第1章 概论 1
1.1 传感器 1
1.1.1 传感器的定义 1
1.1.2 传感器的组成 1
1.1.3 传感器的分类 2
1.1.4 传感技术的现状和发展 3
1.2 检测技术 5
1.2.1 检测系统的基本结构和类型 5
1.2.2 检测技术的应用 7
1.2.3 检测技术的现状与发展 9
第2章 测量误差及其分析 11
2.1 测量误差的基本概念 11
2.2 测量误差的分类 12
2.2.1 按误差的性质分类 12
2.2.2 按误差的来源分类 12
2.3 系统误差 13
2.3.1 系统误差的判别 13
2.3.2 系统误差的消除 14
2.4 随机误差 16
2.4.1 随机误差的统计特性 16
2.4.2 随机误差的概率分布 17
2.4.3 随机误差的统计特征参数 18
2.4.4 测量结果的置信水平 20
2.5 粗大误差的判别与剔除 22
2.6 测量数据处理 24
2.6.1 最小二乘法原理与应用 24
2.6.2 测量数据处理举例 26
2.6.3 测量数据处理的计算机程序设计 28
思考题与习题 28
第3章 传感器与测量系统的基本特性 30
3.1 测量系统的静态特性 30
3.2 测量系统的动态特性 34
3.2.1 测量系统的数学模型 34
3.2.2 常见测量系统的数学模型 36
3.2.3 测量系统的动态特性分析 38
3.3 传感器的标定 43
3.4 测量系统的标定 43
3.5 测量系统的不失真测量 44
3.5.1 输出信号的失真 45
3.5.2 不失真测量条件 45
思考题与习题 46
第4章 传感器原理 47
4.1 电参数型传感器 47
4.1.1 电阻应变片式传感器 47
4.1.2 电感式传感器 53
4.1.3 电容式传感器 62
4.2 电量型传感器 67
4.2.1 热电式传感器 67
4.2.2 压电式传感器 75
4.3 光电式传感器 82
4.3.1 光电效应 82
4.3.2 光电器件 83
4.3.3 光电式传感器的应用 87
4.4 光纤式传感器 89
4.4.1 光纤式传感器概述 89
4.4.2 光调制方式 92
4.4.3 光纤式传感器的应用 94
4.5 半导体式传感器 96
4.5.1 半导体式气敏传感器 96
4.5.2 半导体式湿敏传感器 101
4.5.3 霍耳式传感器 106
4.6 数字式传感器 111
4.6.1 光栅式传感器 112
4.6.2 感应同步器 116
思考题与习题 118
第5章 参数检测技术 121
5.1 温度测量 121
5.1.1 温度和温标 121
5.1.2 测温方法 122
5.1.3 接触式测温 122
5.1.4 辐射式测温 130
5.2 压力检测 134
5.2.1 压力的概念和表示方法 134
5.2.2 压力检测的主要方法及分类 135
5.3 流量检测 139
5.3.1 流量检测方法及分类 140
5.3.2 体积流量检测 140
5.3.3 速度式流量计 145
5.3.4 质量式流量计 148
5.3.5 相关流量计 149
5.4 物位检测 150
5.4.1 静压式物位检测 151
5.4.2 浮力式物位检测 153
5.4.3 其他物位检测 154
5.4.4 物位开关 156
5.5 机械量检测 156
5.5.1 位移检测 157
5.5.2 速度检测 158
5.5.3 加速度检测 164
5.5.4 力、重量和质量的检测 167
5.6 视觉检测技术 169
5.6.1 视觉检测系统的构成 170
5.6.2 光源 170
5.6.3 成像系统 172
5.6.4 图像传感器 175
5.6.5 图像采集系统 176
5.6.6 数字图像处理与图像识别 178
思考题与习题 178
第6章 模拟调理技术 180
6.1 概述 180
6.2 信号放大电路 180
6.2.1 差动放大电路 181
6.2.2 仪用放大电路 182
6.2.3 可编程增益放大电路 184
6.2.4 隔离放大电路 188
6.3 信号转换电路 190
6.3.1 电压／电流转换电路 190
6.3.2 电流／电压转换电路 192
6.3.3 AC/DC转换电路 193
6.3.4 电压／频率转换电路 198
6.3.5 A/D转换电路 200
6.3.6 D/A转换电路 209
6.4 信号处理电路 211
6.4.1 信号滤波电路 211
6.4.2 信号调制与解调电路 219
6.4.3 采样保持电路 223
思考题与习题 224
第7章 现代检测技术 226
7.1 智能传感器 226
7.1.1 智能传感器的概念及实现途径 226
7.1.2 智能传感器的硬件构成及设计 229
7.1.3 智能传感器中的软件设计 235
7.1.4 智能传感器典型功能的实现方法 237
7.1.5 智能传感器设计实例——智能温度测控仪 243
7.1.6 智能传感器的发展方向 244
7.2 现场总线 245
7.2.1 现场总线技术概述 245
7.2.2 现场总线的类型 247
7.2.3 现场总线应用实例 251
7.2.4 现场总线智能传感器 257
7.3 虚拟仪器 259
7.3.1 虚拟仪器概述 259
7.3.2 虚拟仪器软件与开发平台 260
7.3.3 虚拟仪器的应用 261
7.4 多传感器信息融合技术 262
7.4.1 概述 262
7.4.2 信息融合的基本原理 263
7.4.3 多传感器信息融合的结构及功能模型 263
7.4.4 传感器信息融合的应用实例——传感器在线故障识别系统 265
7.5 软测量技术 269
7.5.1 软测量建模方法 270
7.5.2 模型实时演算的工程化实施技术 270
7.5.3 软测量技术在工业中的应用 271
思考题与习题 272
第8章 检测系统的抗干扰技术 273
8.1 干扰的来源及分类 273
8.1.1 外部干扰 273
8.1.2 内部干扰 274
8.2 硬件抗干扰技术 274
8.2.1 串模干扰的抑制 274
8.2.2 共模干扰的抑制 275
8.2.3 电磁干扰的抑制 276
8.2.4 隔离技术 281
8.3 软件抗干扰技术 282
8.3.1 CPU抗干扰技术 282
8.3.2 输入／输出抗干扰技术 288
思考题与习题 290
附录 标准化热电偶分度表 292
参考文献 300