传感器与检测技术PDF电子书下载

第1章测量技术及误差理论基础 1

1.1概述 1

1.1.1测量的定义 1

1.1.2测量的方法与分类 4

1.1.3测量仪表的基本功能 5

1.1.4测量仪表的基本性能指标 5

1.2测量误差理论 7

1.2.1误差的来源 7

1.2.2误差的表示形式与分类 8

1.2.3系统误差与随机误差的判别和处理 11

1.2.4仪表选择的一般原则 17

本章小结 19

思考题和习题 20

第2章位移测量传感器 21

2.1概述 21

2.2参量型位移传感器 21

2.2.1电阻式位移传感器 22

2.2.2电感式位移传感器 24

2.2.3电容式位移传感器 31

2.3发电型位移传感器 35

2.4大位移传感器 36

2.4.1磁栅位移传感器 36

2.4.2光栅位移传感器 38

2.4.3感应同步器 40

2.4.4激光式位移传感器 42

2.5转速的测量 44

2.5.1模拟式测速法 44

2.5.2计数式测速法 46

2.5.3激光式测速法 49

2.6力学量的测量 50

2.6.1荷重传感器与电子秤 50

2.6.2加速度与振动的测量 57

2.7厚度、直径的测量 63

2.7.1厚度的测量 63

2.7.2直径的测量 66

实训 光电式传感器转速测试 67

一、实训目的 67

二、实训器材 67

三、实训步骤 68

四、实训报告 68

五、思考 68

本章小结 68

思考题和习题 69

第3章温度传感器 71

3.1概述 71

3.1.1温度和温标 71

3.1.2测温方法的分类 73

3.2接触式测温方法及仪表 73

3.2.1膨胀式温度计 74

3.2.2压力式温度计 74

3.2.3热电偶式温度计 75

3.2.4热电阻式温度计 85

3.2.5接触式测温实例 89

3.3非接触式测温方法及仪表 92

3.3.1辐射测温的基础理论 92

3.3.2光学高温计 94

3.3.3光电高温计 95

3.3.4全辐射高温计 97

3.3.5比色高温计 99

3.3.6前置反射器辐射温度计 101

3.3.7非接触式测温实例 101

3.4新型温度传感器 102

3.4.1集成温度传感器 102

3.4.2光纤温度传感器 104

3.5温度变送器 107

3.5.1仪表系列温度变送器 107

3.5.2一体化温度变送器 111

3.5.3智能式温度变送器 113

实训一 热电偶的特性测试和应用 113

一、实训目的 113

二、实验设备 114

三、实验接线 114

四、实验内容与步骤 115

五、实验报告要求 115

实训二 热敏电阻特性测试及应用 116

一、实验目的 116

二、实验原理 116

三、实验仪器 116

四、实验内容与步骤 116

五、数据记录 117

本章小结 117

思考题和习题 117

第4章压力和差压传感器 119

4.1压力和差压的概念及表示方法 119

4.1.1压力的概念及单位 119

4.1.2压力的表示方式 120

4.2液柱式压力计 121

4.2.1液柱式压力计的原理 121

4.2.2液柱式压力计测量误差及其修正 122

4.3弹性式压力计 122

4.3.1弹性元件 123

4.3.2弹簧管压力计 125

4.4电气式压力计 125

4.4.1应变式压力传感器 125

4.4.2压电式压力传感器 128

4.5压力变送器 131

4.5.1电容式压力变送器 131

4.5.2扩散硅差压变送器 135

4.6压力计的校验和使用 136

4.6.1活塞式压力计及压力计的校验 136

4.6.2压力计的使用 137

实训 压电式传感器的动态响应测试 139

一、实训目的 139

二、实训器材 139

三、实训步骤 139

四、实训报告 139

五、思考 139

本章小结 140

思考题和习题 140

第5章流量传感器 141

5.1概述 141

5.1.1流量测量的基本概念 141

5.1.2流量计的分类 141

5.2差压式流量计 143

5.2.1节流式流量计的测量原理 143

5.2.2标准节流装置 143

5.2.3差压流量计公式参数的确定 146

5.2.4节流式流量计的安装使用 148

5.2.5其他差压式流量 149

5.3转子流量计 151

5.3.1转子流量计原理及结构 151

5.3.2转子流量计的刻度换算与量程调整 152

5.3.3转子流量的安装使用 153

5.4靶式流量计 154

5.4.1靶式流量计的工作原理 154

5.4.2靶式流量计的结构及安装 155

5.4.3靶式流量计的标定 155

5.4.4靶式流量计的特点 155

5.5速度式流量计 156

5.5.1涡轮流量计 156

5.5.2电磁流量计 159

5.5.3涡街流量计 160

5.5.4超声流量计 163

5.6容积式流量计 164

5.6.1椭圆齿轮流量计 164

5.6.2腰轮流量计 165

5.6.3皮模式家用煤气表 165

5.7质量流量计 165

5.7.1热式质量流量计 166

5.7.2冲量式流量计 168

5.7.3科里奥式质量流量计 168

5.7.4间接式质量流量计的测量方法 170

实训 文丘里流量计特性测试及应用 171

一、实验目的和要求 171

二、实验装置 171

三、实验步骤 172

四、实验数据记录参考 172

五、实验结果要求及分析 172

本章小结 172

思考题和习题 173

第6章气敏、湿度、水分传感器 174

6.1气敏传感器 174

6.1.1气敏元件工作原理 174

6.1.2常用气敏元件的种类 175

6.1.3气敏元件的几种应用实例 177

6.2湿度传感器 180

6.2.1相对湿度与绝对湿度 180

6.2.2氯化锂湿敏元件 181

6.2.3半导体陶瓷湿敏元件 181

6.2.4热敏电阻式湿敏元件 183

6.2.5高分子膜湿敏元件 185

6.2.6金属氧化物陶瓷湿敏元件 186

6.2.7结露传感器 188

6.3水分传感器 188

6.3.1水分传感器的工作原理与结构 188

6.3.2直流电阻式水分计的结构原理 190

本章小结 190

思考题和习题 191

第7章传感器检测系统的构成 192

7.1传感器系统的组成 192

7.1.1传感器的定义 192

7.1.2传感器的组成 192

7.1.3传感器的分类 193

7.2电桥 193

7.2.1电桥的工作原理 193

7.2.2电桥的分类与应用 193

7.2.3电桥调零 198

7.3调制与解调 199

7.3.1调制与解调的基本概念 199

7.3.2调制与解调的功用与类型 200

7.4滤波器 204

7.4.1无源滤波器 204

7.4.2有源滤波器 205

7.4.3数字滤波简介 206

7.5数/模（D/A）和模/数（A/D）转换 206

7.5.1数/模转换原理 206

7.5.2数/模转换器芯片介绍 208

7.5.3数/模转换器的技术指标 210

7.5.4模/数转换原理 211

7.5.5模/数转换器芯片介绍 213

7.5.6模/数转换器的技术指标 215

7.6传感器与模/数（A/D）转换器的连接通道 215

7.6.1放大与滤波环节 215

7.6.2多路模拟开关环节 216

7.6.3采样保持环节 216

7.6.4模/数转换环节 217

实训 电子秤的设计与实现 220

一、实训目的 220

二、实训器材 220

三、实训步骤 220

四、实训报告 220

五、思考 221

本章小结 221

思考题和习题 221

第8章信号分析及其在测试中的应用 222

8.1信号的分类 222

8.1.1确定性信号 222

8.1.2非确定性信号 222

8.1.3模拟信号与离散信号 223

8.2信号的幅值描述 224

8.3信号的相关描述 225

8.3.1信号的自相关函数Rx（τ） 225

8.3.2信号的互相关函数Rxy（τ） 227

8.3.3信号的互相关系数ρxy（τ） 227

8.4信号的频域描述 227

8.4.1周期信号与离散频谱——傅里叶级数 228

8.4.2非周期信号与连续频谱——傅里叶变换 232

8.4.3傅里叶变换的基本性质 234

8.4.4非确定性信号的功率谱密度函数 235

8.5信号分析在振动测试中的应用 238

8.5.1概述 238

8.5.2振动的类型 238

8.5.3振动的激励方式 239

8.5.4激振器 241

8.5.5测振系统 244

8.5.6机械阻抗的测试 246

8.5.7应用实例 248

实训 CCD电荷耦合器件的应用 250

项目一：面阵CCD的数据采集与计算机接口 250

项目二：面阵CCD的数据采集程序设计 250

项目三：面阵CCD用于颜色识别 250

本章小结 251

思考题和习题 252

第9章智能传感器 254

9.1概述 254

9.1.1智能传感器概念 254

9.1.2智能传感器的结构 254

9.2智能传感器的功能与特点 255

9.2.1智能传感器的功能 255

9.2.2智能传感器的特点 255

9.3传感器的智能化 256

9.3.1传感器智能化的概念 256

9.3.2智能传感器的几种形式 256

9.3.3智能传感器实现的途径 257

9.4集成智能传感器 260

9.4.1智能传感器的发展方向 260

9.4.2智能传感器的研究热点 261

9.4.3智能传感器的应用 263

9.5图像传感器CCD 264

9.5.1概述 264

9.5.2CCD与CMOs传感器的差异 265

9.5.3CCD的结构及工作原理 266

9.5.4CCD的应用 268

本章小结 269

思考题和习题 269

附录 270

附录A标准化热电偶分度表 270

附录B标准化热电阻分度表 274

参考文献 276