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第1章 绪论 1

1.1 检测技术概述 1

1.2 传感器概述 2

1.2.1 传感器的概念 2

1.2.2 传感器的组成 3

1.2.3 传感器的分类 3

1.2.4 传感器的发展趋势 5

1.3 现代检测系统 6

1.3.1 基本结构 6

1.3.2 应用类型 7

1.4 检测技术的发展趋势 10

1.4.1 仪器与计算机技术的集成 10

1.4.2 软测量技术 11

1.4.3 模糊传感器 12

1.5 检测理论发展展望 13

第2章 检测装置基本特性 15

2.1 线性检测装置概述 15

2.2 检测装置的静态特性 17

2.2.1 静态特性参数 17

2.2.2 静态特性的质量指标 19

2.3 检测装置的动态特性 22

2.2.3 检测装置的标定 22

2.3.1 微分方程 23

2.3.2 传递函数 23

2.3.3 频率（响应）特性 23

2.4 不失真测量条件和装置组建 24

2.4.1 输出信号的失真 24

2.4.2 不失真测量的条件 25

2.4.3 检测装置的组建 26

2.5 检测装置基本特性测试和性能评价 28

2.5.1 常见装置的数学模型 28

2.5.2 静态特性的测试 32

2.5.3 动态特性的测试 33

第3章 电参量检测装置 36

3.1 电阻式传感器 36

3.1.1 应变式传感器 36

3.1.2 压阻式传感器 44

3.1.3 热电阻传感器 46

3.1.4 光敏电阻 51

3.2 电感式传感器 54

3.2.1 自感式传感器 54

3.2.2 互感式传感器 61

3.2.3 电涡流式传感器 68

3.3.1 电容式传感器结构与工作原理 76

3.3 电容式传感器 76

3.3.2 电容式传感器的等效电路 80

3.3.3 电容式传感器的测量电路 81

思考题与习题 88

第4章 电量检测装置 90

4.1 热电偶传感器 90

4.1.1 热电偶测温原理 90

4.1.2 热电偶的基本定律 92

4.1.3 热电偶的冷端处理和补偿 93

4.1.4 热电偶的实用测温电路 95

4.2.1 压电式传感器的工作原理 97

4.2 压电式传感器 97

4.2.2 压电元件的等效电路及连接方式 100

4.2.3 压电式传感器的测量电路 101

4.2.4 压电式传感器的应用 103

4.3 磁电传感器 104

4.3.1 磁电感应式传感器 104

4.3.2 霍尔式传感器 108

4.4 光电池 115

4.4.1 光电池的结构和工作原理 115

4.4.2 光电池的基本特性 115

4.4.3 光电池的应用 117

思考题与习题 118

第5章 数字及现代检测装置 121

5.1 角度数字编码器 121

5.1.1 增量式角度数字编码器 121

5.1.2 绝对式角度数字编码器 123

5.2 光栅传感器 126

5.2.1 计量光栅的理论基础 126

5.2.2 光栅传感器的工作原理 131

5.2.3 辨向原理与细分技术 136

5.2.4 光栅常用光学系统 141

5.3 感应同步器 143

5.2.6 光栅传感器的应用 143

5.2.5 光栅传感器的误差 143

5.3.1 感应同步器的理论基础 144

5.3.2 感应同步器工作原理 145

5.3.3 感应同步器工作原理的数学模型 147

5.3.4 信号处理方式 150

5.3.5 感应同步器的设计 152

5.3.6 感应同步器的误差 154

5.3.7 感应同步器的应用 157

5.4 磁栅式传感器 159

5.4.1 磁栅式传感器工作原理 160

5.4.2 信号处理方式及检测电路 162

5.4.3 磁栅的误差 163

5.4.4 磁栅式传感器的应用范围及特点 164

5.5 现代传感器 164

5.5.1 CCD图像传感器 164

5.5.2 光纤传感器 170

5.5.3 红外传感器 176

5.5.4 超声波传感器 180

5.5.5 核辐射传感器 185

5.5.6 微机械传感器 190

6.1.2 测量误差的来源 194

6.1.1 测量误差及研究的意义 194

6.1 测量误差的基本概念 194

第6章 测量误差分析 194

6.1.3 主要的名词术语 195

6.1.4 测量误差的表示方法 196

6.1.5 测量误差的分类 197

6.1.6 测量不确定度 198

6.1.7 误差公理及测量结果的报告 199

6.2 随机误差的处理 200

6.2.1 随机误差的特征和概率分布 200

6.2.2 算术平均值和剩余误差 201

6.2.3 随机误差的方差和标准差 202

6.2.4 测量的极限误差 204

6.2.5 不等精度直接测量的数据处理 205

6.3 系统误差的分析 206

6.3.1 系统误差的性质及分类 206

6.3.2 系统误差的判别 207

6.3.3 系统误差的消除与削弱 208

6.4 粗大误差的剔除 210

6.4.1 莱以特准则 210

6.4.2 格拉布斯准则 210

6.5 误差的合成 211

6.5.1 随机误差的合成 211

6.5.2 系统误差的综合 212

6.5.3 系统误差与随机误差的合成 213

6.6 数据处理的基本方法 213

6.6.1 有效数字和数据舍入规则 213

6.6.2 最小二乘法原理及应用 214

6.6.3 测量数据处理举例 216

第7章 信号调理 222

7.1 信号放大 222

7.1.1 仪用放大器 222

7.1.2 隔离放大器 225

7.2 信号滤波 227

7.2.1 概述 228

7.2.2 RC有源滤波电路 231

7.3 信号线性变换 236

7.3.1 电压电流变换 237

7.3.2 电压频率变换 238

第8章 测量信号处理 243

8.1 信号的分类 243

8.1.1 连续时间和离散时间信号 244

8.1.2 确定性信号与随机信号 246

8.2 数据预处理 248

8.3 信号时域分析 250

8.3.1 时域波形分析 250

8.3.3 信号卷积 253

8.3.2 时域平均 253

8.3.4 相关分析 256

8.3.5 概率密度函数与概率分布 259

8.4 信号的频域分析 260

8.4.1 信号的分解与合成 260

8.4.2 周期信号与离散频谱 263

8.4.3 非周期信号与连续频谱 266

8.4.4 傅立叶变换的性质 271

8.4.5 离散时间信号的频谱 276

8.4.6 离散傅立叶变换（DFT） 278

8.5 数字滤波器 281

8.5.1 Z变换简介（数字滤波器的数学基础） 282

8.5.2 FIR滤波器 287

8.5.3 IIR滤波器 288

8.6 信号时频分析 289

8.6.1 短时傅立叶变换 289

8.6.2 小波分析 291

第9章 现代检测系统设计实用化技术 293

9.1 虚拟仪器 293

9.1.1 虚拟仪器概述 293

9.1.2 虚拟仪器的构成 294

9.1.3 虚拟检测系统的软件开发平台 298

9.2 现场总线仪表 300

9.2.1 现场总线系统概述 300

9.2.2 CAN总线系统 302

9.2.3 FF总线系统 305

9.2.4 工业以太网技术 308

9.3 检测系统的智能化和网络化技术 312

9.3.1 检测技术发展趋势 312

9.3.2 智能检测系统的组成 313

9.3.3 智能检测系统的网络化技术 316

9.4 基于数据采集系统芯片的信号处理系统实践 319

参考文献 328