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第1章 传感器检测技术基础 1

1.1 检测技术概述 2

1.1.1 检测技术 2

1.1.2 传感检测技术的地位与作用 3

1.2 传感器的组成及分类 3

1.2.1 传感器的组成 4

1.2.2 传感器的分类 4

1.3 传感检测系统的基本特性、评价指标与选用原则 6

1.3.1 传感器的静态特性 6

1.3.2 传感器的动态特性 9

1.3.3 环境参数 9

1.3.4 传感器的选用原则 9

1.4 提高传感器性能的方法 10

1.4.1 传感器性能指标 10

1.4.2 提高传感器性能的方法 10

1.5 传感器性能的标定与校准 11

1.5.1 标定与校准的方法 11

1.5.2 静态标定 12

1.5.3 动态标定 12

第2章 信号处理与检测系统 14

2.1 传感检测系统的组成 15

2.2 电桥 16

2.2.1 直流电桥 16

2.2.2 交流电桥 18

2.3 阻抗匹配器 19

2.3.1 阻抗匹配的基本原理 19

2.3.2 阻抗匹配器 20

2.4 放大电路 20

2.4.1 同相放大器 20

2.4.2 反相放大器 21

2.4.3 差动放大器 21

2.4.4 电荷放大器 22

2.4.5 仪用放大器 22

2.5 数／模、模／数转换电路 23

2.5.1 数／模转换器 24

2.5.2 模／数转换器 30

2.5.3 电压／频率转换器 36

2.6 多路模拟开关及采样保持器 39

2.6.1 多路模拟开关 39

2.6.2 采样保持电路 40

2.7 传感检测系统中的抗干扰问题 42

2.7.1 形成干扰的三要素 42

2.7.2 干扰的产生和来源 43

2.7.3 常见的抗干扰措施 44

第3章 温度检测 48

3.1 温度测量概述 49

3.1.1 温度与温标 49

3.1.2 温度测量的主要方法和分类 49

3.2 热电偶传感器 50

3.2.1 热电偶测温原理 50

3.2.2 热电偶基本定律 51

3.2.3 热电偶材料及常用热电偶 53

3.2.4 热电偶的基本结构 55

3.2.5 热电偶冷端温度补偿 56

3.2.6 热电偶常用测温电路 58

3.2.7 热电偶传感器的典型温度测量电路应用 60

3.3 电阻式温度传感器 62

3.3.1 金属热电阻传感器 62

3.3.2 半导体热敏电阻传感器 66

3.4 集成温度传感器 69

3.4.1 集成温度传感器基本工作原理 69

3.4.2 集成温度传感器的输出形式 70

3.4.3 常用集成温度传感器特性 71

3.4.4 集成温度传感器的典型测温电路 71

3.5 辐射式温度传感器 73

3.5.1 概述 73

3.5.2 红外测温仪 73

第4章 力及压力检测 77

4.1 概述 78

4.1.1 力的测量 78

4.1.2 压力的测量 78

4.2 应变式力传感器 80

4.2.1 电阻应变片的工作原理 80

4.2.2 电阻应变片的种类 82

4.2.3 测量转换电路 85

4.2.4 电阻应变片的温度误差及其补偿 86

4.2.5 应变式传感器的应用 87

4.3 压电式压力及力传感器 92

4.3.1 压电效应及压电材料 92

4.3.2 压电式传感器等效电路 95

4.3.3 压电式传感器的转换电路 97

4.3.4 压电式传感器的应用 98

4.4 电容式压力传感器 101

4.4.1 电容式传感器的工作原理及结构形式 102

4.4.2 电容式传感器的测量转换电路 105

4.4.3 电容式传感器的应用 107

4.5 压磁式力传感器 109

4.5.1 压磁式传感器的工作原理 110

4.5.2 传感器的应用形式 112

4.5.3 参数选取的基本原则 113

4.5.4 压磁传感器的误差 114

4.6 力传感器应用实例 114

第5章 位移传感器 117

5.1 电感式位移传感器 119

5.1.1 自感式传感器 119

5.1.2 差动变压器式传感器 124

5.2 电涡流式位移传感器 128

5.2.1 涡流式位移传感器的基本结构和工作原理 128

5.2.2 被测导体对传感器灵敏度的影响 129

5.2.3 涡流式位移传感器的检测电路 130

5.2.4 涡流式位移传感器的应用 131

5.3 超声波传感器 132

5.3.1 超声波的物理基础 132

5.3.2 超声波传感器 136

5.3.3 超声波传感器的应用 138

5.4 光栅位移传感器 139

5.4.1 光栅的类型和结构 139

5.4.2 光栅传感器的工作原理 141

5.4.3 光栅式传感器测量转换电路 142

5.4.4 光栅式传感器的应用 144

5.5 光电码盘式位移传感器 145

5.5.1 绝对式编码器 145

5.5.2 增量式编码器 147

5.5.3 角编码器的应用 148

5.6 位移传感器应用实例 151

5.6.1 金属探测器 151

第6章 流量和流速传感器 154

6.1 流量测量 155

6.1.1 气体质量流量传感器 155

6.1.2 热线式质量流量传感器 156

6.1.3 薄膜式质量流量传感器 157

6.1.4 浮子式质量流量传感器 158

6.1.5 涡街式流量传感器 159

6.1.6 涡轮式流量传感器 159

6.1.7 差压式流量传感器 161

6.1.8 超声流量传感器 162

6.1.9 旋转活塞式流量传感器 163

6.1.10 电磁流量传感器 164

6.2 流速测量 165

6.2.1 毕托-静压管 165

6.2.2 热线式风速计 167

6.2.3 变截面测流计 167

6.2.4 电磁式流速传感器 168

6.2.5 超声波流速传感器 170

6.2.6 涡轮式流速传感器 171

第7章 气体及湿度检测 173

7.1 气敏传感器 174

7.1.1 半导体气敏元件的分类 174

7.1.2 半导体气敏传感器的原理 175

7.1.3 半导体气敏传感器结构及类型 176

7.1.4 气敏传感器应用 178

7.2 湿敏传感器 181

7.2.1 氯化锂湿敏电阻 182

7.2.2 半导体陶瓷湿敏电阻 182

7.2.3 湿敏传感器的应用 185

第8章 速度及加速度检测 190

8.1 速度及加速度检测方法 191

8.1.1 速度检测方法 191

8.1.2 加速度检测方法 191

8.2 速度检测 191

8.3 加速度检测 195

第9章 光电检测 199

9.1 光电检测技术 200

9.1.1 光电检测技术 200

9.1.2 光电检测系统的组成 200

9.2 光电效应及光电元件 201

9.2.1 光电效应 202

9.2.2 光电元件 202

9.3 光电元件的应用电路 205

9.4 光电传感器及应用 207

9.5 光电开关 209

第10章 传感器网络 212

10.1 传感器网络概述 213

10.2 传感器网络的典型应用 214

10.3 传感器网络的工业标准 215

10.3.1 有线传感器网络的工业总线标准 215

10.3.2 无线传感器网络的工业标准 218

参考文献 228