传感器原理与检测技术PDF电子书下载

绪论 1

0.1本教材的性质和内容 1

0.2传感器及检测技术的广泛应用及发展前景 1

0.3本教材的目的 2

问题与思考 2

第1章 传感器及检测技术的基本概念 3

1.1传感器的定义 3

1.2传感器的分类 4

1.3测量方法及检测装置的基本性能 8

1.3.1测量方法的分类 8

1.3.2真值与平均值 12

1.3.3检测装置的基本性能 12

1.4传感器的静态特性 13

1.4.1传感器静态特性的表示方法 13

1.4.2传感器的主要静态性能指标 16

1.5传感器的动态特性 20

1.5.1一阶传感器系统 21

1.5.2二阶传感器系统 22

知识拓展 23

问题与思考 24

本章小结 24

习题 24

第2章 误差分析基础 26

2.1测量与误差 26

2.1.1学习误差的意义 26

2.1.2误差的表示方法 26

2.2测量误差的分类 28

2.2.1按误差出现的规律分类 28

2.2.2按误差来源分类 30

2.2.3按照被测量随时间变化的速度分类 30

2.2.4按使用条件分类 31

2.3误差的判断与处理方法 31

2.3.1系统误差 31

2.3.2随机误差分析方法 35

2.3.3疏失误差或粗大误差的处理 40

2.4测量误差的合成与分配 45

2.4.1测量误差的合成 45

2.4.2测量误差的分配 47

知识拓展 47

问题与思考 49

本章小结 50

习题 51

第3章 电阻应变式传感器 52

3.1电阻应变式传感器的工作原理 52

3.1.1电阻应变片（计） 52

3.1.2电阻应变片的种类 56

3.1.3电阻应变片的选用及粘贴 59

3.1.4应变片的动态响应特性 63

3.1.5电阻应变片的温度误差及其补偿 66

3.2电桥检测原理及电阻应变片桥路 71

3.2.1电桥概述 71

3.2.2不平衡单臂电桥的工作特性 72

3.2.3差动电桥的工作特性 74

3.2.4双差动电桥的工作特性 74

3.2.5相对臂电桥的工作特性 75

3.2.6提高不平衡电桥输出线性度的方法 75

3.2.7直流电桥的调零 76

3.2.8交流电桥及其平衡 77

3.3电阻应变式传感器的典型应用 80

3.3.1电阻应变式传感器应用特点 80

3.3.2电阻应变式传感器的应用 81

问题与思考 86

本章小结 86

习题 86

第4章 电容式传感器 88

4.1电容式传感器的定义与工作原理 88

4.1.1电容式传感器的定义 88

4.1.2电容式传感器的工作原理 89

4.2电容式传感器的工作特性 89

4.2.1变极距型电容传感器 89

4.2.2变面积型电容传感器 92

4.2.3变介质型电容传感器 93

4.2.4电容式传感器的其他特性 95

4.3电容式传感器的结构及抗干扰问题 97

4.3.1温度变化对结构稳定性的影响 97

4.3.2温度变化对介质介电常数的影响 98

4.3.3绝缘问题 98

4.3.4电容电场的边缘效应 99

4.3.5寄生电容 99

4.4电容式传感器的测量电路 100

4.4.1调幅型测量电路 100

4.4.2谐振测量电路 103

4.4.3脉冲宽度调制电路 105

4.5电容式传感器的应用 107

知识拓展 110

问题与思考 111

本章小结 111

习题 112

第5章 电感式传感器 113

5.1自感式传感器 113

5.1.1闭磁路式自感传感器 114

5.1.2螺管型自感传感器 115

5.1.3差动自感传感器 115

5.1.4自感传感器的测量电路 117

5.1.5自感传感器的主要误差 120

5.2互感式传感器 120

5.2.1螺管型互感传感器 121

5.2.2互感传感器的主要性能 122

5.2.3差动变压器的测量电路 123

5.3电涡流式传感器 127

5.3.1电涡流传感器原理 127

5.3.2电涡流传感器特性分析 128

5.3.3高频反射电涡流传感器 129

5.3.4低频透射电涡流传感器 130

5.3.5测量电路 130

5.4电感式传感器的应用 130

5.4.1电（自）感式传感器的应用 130

5.4.2差动变压器式传感器的应用 132

5.4.3电涡流传感器的应用 133

问题与思考 135

本章小结 135

习题 136

第6章 热电阻传感器 137

6.1金属热电阻 137

6.1.1金属热电阻的工作原理和材料 137

6.1.2常用金属热电阻 138

6.1.3金属热电阻传感器的结构 139

6.1.4金属热电阻传感器的测量电路 139

6.1.5金属热电阻的应用 140

6.2半导体热敏电阻 141

6.2.1热敏电阻分类及结构 142

6.2.2热敏电阻的特性 142

6.2.3新材料热敏电阻 143

6.2.4热敏电阻的线性化 143

6.2.5热敏电阻的应用 145

问题与思考 146

本章小结 146

习题 147

第7章 热电偶传感器 148

7.1热电偶传感器的工作原理 148

7.2热电偶应用定则 149

7.3常用热电偶 150

7.4补偿导线与冷端补偿 151

7.4.1补偿导线 151

7.4.2冷端补偿 152

7.5热电偶实用测量电路 152

7.6热电偶应用实例 155

问题与思考 156

本章小结 156

习题 157

第8章 集成温度传感器 158

8.1集成温度传感器的基本工作原理 158

8.2集成温度传感器的信号输出方式 159

8.3常用集成温度传感器 160

8.4集成温度传感器的应用 162

问题与思考 164

本章小结 164

习题 165

第9章 霍尔传感器 166

9.1霍尔效应和工作原理 166

9.2霍尔元件连接方式和输出电路 168

9.2.1基本测量电路 168

9.2.2霍尔元件的连接方式 168

9.2.3霍尔电势的输出电路 169

9.3霍尔元件的测量误差和补偿方法 170

9.3.1零位误差及补偿方法 170

9.3.2温度误差及其补偿 171

9.4霍尔传感器的应用 172

问题与思考 175

本章小结 175

习题 175

第10章 光电传感器 176

10.1光电效应及光电器件 176

10.1.1光电效应 176

10.1.2光电管、光电倍增管 177

10.1.3光敏电阻 179

10.1.4光敏晶体管 181

10.1.5光电池 184

10.2光电传感器的光源及测量电路 186

10.2.1光电传感器的光源 186

10.2.2光电传感器的测量电路 186

10.3一般形式的光电传感器及其应用 188

10.3.1一般形式的光电传感器 188

10.3.2光电传感器的应用 189

问题与思考 190

本章小结 191

习题 191

第11章 超声波传感器 192

11.1超声波及其物理性质 192

11.1.1超声波的波形及其传播速度 193

11.1.2超声波的反射和折射 193

11.2超声波传感器的分类 194

11.2.1超声探头的分类 195

11.2.2超声换能器 195

11.3超声波传感器应用 196

知识拓展 200

问题与思考 202

本章小结 202

习题 203

第12章 压电式传感器 204

12.1压电式传感器的工作原理 204

12.1.1压电效应 204

12.1.2压电效应表达式 205

12.1.3石英晶体的压电效应机理 206

12.1.4压电陶瓷的压电效应机理 208

12.1.5压电式传感器的预载与技巧 209

12.1.6压电式传感器的特性 210

12.2压电式传感器的测量电路 213

12.2.1压电式传感器的等效电路 213

12.2.2压电式传感器的测量电路 214

12.3压电式传感器的应用 216

问题与思考 219

本章小结 219

习题 219

第13章 信号变换电路 220

13.1直流-交流-直流变换 220

13.1.1微弱信号的直流-交流变换工作原理 220

13.1.2交流-直流变换工作原理 222

13.1.3集成调制式直流放大器 222

13.2电压-电流变换 223

13.2.1浮动负载的电压-电流变换器 223

13.2.2负载接地的电压-电流变换器 224

13.2.3实用电压-电流变换器 226

13.2.4集成V-I变换器 227

13.3电流-电压变换 228

13.4电压-频率和频率-电压变换 229

13.4.1电压-频率变换器 229

13.4.2频率-电压变换器 231

13.5数/模变换与模/数变换 232

13.5.1数/模（D-A）转换器 233

13.5.2模/数（A-D）转换器 238

知识拓展 245

问题与思考 245

本章小结 245

习题 246

第14章 传感器信号采集与处理技术 247

14.1传感器数据采集装置的功能 247

14.2数据采集装置的结构配置 248

14.2.1多路扫描数据采集结构 248

14.2.2多路数据并行采集结构 249

14.3多路模拟开关和采样/保持器 250

14.3.1多路模拟开关 250

14.3.2采样/保持器 252

14.4数据采集装置的技术性能 254

14.4.1分辨率与精度 254

14.4.2采样速度 254

14.5数据采集系统设计 255

14.5.1数据采集系统设计的基本原则 255

14.5.2系统设计的一般步骤 256

14.6数字滤波技术 259

14.6.1算术平均值法 260

14.6.2移动平均滤波 261

14.6.3加权平均滤波 262

14.6.4中值法 262

14.6.5一阶惯性滤波法 263

14.6.6抑制脉冲算术平均法 264

14.7标度变换 264

14.7.1标度变换原理 265

14.7.2非线性检测信号的标度变换 265

14.8非线性补偿技术 266

14.8.1线性插值法 267

14.8.2二次抛物线插值法 267

14.8.3查表法 268

知识拓展 269

问题与思考 271

本章小结 271

习题 273

第15章 抗干扰技术 275

15.1电磁干扰及其危害 275

15.1.1电磁干扰及三要素 275

15.1.2被干扰装置的敏感度 276

15.1.3电磁干扰的危害 278

15.2干扰的分类 280

15.2.1电磁干扰源的分类 280

15.2.2按噪声产生的原因分类 281

15.2.3按噪声传导模式分类 281

15.2.4按噪声波形及性质分类 283

15.3干扰的耦合方式 283

15.3.1电导性耦合方式 284

15.3.2公共阻抗耦合方式 284

15.3.3电容耦合方式 284

15.3.4电磁感应耦合方式 285

15.3.5辐射耦合干扰 285

15.3.6漏电耦合方式 286

15.4屏蔽技术 286

15.4.1屏蔽的一般原理 286

15.4.2电场屏蔽 287

15.4.3电磁场屏蔽 287

15.4.4磁场屏蔽 288

15.5隔离技术 289

15.5.1光电隔离 290

15.5.2继电器隔离 291

15.6接地技术 291

15.6.1接地概述 292

15.6.2工作接地 292

15.6.3屏蔽接地 293

15.7抗干扰设计举例 294

15.7.1传输线抗干扰设计 294

15.7.2印制电路板的抗干扰设计 295

15.7.3传感器电路的屏蔽与接地设计 296

15.7.4电源所致干扰的抑制 297

知识拓展 298

问题与思考 299

本章小结 299

习题 300

第16章 创新设计方法及案例 301

16.1检测技术创新设计方法 301

16.1.1检测技术创新设计的一般步骤 301

16.1.2检测技术创新设计的基本方法 301

16.2检测技术创新设计案例 302

16.2.1设计案例一——司机瞌睡监测提醒装置 302

16.2.2设计案例二——跳远犯规检测器 304

16.2.3设计案例三——安全输液报警器 305

16.2.4设计案例四——雨天自动收衣装置 306

16.2.5设计案例五——玻璃破碎监测系统 307

16.2.6设计案例六——热电阻真空度测量装置 308

16.2.7设计案例七——台灯照度检测及自动调光装置 309

16.2.8设计案例八——防止酒后驾车装置 309

16.2.9设计案例九——燃气灶防干烧装置 310

16.2.10设计案例十——公交投币箱假硬币检测仪 311

知识拓展 312

创新设计 313

参考文献 316