感测技术基础PDF电子书下载

绪论 1

0.1 现代感测技术的地位和作用 1

0.2 传感器与敏感器 2

0.3 检测仪表与系统的组成原理 3

0.4 本课程的研究内容及性质 4

思考题与习题 4

第1章 电流、电压和功率的测量 6

1.1 电流的测量 6

1.1.1 电流表直接测量法 6

1.1.2 电流-电压转换法 9

1.1.3 电流-频率转换法 10

1.1.4 电流-磁场转换法 11

1.1.5 电流互感器法 11

1.2 电压的测量 12

1.2.1 直流电压的测量 12

1.2.2 交流电压的测量 15

1.3 功率的测量 18

1.3.1 用电动系功率表测量功率 18

1.3.2 用时分割乘法器测量功率 21

1.4 基于直流电压测量的检测仪表 22

1.4.1 基于直流电压模拟测量的检测仪表 22

1.4.2 基于直流电压数字测量的检测仪表 23

思考题与习题 26

第2章 频率、时间和相位的测量 27

2.1 频率的测量 27

2.1.1 频率的模拟测量 27

2.1.2 频率（周期）的数字测量 29

2.2 时间间隔的数字测量 32

2.2.1 测量原理 32

2.2.2 测量误差与测量范围 33

2.3 相位差的数字测量 33

2.3.1 相位-电压转换法 33

2.3.2 相位-时间转换法 34

2.4 基于频率时间计数的检测仪表 35

2.4.1 频率计数式检测仪表 35

2.4.2 时间计数式检测仪表 36

思考题与习题 37

第3章 阻抗（电阻、电容、电感）的测量 38

3.1 电桥法 38

3.1.1 惠斯顿电桥 38

3.1.2 平衡电桥法 39

3.1.3 不平衡电桥法 40

3.2 阻抗-电压转换法 44

3.2.1 欧姆法（恒流法） 44

3.2.2 比例运算法 45

3.2.3 差动脉冲调宽法 46

3.3 阻抗-频率转换法 47

3.3.1 调频法 47

3.3.2 积分法 48

3.4 阻抗-数字转换法 49

3.4.1 电阻-数字转换法 49

3.4.2 电感、电容-数字转换法 51

思考题与习题 52

第4章 阻抗型传感器 53

4.1 电阻式传感器 53

4.1.1 电位器式传感器 53

4.1.2 应变式传感器与压阻式传感器 54

4.1.3 热电阻与热敏电阻 61

4.1.4 气敏电阻 64

4.1.5 湿敏电阻 65

4.2 电容式传感器 68

4.2.1 基本原理与结构类型 68

4.2.2 输出特性 69

4.2.3 等效电路分析 70

4.2.4 测量电路选择 71

4.3 电感式传感器 71

4.3.1 自感式传感器 72

4.3.2 互感式传感器 76

4.3.3 压磁式传感器 79

4.3.4 电涡流式传感器 81

思考题与习题 84

第5章 电压型传感器 85

5.1 磁电式传感器 85

5.1.1 基本原理与组成 85

5.1.2 结构类型 85

5.1.3 测量电路 86

5.2 压电式传感器 87

5.2.1 压电效应及其表达式 87

5.2.2 压电材料 89

5.2.3 压电元件 91

5.2.4 测量电路 93

5.3 热电偶传感器 95

5.3.1 热电效应 95

5.3.2 热电偶的材料、型号及结构 97

5.3.3 冷端恒温式热电偶测温电路 99

5.3.4 冷端补偿式热电偶测温电路 101

5.4 霍尔传感器 102

5.4.1 霍尔效应 102

5.4.2 霍尔传感器组成与基本特性 103

5.4.3 霍尔传感器的应用 105

5.4.4 测量误差及其补偿办法 107

思考题与习题 109

第6章 光电式传感器 111

6.1 普通光电式传感器 111

6.1.1 光电效应 111

6.1.2 光电管和光电倍增管 112

6.1.3 光敏电阻 114

6.1.4 光电池 116

6.1.5 普通光电式传感器的基本组成与类型 120

6.2 光纤传感器 122

6.2.1 光导纤维的结构和传光原理 123

6.2.2 光纤传感器的基本原理与类型 124

6.3 CCD图像传感器 126

6.3.1 CCD的工作原理 126

6.3.2 CCD图像传感器的结构 127

6.3.3 CCD数码照相机 129

6.4 激光与红外传感器 129

6.4.1 激光传感器 129

6.4.2 红外传感器 131

思考题与习题 133

第7章 半导体传感器 134

7.1 半导体管传感器 134

7.1.1 磁敏管 134

7.1.2 气敏管 138

7.1.3 湿敏管 139

7.1.4 光敏管 139

7.1.5 温敏管 142

7.2 半导体集成传感器 144

7.2.1 集成温度传感器 144

7.2.2 集成霍尔传感器 145

7.2.3 湿度、压力、加速度集成传感器 146

思考题与习题 147

第8章 数字式传感器 148

8.1 编码器 148

8.1.1 直接编码器 148

8.1.2 增量编码器 151

8.2 光栅与磁栅 152

8.2.1 光栅 152

8.2.2 磁栅 156

8.3 感应同步器 159

8.3.1 感应同步器的类型与结构 159

8.3.2 感应同步器的工作原理 161

8.4 频率式传感器 164

8.4.1 振弦式传感器 164

8.4.2 振筒式传感器 166

思考题与习题 168

第9章 波式和射线式传感器 169

9.1 超声波传感器 169

9.1.1 超声波及其性质 169

9.1.2 超声波传感器的结构 169

9.1.3 超声波检测方法 169

9.2 声表面波传感器 170

9.2.1 叉指换能器的基本结构 170

9.2.2 声表面波传感器的基本原理 171

9.2.3 声表面波传感器的实例 172

9.3 微波传感器 172

9.3.1 微波的基本知识简介 172

9.3.2 微波传感器的类型和特点 173

9.4 核辐射传感器 174

9.4.1 核辐射检测的物理基础 174

9.4.2 核辐射传感器 175

思考题与习题 176

第10章 几何量电测法 177

10.1 位移电测法 177

10.1.1 位移电测法的分类 177

10.1.2 位移的间接电测法 177

10.1.3 各种位移传感器性能比较 179

10.2 倾角电测法 181

10.2.1 摆锤式 181

10.2.2 液体摆式 182

10.2.3 气体摆式 183

10.3 厚度电测法 183

10.3.1 电感式和电涡流式 183

10.3.2 电容式 184

10.3.3 核辐射式和超声波式 185

10.4 物（液）位电测法 186

10.4.1 超声波法 186

10.4.2 浮力法 187

10.4.3 差压法 188

10.4.4 电容法 189

思考题与习题 189

第11章 机械量电测法 190

11.1 转速的电测法 190

11.1.1 模拟式电测法 190

11.1.2 计数式电测法 191

11.2 振动的电测法 195

11.2.1 相对振动传感器与绝对振动敏感器 195

11.2.2 绝对振动电测法 198

11.2.3 振动加速度传感器实例 202

11.2.4 振动加速度电测系统分析 204

11.3 力与荷重的电测法 205

11.3.1 力敏感器 205

11.3.2 力的间接电测法 207

11.3.3 荷重传感器与电子秤 208

11.3.4 各类型力传感器的比较 209

11.4 力矩的电测法 209

11.4.1 扭轴（扭矩敏感器） 210

11.4.2 力矩的扭轴式电测法 210

思考题与习题 213

第12章 热工量电测法 214

12.1 压力和差压的电测法 214

12.1.1 压力的概念、单位和测量方法 214

12.1.2 压力敏感器 215

12.1.3 压力电测法 216

12.1.4 差压电测法 220

12.2 温度的电测法 221

12.2.1 温度的概念、单位和测量方法 221

12.2.2 接触式测温法 222

12.2.3 接触式测温电路实例 222

12.2.4 非接触式测温法 227

12.3 流量的电测法 229

12.3.1 流量的概念 229

12.3.2 流量-转速转换法 229

12.3.3 流量-差压、力、位移转换法 231

12.3.4 流量-频率转换法 233

12.3.5 流量-温度转换法 234

12.3.6 非接触式流量测量法 235

思考题与习题 237

第13章 成分与含量的电测法 238

13.1 水分和湿度电测法 238

13.1.1 水分和湿度的定义及表示方法 238

13.1.2 固体水分电测法 238

13.1.3 气体湿度电测法 239

13.2 密度和浓度电测法 241

13.2.1 密度电测法 241

13.2.2 浓度电测法 242

13.3 气体分析与检测 244

13.3.1 气体分析 244

13.3.2 实用气体检测器 247

思考题与习题 248

第14章 感测新技术简介 249

14.1 微型传感器 249

14.1.1 微电子机械系统 249

14.1.2 微型传感器 249

14.2 智能传感器 250

14.2.1 智能传感器的特点 250

14.2.2 智能传感器的结构 251

14.3 网络传感器 253

14.3.1 网络传感器的概念 253

14.3.2 网络传感器的发展形式 254

14.3.3 物联网传感器技术 255

14.4 虚拟仪器和网络化仪器 258

14.4.1 虚拟仪器的概念 258

14.4.2 虚拟仪器的组成特点 259

14.4.3 网络化仪器 260

14.5 软测量技术 261

14.5.1 软测量技术的概念 261

14.5.2 软测量技术的实现方法 262

14.5.3 软测量技术应用举例 263

14.6 多传感器数据融合 264

14.6.1 多传感器数据融合的概念及优点 264

14.6.2 基本原理及融合过程 264

思考题与习题 265

主要参考文献 266