传感器与检测技术 第3版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 自动检测技术概述 1

1.1.1 自动检测技术的重要性 1

1.1.2 自动检测系统的组成 2

1.1.3 自动检测技术的发展趋势 2

1.2 传感器概述 3

1.2.1 传感器的定义 3

1.2.2 传感器的组成 3

1.2.3 传感器分类 4

1.3 测量误差与数据处理 4

1.3.1 测量误差的概念和分类 4

1.3.2 精度 5

1.3.3 测量误差的表示方法 5

1.3.4 随机误差 7

1.3.5 系统误差 11

1.3.6 粗大误差 13

1.3.7 测量不确定度 13

1.3.8 数据处理的基本方法 15

1.4 传感器的一般特性 16

1.4.1 传感器的静态特性 16

1.4.2 传感器的动态特性 19

1.5 传感器的标定和校准 24

1.5.1 传感器的静态标定 24

1.5.2 传感器的动态标定 26

思考题与习题 31

第2章 电阻式传感器原理与应用 33

2.1 应变式传感器 33

2.1.1 金属电阻应变片的工作原理 33

2.1.2 电阻应变片的特性 35

2.1.3 电阻应变片的测量电路 38

2.1.4 电阻应变式传感器的应用 40

2.2 压阻式传感器 48

2.2.1 半导体的压阻效应 48

2.2.2 体型半导体电阻应变片 49

2.2.3 扩散型压阻式压力传感器 49

2.2.4 压阻式加速度传感器 51

2.2.5 测量桥路及温度补偿 51

思考题与习题 52

第3章 变电抗式传感器原理与应用 54

3.1 自感式传感器 54

3.1.1 工作原理 54

3.1.2 变气隙式自感传感器 55

3.1.3 变面积式自感传感器 57

3.1.4 螺线管式自感传感器 57

3.1.5 自感式传感器测量电路 59

3.1.6 自感式传感器应用举例 63

3.2 差动变压器 64

3.2.1 变隙式差动变压器 64

3.2.2 螺线管式差动变压器 66

3.2.3 差动变压器应用 72

3.3 电涡流式传感器 74

3.3.1 电涡流式传感器的工作原理 74

3.3.2 电涡流式传感器的类型 76

3.3.3 电涡流式传感器的应用 79

3.4 电容传感器 81

3.4.1 电容传感器的工作原理 81

3.4.2 电容传感器的主要性能 84

3.4.3 电容传感器的特点和设计要点 85

3.4.4 电容传感器等效电路 87

3.4.5 电容传感器测量电路 87

3.4.6 电容传感器的应用 91

思考题与习题 96

第4章 光电式传感器原理与应用 97

4.1 光电效应和光电器件 97

4.1.1 光电管 97

4.1.2 光电倍增管 97

4.1.3 光敏电阻 98

4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 101

4.1.5 光电池 104

4.1.6 光电式传感器的应用 106

4.2 光电码盘 107

4.2.1 工作原理 107

4.2.2 码盘和码制 107

4.2.3 二进制码与循环码的转换 109

4.2.4 光电码盘的应用 110

4.3 电荷耦合器件 111

4.3.1 电荷耦合器件的结构和工作原理 111

4.3.2 CCD图像传感器 115

4.3.3 图像传感器的应用 117

4.4 光纤传感器 118

4.4.1 光导纤维的结构和导光原理 118

4.4.2 光导纤维的主要参数 121

4.4.3 光纤传感器的结构原理 121

4.4.4 光纤传感器的分类 122

4.4.5 光纤传感器的特点 124

4.4.6 光纤传感器的应用 124

4.5 光栅传感器 127

4.5.1 光栅传感器的结构 128

4.5.2 莫尔条纹形成的原理 128

4.5.3 莫尔条纹技术的特点 129

4.5.4 光栅的光路 130

4.5.5 辨向原理 131

4.5.6 细分技术 131

思考题与习题 134

第5章 电动势式传感器原理与应用 136

5.1 磁电式传感器 136

5.1.1 磁电式传感器的工作原理 136

5.1.2 动圈式磁电传感器 137

5.1.3 磁阻式磁电传感器 137

5.1.4 磁电式传感器的动态特性 138

5.2 霍尔传感器 140

5.2.1 霍尔传感器的工作原理 140

5.2.2 霍尔元件的结构和基本电路 141

5.2.3 霍尔元件的主要特性参数 142

5.2.4 霍尔元件的误差及补偿 143

5.2.5 霍尔式传感器的应用 145

5.3 压电式传感器 146

5.3.1 压电式传感器的工作原理 146

5.3.2 压电元件的等效电路及信号变换电路 149

5.3.3 压电式传感器的应用 153

思考题与习题 155

第6章 温度检测 156

6.1 概述 156

6.1.1 温度的基本概念和测量方法 156

6.1.2 温标 157

6.2 热电阻式传感器 158

6.2.1 金属热电阻 158

6.2.2 半导体热敏电阻 161

6.2.3 热电阻式传感器的应用 165

6.3 热电偶传感器 168

6.3.1 热电偶测温原理 168

6.3.2 热电偶的基本定律 170

6.3.3 热电偶的冷端处理和补偿 171

6.3.4 标准化热电偶 173

6.3.5 非标准化热电偶 175

6.3.6 热电偶结构形式 176

6.3.7 热电偶安装注意事项 177

6.3.8 热电偶非线性补偿与应用 177

6.4 非接触式测温 179

6.4.1 热辐射基本定理 180

6.4.2 光学高温计 183

6.4.3 光电高温计 184

6.4.4 辐射温度计 186

6.4.5 比色温度计 188

思考题与习题 190

第7章 流量检测 191

7.1 流量的基本概念 191

7.1.1 流量测量的基本概念 191

7.1.2 流量检测的方法和分类 191

7.2 差压式流量计 192

7.2.1 差压式流量计组成及测量原理 193

7.2.2 节流装置 195

7.2.3 安装注意事项 198

7.3 电磁流量计 199

7.3.1 电磁流量计结构与原理 199

7.3.2 选用与安装注意事项 201

7.4 涡轮流量计 203

7.4.1 结构和工作原理 203

7.4.2 特点和应用 205

7.4.3 安装注意事项 205

7.5 涡街流量计 206

7.5.1 工作原理与结构 206

7.5.2 安装使用注意事项 209

7.6 超声流量计 211

7.6.1 工作原理及组成 211

7.6.2 选用与安装注意事项 213

7.7 质量流量计 215

7.7.1 直接式质量流量计 215

7.7.2 间接式质量流量计 221

思考题与习题 222

第8章 成分检测 223

8.1 概述 223

8.1.1 成分分析仪器简介 223

8.1.2 成分分析仪器的分类 223

8.1.3 成分分析仪器的组成 224

8.1.4 成分分析仪器的主要性能指标 225

8.2 热导式气体分析仪 226

8.2.1 基本原理 226

8.2.2 热导池（检测器） 228

8.2.3 测量电路 231

8.2.4 热导式气体分析仪的应用 232

8.3 氧化锆氧量分析仪 232

8.3.1 工作原理 232

8.3.2 氧化锆探头 233

8.3.3 氧化锆氧量分析仪的应用 233

8.4 红外线气体分析仪 234

8.4.1 测量原理 234

8.4.2 红外线气体分析仪结构 236

8.4.3 红外线分析仪的应用 239

8.5 气相色谱仪 239

8.5.1 色谱分析方法的由来 239

8.5.2 气相色谱法的分离原理 240

8.5.3 定性分析和定量分析 243

8.5.4 工业气相色谱仪的基本组成 245

8.5.5 气相色谱仪的新发展 248

思考题与习题 249

第9章 自动检测的共性技术及新发展 250

9.1 误差修正技术 250

9.1.1 系统误差的数字修正方法 250

9.1.2 随机误差的数字滤波方法 253

9.1.3 动态补偿方法与实现 256

9.2 MEMS技术与微型传感器 259

9.2.1 MEMS技术 260

9.2.2 微型传感器 261

9.3 虚拟仪器 266

9.3.1 定义和特点 266

9.3.2 产生和分类 267

9.3.3 体系结构 268

9.4 无线传感器网络 272

9.4.1 定义和组成 272

9.4.2 特点和局限 272

9.4.3 路由协议 274

9.4.4 传感器的应用 275

9.5 多传感器数据融合 276

9.5.1 基本概念 276

9.5.2 融合方法 277

9.5.3 应用举例 280

9.6 软测量技术 282

9.6.1 辅助变量的选取 282

9.6.2 测量数据的处理 283

9.6.3 软测量模型的建立 284

9.6.4 软仪表的在线校正 285

9.6.5 软测量的工业应用 285

思考题与习题 286

附录A 常用铂铑10-铂热电偶（S型）E（t）分度表 287

附录B 铂热电阻（Pt100型）R（t）分度表 292

参考文献 295