第1章 检测技术与测试系统 1
1.1 检测技术概述 1
1.1.1 检测技术的作用和任务 1
1.1.2 检测技术的发展趋势 2
1.1.3 传感器的发展动态 5
1.2 信号分析基本知识 8
1.2.1 信号的基本概念 9
1.2.2 连续时间信号变换与频谱 13
1.2.3 连续时间信号的采样 16
1.3 测试系统的基本结构与类型 17
1.3.1 测试系统的基本结构 17
1.3.2 测试系统的标准接口型 19
1.3.3 测试系统的闭环控制型 20
1.4 测试系统的基本特性 21
1.4.1 测试系统的静态特性 21
1.4.2 测试系统动态特性的数学描述 23
1.4.3 典型系统的动态特性 25
1.4.4 测试系统的动态误差 30
1.5 线性系统的性质与理想测试系统 32
1.5.1 线性系统的性质 32
1.5.2 理想系统含义及其条件 33
本章小结 34
习题 35
第2章 测试系统的基本电路 37
2.1 运算放大器概述 37
2.1.1 运算放大器的符号与封装 37
2.1.2 理想运算放大器 38
2.2 基本运算电路 39
2.2.1 比例运算电路 39
2.2.2 加法运算电路 40
2.2.3 减法器与积分器 41
2.2.4 有源T型网络比例器 43
2.2.5 指数与对数运算电路 44
2.2.6 乘法与除法运算电路 44
2.3 信号放大电路 45
2.3.1 集成仪表放大器 46
2.3.2 电桥放大器 48
2.3.3 程控增益放大器 49
2.3.4 电荷放大器 51
2.3.5 隔离放大器 53
2.4 有源滤波器 56
2.4.1 滤波器的基础知识 56
2.4.2 RC有源滤波器 57
2.5 电压／电流转换电路 60
本章小结 61
习题 62
第3章 温度与湿度测量 63
3.1 温度传感器类型与测温范围 63
3.2 热电阻温度传感器及其温度测量电路 64
3.2.1 常用热电阻及其主要性能 65
3.2.2 热电阻的测温误差及引线误差的消除 67
3.2.3 热电阻温度传感器的基本测量电路 68
3.3 热电偶传感器及其温度测量电路 71
3.3.1 热电偶测温原理 71
3.3.2 常用热电偶结构、材料及种类 73
3.3.3 冷端温度的影响及其消除 75
3.3.4 热电偶传感器的基本测温电路 78
3.4 智能集成温度传感器及其应用 79
3.4.1 智能集成温度传感器概述 80
3.4.2 典型智能集成温度传感器及其应用 81
3.4.3 基于MAX6675和K型热电偶的高精度智能测温系统 89
3.5 湿度传感器及其测量电路 92
3.5.1 湿度传感器的类型及性能 92
3.5.2 基于湿敏电阻的相对湿度测量电路 94
3.5.3 基于湿敏电容的相对湿度测量电路 96
3.5.4 SHT11/15型单片智能湿度／温度传感器及其应用 98
本章小结 102
习题 103
第4章 气体与烟雾测量 106
4.1 气体传感器概况 106
4.1.1 气体传感器的基本概念 106
4.1.2 几种气体检测传感器简介 108
4.2 可燃性气体浓度检测电路 110
4.2.1 接触燃烧式传感器的基本结构和工作原理 110
4.2.2 电桥接触燃烧式气敏元件的检测电路 111
4.2.3 使用U257B驱动数码管的气体浓度检测电路 112
4.2.4 采用QM-N2型气敏元件构成的可燃性气体报警电路 113
4.3 毒性气体检测电路 114
4.3.1 基于接触燃烧式传感器检测一氧化碳 114
4.3.2 恒电位电解式传感器及其毒气检测电路 115
4.4 烟雾报警器电路 116
4.4.1 采用直热式气体传感器TGS109构成的气体烟雾报警电路 116
4.4.2 采用TGS202气体传感器构成的气体烟雾报警器电路 117
4.4.3 采用QM-N5型气体半导体传感器的家用报警系统 118
4.4.4 可燃性气体、毒性气体两用检测电路 119
4.5 酒精与氢气检测电路 120
4.5.1 简易酒精测试器 120
4.5.2 氢气浓度计 120
本章小结 121
习题 122
第5章 位移与位置测量 123
5.1 电感式位移传感器及其应用电路 123
5.1.1 自感式位移传感器及其测量电路 123
5.1.2 差动变压器式传感器及其测量电路 125
5.2 电容式传感器的位移与物位置测量电路 128
5.2.1 电容传感器 128
5.2.2 电容传感器的测量电路 130
5.2.3 电容传感器位置测量举例 133
5.3 霍尔传感器的位移测量电路 137
5.3.1 霍尔传感器的工作原理 138
5.3.2 霍尔元件的连接方式与输出电路 141
5.3.3 霍尔元件的温度补偿电路 143
5.3.4 不等位电势的产生与补偿 144
5.3.5 基于霍尔传感器的位移测量电路 146
5.4 光位置传感器及其测量电路 150
5.4.1 光位置传感器 150
5.4.2 基于一维PSD的距离测量电路 151
本章小结 154
习题 155
第6章 速度、加速度测量 157
6.1 速度传感器的类型 157
6.2 风速传感器及其测量电路 158
6.2.1 热敏电阻式风速传感器的测量电路 158
6.2.2 热线式风速传感器的应用电路 159
6.2.3 离子式风速传感器及其测量电路 160
6.3 液体流速传感器及其实用电路 162
6.3.1 萨沃纽斯液体流速传感器及其测量电路 163
6.3.2 电阻式旋桨流速传感器及其测量电路 164
6.3.3 光电式流速传感器及其测量电路 165
6.4 压电式加速度传感器与测量电路 165
6.4.1 压电效应与压电材料 166
6.4.2 压电式加速度传感器 167
6.4.3 压电式加速度传感器的测量电路 170
6.5 光电式转速传感器与测量电路 173
6.5.1 光电式转速传感器 173
6.5.2 光电数字转速表 173
本章小结 175
习题 176
第7章 力、压力测量 178
7.1 应变片压力传感器及其测量电路 178
7.1.1 应变片压力传感器 178
7.1.2 应变片压力传感器的变换电路 181
7.1.3 应变片压力传感器的测量电路设计 185
7.1.4 半导体应变片压力传感器测量电路的设计 188
7.1.5 应变片压力传感器实用检测电路 190
7.2 压阻式压力传感器及其典型应用电路 192
7.2.1 压阻式压力传感器 193
7.2.2 典型测量电路 196
7.3 振动式压力传感器的测量电路设计 200
7.3.1 振弦式压力传感器及其测量电路 201
7.3.2 谐振膜压力传感器及其测量电路 202
7.3.3 石英谐振式压力测量系统 204
7.3.4 音叉振子压力传感器及其测量电路 204
7.4 利用差动变压器测量压差 206
本章小结 207
习题 208
第8章 物体探伤与缺陷测量 209
8.1 红外传感器及其探伤测量电路 209
8.1.1 红外光的基本特点 209
8.1.2 红外传感器的工作原理与基本参数 210
8.1.3 红外探伤检测举例 212
8.2 超声波探伤传感器与检测电路 214
8.2.1 超声波的基本特性 214
8.2.2 超声波传感器 216
8.2.3 超声波诊断仪的工作原理 218
8.2.4 超声波探伤金属材料的检测电路 221
8.2.5 超声波物体探测电路 224
8.3 声发射传感器与探伤检测电路 226
8.3.1 声发射及其效应 226
8.3.2 声发射（AE）传感器探伤检测电路 229
8.3.3 声发射检测方法的优点 230
本章小结 231
习题 232
第9章 电量与流量测量 233
9.1 电压的测量 233
9.1.1 峰值电压的测量 233
9.1.2 电平（分贝）的测量 235
9.1.3 脉冲电压的测量 236
9.2 基于霍尔传感器的直流电流检测电路的设计 237
9.2.1 UGN-3501M霍尔传感器及其线性度分析 237
9.2.2 直流电流检测电路的设计 239
9.3 涡轮流量传感器及其应用电路 240
9.3.1 涡轮流量传感器工作原理 240
9.3.2 涡轮流量计电路设计 241
9.4 热气流控制器电路 242
9.5 孔板流量传感器及其应用电路 246
9.5.1 孔板流量传感器的工作原理 246
9.5.2 压差流量计电路 246
本章小结 248
习题 248
第10章 光电测控电路 250
10.1 概述 250
10.2 光敏晶体管和光敏电阻 251
10.2.1 光敏晶体管 251
10.2.2 光敏电阻 256
10.3 光电耦合器及其开关电路 258
10.3.1 光电耦合器的工作原理 258
10.3.2 光电耦合器的特性与实用技术 259
10.3.3 由光电耦合器组成的开关电路 261
10.4 光电测控的应用举例 264
10.4.1 光电传感器应用的几种基本形式 264
10.4.2 辐射型测温电路 265
10.4.3 烟尘浊度监测仪 266
10.4.4 声控光敏延时开关电路 266
10.4.5 光电输液监测器的设计 267
10.4.6 光电耦合器缺相保护电路 269
10.5 光电池及其应用 270
10.5.1 光电池 270
10.5.2 光电池的应用 272
本章小结 274
习题 275
第11章 软测量与虚拟仪器测量技术 277
11.1 软测量技术的基本概念 277
11.1.1 辅助变量的选取 277
11.1.2 测量数据的处理 278
11.1.3 软测量模型的建立 279
11.1.4 软测量模型的在线校正 280
11.1.5 软测量的工业应用 280
11.2 虚拟仪器简介 281
11.2.1 概述 281
11.2.2 LabVIEW的组成和运行环境 282
11.2.3 LabVIEW的窗口工具栏 284
11.3 基于虚拟仪器的软测量举例 285
11.3.1 基于VI测量开关电源谐波信号 286
11.3.2 基于相关估计辨识传感器输出微弱信号中的工频噪声 289
11.3.3 语音信号的短时分形维数模糊控制滤波 292
11.4 微波双口网络S参数的精密测量 296
本章小结 301
习题 302
第12章 检测技术实训 304
实训1 金属箔式应变片的研究 304
实训2 金属箔式应变片构成的交流全桥与应用（综合性实训） 307
实训3 MPX压力传感器的性能测量 310
实训4 热电偶测温与标定 311
实训5 温度传感器与温度测试（综合性实训） 314
实训6 HT7500型高精度数字体温计设计（综合性实训） 317
实训7 基于电容式传感器测量位移 321
实训8 差动变压器的性能测量与应用（综合性实训） 322
实训9 电涡流传感器与应用（综合性实训） 327
实训10 霍尔式传感器的交、直流激励测量位移 330
实训11 酒精浓度测试器（综合性实训） 332
实训12 湿度的测试 333
实训13 光敏电阻和光敏管 334
实训14 光电传感器（对射型）测速电路的设计 335
实训15 声控光敏延时照明开关电路的设计（设计性实训） 336
实训16 光纤传感器的位移和转速测量（综合性实训） 337
实训17 色差／V传感器的测试 339
附录A CJS-1传感器与自动检测实验装置使用说明 341
附录B CSY2001B型实验台简介 345
参考文献 348