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第1章 检测技术基础 1

1.1 基础知识 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 检测仪表（传感器）的品质指标 3

1.1.3 量值传递与仪表的校准 7

1.2 测量误差与数据处理基础 8

1.2.1 测量误差及其分类 9

1.2.2 系统误差的消除方法 12

1.2.3 随机误差及其估算 14

1.2.4 测量误差的合成及最小二乘法的应用 18

1.2.5 测量结果的数据处理 24

1.3 智能检测系统 30

1.3.1 智能检测系统中的传感器 30

1.3.2 数据采集 34

1.3.3 输入输出通道处理电路 38

1.3.4 智能检测系统中的软件 40

思考题与习题1 41

第2章 热敏元件、温度传感器及其应用 44

2.1 热电偶 44

2.1.1 热电效应 44

2.1.2 热电偶的基本法则 46

2.1.3 热电偶冷端温度及其补偿 48

2.2 热电阻 53

2.2.1 铂电阻 54

2.2.2 铜热电阻 54

2.2.3 其他热电阻 54

2.3 热敏电阻 54

2.3.1 NTC热敏电阻的温度特性 55

2.3.2 NTC热敏电阻的温度系数 55

2.3.3 伏安特性U＝f（I） 56

2.3.4 NTC热敏电阻的安时特性 57

思考题与习题2 57

第3章 应变式电阻传感器及应用 60

3.1 应变式电阻传感器的工作原理 60

3.2 测量电路 62

3.2.1 直流电桥 62

3.2.2 交流电桥 67

3.3 应变式传感器的温度特性 69

3.3.1 使应变片产生热输出的因素 69

3.3.2 电阻应变片的温度补偿方法 70

3.4 应变式电阻传感器的应用 71

3.4.1 几种常见的弹性元件的应变值ε与外作用力F之间的关系 71

3.4.2 应变式电阻传感器的应用 73

思考题与习题3 74

第4章 电感式传感器及应用 79

4.1 变磁阻式传感器 79

4.1.1 工作原理 79

4.1.2 输出特性 80

4.1.3 测量电路 82

4.1.4 变磁阻式传感器的应用 83

4.2 差动变压器式传感器 84

4.2.1 工作原理 84

4.2.2 基本特性 85

4.2.3 差动变压器式传感器测量电路 86

4.2.4 差动变压式传感器的应用 88

4.3 电涡流式传感器 89

4.3.1 工作原理 89

4.3.2 基本特性 90

4.3.3 电涡流形成范围 91

4.3.4 电涡流式传感器的应用 92

思考题与习题4 94

第5章 电容式传感器及应用 98

5.1 电容式传感器的工作原理和结构 98

5.1.1 变极距型电容式传感器 98

5.1.2 变面积型电容式传感器 99

5.1.3 变介质型电容式传感器 100

5.2 电容式传感器的灵敏度和非线性 101

5.3 电容式传感器的信号调节电路 102

5.3.1 运算放大器式电路 102

5.3.2 电桥电路 103

5.4 电容器式传感器的应用 104

5.4.1 电容式位移传感器 104

5.4.2 电容式荷重传感器 105

5.4.3 电容式压力传感器 105

思考题与习题5 106

第6章 压电传感器及应用 111

6.1 压电效应 111

6.1.1 压电材料的主要特性参数 111

6.1.2 压电晶体的压电效应 112

6.1.3 压电陶瓷的压电效应 113

6.2 压电方程 114

6.2.1 电场为零 114

6.2.2 应力为零 115

6.3 电荷放大器 115

6.3.1 电荷放大器的输出电压 115

6.3.2 实际电荷放大器的运算误差 117

6.3.3 电荷放大器的下限截止频率 117

6.3.4 电荷放大器的噪声及漂移特性 118

6.4 压电传感器的应用 120

6.4.1 压电水下声学接收换能器——水听器 120

6.4.2 压电式加速度传感器 122

6.4.3 压电式压力传感器 125

思考题与习题6 126

第7章 光电与光纤传感器及应用 129

7.1 光电效应 129

7.1.1 外光电效应 129

7.1.2 内光电效应 129

7.2 光敏电阻 130

7.2.1 光敏电阻的原理和结构 130

7.2.2 光敏电阻的主要参数和基本特性 131

7.2.3 光敏电阻与负载的匹配 133

7.3 光电池 134

7.3.1 光电池的结构原理 135

7.3.2 基本特性 136

7.3.3 光电池的转换效率及最佳负载匹配 137

7.4 光敏二极管和光敏三极管 138

7.4.1 光敏管的结构和工作原理 138

7.4.2 光敏管的基本特性 139

7.4.3 光敏晶体电路的分析方法 141

7.5 光电传感器的类型及应用 142

7.5.1 光电传感器的类型 142

7.5.2 应用 143

7.6 光纤传感器 146

7.6.1 光导纤维导光的基本原理 147

7.6.2 光纤传感器及其应用 149

思考题与习题7 153

第8章 集成化与数字化传感器及其应用 155

8.1 集成传感器 155

8.1.1 概述 155

8.1.2 集成压阻式传感器 156

8.1.3 集成霍尔式传感器 159

8.2 数字传感器 173

8.2.1 概述 173

8.2.2 振弦式传感器 173

8.2.3 压电式谐振传感器 176

8.2.4 光栅传感器及应用 177

思考题与习题8 183

第9章 超声波传感器 186

9.1 超声波传感器的工作原理 186

9.1.1 超声波的激发 186

9.1.2 超声波的接收 186

9.2 超声波传感器的性能指标 186

9.3 超声波的特性 187

9.3.1 声场特性 188

9.3.2 传播特性 189

9.4 超声波传感器的应用 190

9.4.1 超声波测距 190

9.4.2 超声波测流速 192

9.4.3 超声波探伤 193

思考题与习题9 197

第10章 激光与红外传感器 198

10.1 概述 198

10.1.1 激光传感器的基本概念 198

10.1.2 红外传感器基本概念 199

10.2 激光传感器的主要应用 200

10.2.1 激光测长 200

10.2.2 激光测距 201

10.2.3 激光测振 201

10.2.4 激光测速 201

10.2.5 激光传感器在工程机械中的应用 201

10.3 红外传感器的主要应用 205

10.3.1 红外测温仪 206

10.3.2 红外线气体分析仪 206

10.3.3 红外传感器在汽车改造技术中的应用 208

10.3.4 反射式红外传感器在智能型节水系统中的应用 208

思考题与习题10 209

第11章 气体传感器 210

11.1 概述 210

11.1.1 气体传感器的分类和工作原理 210

11.1.2 几种常见气体的传感器 211

11.2 相关应用 214

11.2.1 气体传感器在潜水中的应用 214

11.2.2 气体传感器在瓦斯检测中的应用 215

11.2.3 气体传感器在多参数气体检测仪中的应用 215

11.2.4 矿用气体传感器校验装置 216

11.2.5 电化学气体传感器在烟气监测中的应用 217

11.2.6 QCM气体传感器在安全检测中的应用 218

11.2.7 气体传感器的其他应用 219

思考题与习题11 220

第12章 视觉传感器 221

12.1 视觉检测技术 221

12.1.1 机器视觉的发展 221

12.1.2 视觉检测的应用分类 221

12.1.3 视觉检测的特点 222

12.2 视觉传感器的硬件组成 223

12.2.1 照明系统 223

12.2.2 光学镜头 225

12.2.3 摄像机 227

12.2.4 图像处理器 228

12.3 视觉传感器的工作原理 228

12.3.1 视觉传感的成像模型 228

12.3.2 视觉传感的图像处理 232

12.4 视觉传感器的应用 234

12.4.1 单目视觉传感系统 234

12.4.2 双目视觉传感系统 235

思考题与习题12 236

第13章 微机电系统 237

13.1 概述 237

13.1.1 MEMS简介 237

13.1.2 MEMS现状及发展 239

13.2 MEMS在军事航天领域的应用 242

13.2.1 MEMS技术在军事领域的应用 242

13.2.2 MEMS技术在航空航天领域的应用 246

13.3 MEMS技术在民用领域的应用 247

13.3.1 MEMS技术在汽车产业的应用 248

13.3.2 MEMS技术在生物医学中的应用 250

13.3.3 MEMS传感器实例——基于MEMS加速度传感器ADXL311的倾角仪设计 252

思考题与习题13 254

第14章 传感器网络 255

14.1 传感器的网络化 255

14.1.1 传感器网络的概念 255

14.1.2 传感器网络的发展 255

14.2 多传感器信息融合 256

14.2.1 多传感器信息融合的必要性 257

14.2.2 多传感器信息的融合的层次模型 258

14.2.3 多传感器信息融合的结构模型 259

14.2.4 多传感器信息融合算法 260

14.3 无线传感器网络 262

14.3.1 无线传感器网络的体系结构 263

14.3.2 无线传感器网络的特点 265

14.3.3 无线传感器网络关键技术 267

14.3.4 无线传感器网络的应用 270

思考题与习题14 272

参考文献 273