传感器与测试技术PDF电子书下载

1 测试技术基础 1

1.1 测试系统的组成 1

1.2 线性时不变系统及其主要性质 2

1.3 检测系统的静态特性与性能指标 3

1.4 检测系统的动态特性与性能指标 5

1.4.1 系统的微分方程 5

1.4.2 传递函数 5

1.4.3 频率响应函数 6

1.4.4 实现不失真测量的条件 9

1.5 测量误差的合成 10

1.5.1 测量误差的基本概念 10

1.5.2 随机误差的处理 13

1.5.3 系统误差的处理 18

1.5.4 测量粗大误差的存在判定准则 23

1.5.5 测量系统的误差计算方法 24

1.5.6 测量系统最佳测量方案的确定 26

2 传感器原理 29

2.1 电阻式传感器 29

2.1.1 金属电阻应变片 29

2.1.2 半导体应变片 31

2.1.3 应变片的命名规则 32

2.1.4 电阻式传感器的测量电路 32

2.1.5 电阻式传感器的应用 35

2.2 电容式传感器 35

2.2.1 基本工作原理和结构 36

2.2.2 电容式传感器测量电路 38

2.2.3 电容式传感器的应用 40

2.3 电感式传感器 41

2.3.1 自感式传感器 41

2.3.2 互感型变压器式电感传感器 43

2.3.3 电感式传感器的应用 46

2.4 电涡流式传感器 47

2.4.1 高频反射式电涡流传感器 47

2.4.2 低频透射式电涡流传感器 48

2.4.3 测量电路 48

2.4.4 电涡流传感器的应用 49

2.5 压电式传感器 50

2.5.1 压电效应 51

2.5.2 压电式传感器的等效电路和测量电路 52

2.5.3 压电式力传感器的合理使用 53

2.5.4 压电式传感器的应用 55

2.6 磁电式传感器 55

2.6.1 动圈式磁电传感器 56

2.6.2 磁阻式磁电传感器 57

2.6.3 磁电式传感器的测量电路 57

2.7 热电式传感器 58

2.7.1 热电偶传感器 58

2.7.2 热电阻传感器 63

2.8 光电式传感器 66

2.8.1 光电效应 67

2.8.2 光电导器件 68

2.8.3 光生伏特器件 68

2.8.4 光电耦合器件 69

2.8.5 电荷耦合器件（CCD） 71

2.8.6 光电式传感器的其他应用 72

2.9 霍尔式传感器 73

2.9.1 霍尔元件 73

2.9.2 霍尔集成传感器 77

2.9.3 霍尔式传感器的应用 78

2.10 光纤传感器 79

2.10.1 光纤传感器的组成 79

2.10.2 光纤传感器的分类 79

2.10.3 光纤传感器的工作原理 80

2.10.4 光纤传感器的实际应用 81

2.11 超声波传感器 83

2.11.1 超声检测的物理基础 83

2.11.2 超声波传感器的原理与结构 85

2.11.3 超声波传感器基本应用电路 86

2.12 红外传感器 88

2.12.1 红外传感器 88

2.12.2 红外传感器的应用 89

3 常用非电参数测试 91

3.1 力、压力和转矩的测量 91

3.1.1 力的测量 91

3.1.2 压力的测量 94

3.1.3 转矩测量 96

3.2 位移、物位和厚度的测量 101

3.2.1 位移测量 102

3.2.2 物位测量 110

3.2.3 厚度测量 112

3.3 速度、加速度与振动的测量 112

3.3.1 速度的测量 113

3.3.2 加速度与振动测量 117

3.4 转速的测量 120

3.4.1 磁电式传感器数字转速仪 120

3.4.2 霍尔转速测量装置 121

3.5 温度的测量 122

3.5.1 温度的概念和测量方法 122

3.5.2 接触式温度测量 123

3.5.3 非接触式温度测量 126

3.6 流量的测量 129

3.6.1 流量概述和测量方法 129

3.6.2 转速（速度）法测量流量 130

3.6.3 差压（力）法测量流量 132

3.6.4 频率法测量流量 132

3.6.5 时差法测量流量 134

4 微弱信号检测 136

4.1 微弱信号检测的基本概念 136

4.1.1 微弱信号检测 136

4.1.2 噪声的基本性质 136

4.1.3 微弱信号检测方法概述 142

4.2 频域的窄带化检测原理 143

4.2.1 噪声中微弱信号波形的恢复 143

4.2.2 选频检测的局限性与相干检测原理 146

4.3 时频的取样平均检测原理——取样积分器 148

4.3.1 取样积分器的基本原理 148

4.3.2 模拟式取样积分器 151

4.3.3 数字多点平均器 154

5 测试系统干扰抑制 156

5.1 干扰的分类 156

5.1.1 外部干扰 156

5.1.2 内部干扰 156

5.2 干扰的引人 158

5.2.1 串模干扰 158

5.2.2 共模干扰 158

5.3 干扰的抑制方法 160

5.3.1 计算机测试系统的接地 160

5.3.2 接地的类型 160

5.3.3 隔离与耦合 164

5.3.4 布线抗干扰措施 165

5.3.5 软件抗干扰措施 166

6 测试信号调理 171

6.1 信号放大电路 171

6.1.1 测量放大器 171

6.1.2 程控增益放大器 173

6.1.3 隔离放大器 174

6.2 信号滤波电路 175

6.2.1 二阶RC有源滤波器 176

6.2.2 集成有源滤波器 178

6.3 信号转换电路 181

6.3.1 采样／保持器（S/H） 181

6.3.2 模／数与数／模转换器 182

6.3.3 电压／频率转换电路 185

6.3.4 交流／直流转换电路 186

6.4 信号的非线性校正与补偿 188

6.4.1模拟线性化 188

6.4.2数字线性化 194

参考文献 196