器 64

4.2.1 螺线管式差动变压器 64

4.2.2 差动变压器电感式传感器的应用 68

4.3 电涡流电感式传感器 69

4.3.1 工作原理 69

4.3.2 等效电路 70

4.3.3 测量电路 70

4.3.4 电涡流电感式传感器的应用 71

习题云 72

第5章 压电式传感器 74

5.1 工作原理 74

5.1.1 压电效应 74

5.1.2 压电材料 75

5.2 测量电路 79

5.2.1 等效电路 79

5.2.2 前置放大器 80

5.2.3 压电元件的连接 82

5.3 压电式传感器的应用 83

5.3.1 压电式力传感器 83

5.3.2 压电式加速度传感器 84

习题云 84

第6章 磁敏式传感器 85

6.1 磁电感应式传感器 85

6.1.1 工作原理 85

6.1.2 磁电感应式传感器的结构 86

6.1.3 测量电路 88

6.1.4 磁电感应式传感器的应用 88

6.2 霍尔式传感器 89

6.2.1 工作原理 89

6.2.2 测量电路 92

6.2.3 霍尔式传感器的应用 93

习题云 94

第7章 热电式传感器 95

7.1 热电偶 96

7.1.1 工作原理 96

7.1.2 热电偶的材料、结构与种类 102

7.1.3 热电偶的冷端温度补偿 104

7.1.4 测量电路 106

7.1.5 热电偶的选用与安装 108

7.1.6 热电偶的应用 108

7.2 热电阻 109

7.2.1 铂热电阻 109

7.2.2 铜热电阻 110

7.2.3 测量电路 111

7.2.4 热电阻的应用 112

7.3 热敏电阻 112

7.3.1 热敏电阻的特性 113

7.3.2 热敏电阻的应用 114

能力拓展：火灾探测报警系统设计 115

习题云 115

第8章 光电式传感器 116

8.1 光电式传感器的概念及其基本形式 116

8.2 光电效应与光电器件 117

8.2.1 外光电效应型光电器件 118

8.2.2 内光电效应型光电器件 119

8.3 光纤传感器 130

8.3.1 光纤及其传光原理 130

8.3.2 光纤传感器的组成与分类 131

8.3.3 光纤传感器的应用 133

习题云 134

第9章 数字式传感器 136

9.1 光电式编码器 136

9.1.1 码盘式编码器 136

9.1.2 脉冲盘式编码器 139

9.1.3 两类编码器的对比 141

9.1.4 光电式编码器的应用 141

9.2 计量光栅 142

9.2.1 工作原理 143

9.2.2 计量光栅的组成 144

9.2.3 计量光栅的应用 147

习题云 147

第10章 其他传感器 149

10.1 红外传感器 149

10.1.1 工作原理 149

10.1.2 红外传感器的应用 152

10.2 微波传感器 155

10.2.1 工作原理 155

10.2.2 微波传感器的分类 155

10.2.3 微波传感器的组成 155

10.2.4 微波传感器的特点 156

10.2.5 微波传感器的应用 156

10.3 超声波传感器 158

10.3.1 超声波及其物理性质 158

10.3.2 工作原理 160

10.3.3 超声波传感器的应用 162

10.4 新型传感器 167

10.4.1 智能传感器 168

10.4.2 模糊传感器 169

10.4.3 微传感器 170

10.4.4 网络传感器 172

10.4.5 生物传感器 174

能力拓展：入侵探测报警系统设计 176

习题云 176

第11章 检测系统设计 178

11.1 检测系统的组成 178

11.1.1 数据采集系统 178

11.1.2 输入／输出通道 182

11.1.3 检测系统的软件 183

11.2 检测系统的基本设计方法 185

11.2.1 系统需求分析 186

11.2.2 系统总体设计 186

11.2.3 采样速率的确定 187

11.2.4 标度变换 188

11.2.5 硬件设计 189

11.2.6 软件设计 193

11.2.7 系统的集成与维护 193

能力拓展：无线温度采集系统设计 193

习题云 194

第12章 检测系统的信号处理 195

12.1 信号放大 195

12.1.1 运算放大器 195

12.1.2 仪用放大器（或测量放大器） 198

12.1.3 程控增益放大器 199

12.1.4 隔离放大器 201

12.2 信号滤波 202

12.2.1 滤波器的分类 202

12.2.2 模拟滤波器 203

12.3 信号转换 206

12.3.1 A/D转换 206

12.3.2 D/A转换 214

12.3.3 电压／电流转换 216

12.3.4 电流／电压转换 217

习题云 218

第13章 检测系统的抗干扰 219

13.1 噪声与干扰的危害 219

13.1.1 噪声与信噪比 219

13.1.2 干扰的危害 221

13.2 干扰的来源 221

13.2.1 内部干扰 222

13.2.2 外部干扰 222

13.3 干扰的耦合方式 222

13.4 干扰的抑制方法 224

13.4.1 抗干扰设计的基本原则 224

13.4.2 硬件抗干扰 226

13.4.3 软件抗干扰 229

习题云 232

第14章 现代检测系统 233

14.1 现代检测系统综述 233

14.1.1 总线技术 233

14.1.2 虚拟仪器 237

14.1.3 网络化测试技术 240

14.2 基于单片机的自动测温系统 241

14.3 基于无线传感器网络的智能家居安全测控系统 243

14.3.1 无线传感器网络的体系结构及应用领域 243

14.3.2 智能家居安全测控系统 247

14.4 现代检测系统的发展 249

习题云 251

附录 传感器样例 252

参考文献 255