第1章 绪论 1
引言 1
1.1 传感器的组成及分类 1
1.1.1 传感器简介 1
1.1.2 传感器的组成 2
1.1.3 传感器的分类 2
1.1.4 传感器的作用与地位 3
1.2 传感器的基本特性 3
1.2.1 传感器静（态）特性 4
1.2.2 传感器动（态）特性 6
1.3 传感器技术发展趋势 12
1.4 变送器 13
1.4.1 变送器的概念 13
1.4.2 变送器的分类 14
1.4.3 变送器的构成 14
1.4.4 变送器的技术指标 15
1.5 传感器的标定 15
1.5.1 静态特性标定 15
1.5.2 动态特性标定 16
1.6 生产生活中的传感器应用实例 17
小结 17
习题 18
第2章 检测技术基本知识 19
引言 19
2.1 概述 19
2.1.1 检测的定义 19
2.1.2 检测技术 20
2.1.3 检测过程 20
2.1.4 检测技术作用 20
2.2 检测系统的基本构成与分类 20
2.2.1 检测系统的基本构成 20
2.2.2 检测系统的分类 21
2.2.3 检测系统实例 23
2.3 检测方法 24
2.4 常用检测与转换电路 25
2.4.1 电桥 25
2.4.2 放大器 29
2.4.3 滤波器 32
2.4.4 V/F变换 34
2.4.5 V/I变换 34
2.4.6 调频电路 36
2.4.7 脉冲调宽型电路 37
2.4.8 相敏检波电路 37
2.5 误差分析及数据处理基础 40
2.5.1 误差的基本概念 40
2.5.2 误差的分类及来源 41
2.5.3 精密度、准确度、精确度 45
2.5.4 粗大误差、系统误差和随机误差的处理 46
2.5.5 多次测量结果的表达 51
2.5.6 测量误差的合成 53
2.5.7 测量误差的分配 54
2.5.8 有效数字 54
2.5.9 数据处理实例 55
小结 57
习题 57
第3章 温度检测 58
引言 58
3.1 温度检测的基本知识 58
3.1.1 温标 59
3.1.2 温度测量仪表的分类 60
3.2 膨胀式温度计 61
3.2.1 玻璃温度计 61
3.2.2 压力温度计 61
3.2.3 双金属温度计 62
3.3 热电偶温度计 63
3.3.1 测温原理 63
3.3.2 基本定律 65
3.3.3 热电偶结构 66
3.3.4 热电偶材料 66
3.3.5 热电偶冷端温度的处理方法 67
3.4 热电阻温度计 71
3.5 热电阻材料与结构 72
3.5.1 热电阻材料 72
3.5.2 热电阻结构 75
3.5.3 热电阻阻值测量 76
3.6 辐射式温度计 77
3.6.1 测温原理 78
3.6.2 光学高温计及光电高温计 80
3.6.3 全辐射高温计 83
3.6.4 比色温度计 85
3.6.5 红外测温仪 86
3.7 新型温度传感器 88
3.7.1 半导体PN结型温度传感器 88
3.7.2 集成温度传感器 89
3.8 温度传感器工程应用实例 91
3.8.1 双金属片温度传感器在电熨斗中的应用 91
3.8.2 温度传感器在汽车中的应用 92
小结 93
习题 93
第4章 压力传感器 95
引言 95
4.1 压力的基本概念 95
4.2 压力传感器的分类、选型与发展 96
4.2.1 压力传感器分类 97
4.2.2 压力传感器选型 97
4.2.3 压力传感器的误差与标定 99
4.2.4 压力传感器接线方式 100
4.2.5 压力传感器的发展及应用领域 100
4.3 应变式压力计 101
4.3.1 电阻应变片式压力传感器 101
4.3.2 半导体压阻式压力传感器 110
4.3.3 硅-蓝宝石式压力传感器 115
4.3.4 陶瓷压力传感器 115
4.4 电容式压力传感器 116
4.5 电感式压力传感器 122
4.5.1 变间隙型电感式压力传感器 122
4.5.2 变面积型电感式压力传感器 122
4.5.3 螺管型电感式压力传感器 122
4.5.4 差动型电感式压力传感器 123
4.6 压磁式压力传感器 124
4.6.1 压磁效应 124
4.6.2 压磁元件 124
4.6.3 压磁式压力传感器测量原理 125
4.6.4 压磁式压力传感器的应用 126
4.7 电势输出式压力传感器 127
4.7.1 压电式压力传感器 127
4.7.2 磁电式压力传感器 131
4.7.3 霍尔式压力传感器 132
4.8 谐振式压力传感器 136
4.8.1 石英晶体谐振式压力传感器 136
4.8.2 微机械氮化硅谐振梁压力传感器 138
4.9 重载型压力传感器 139
4.10 压力传感器工程应用实例 139
4.10.1 电子秤 139
4.10.2 汽车衡 140
小结 141
习题 141
第5章 流量传感器 142
引言 142
5.1 流量测量的基本概念 142
5.1.1 流量的定义 142
5.1.2 流量测量中的基本参数 143
5.1.3 流量测量的方法 145
5.1.4 常见流量计的分类及特点 145
5.2 容积式流量计 146
5.2.1 容积式流量计的工作原理 147
5.2.2 常见的容积式流量计 147
5.2.3 容积式流量计的特点及使用注意事项 149
5.3 速度式流量计 150
5.3.1 涡轮流量计 150
5.3.2 涡街流量计 151
5.3.3 电磁流量计 155
5.3.4 超声波流量计 156
5.4 差压式流量计 158
5.4.1 两个流动的基本方程 158
5.4.2 节流式流量计 159
5.4.3 浮子式流量计 164
5.5 质量流量计 166
5.5.1 科里奥利质量流量计 166
5.5.2 热式质量流量计 168
5.6 流量传感器工程应用实例 168
5.6.1 电磁流量计在污水处理中的应用 168
5.6.2 超声波流量计在煤气计量中的应用 169
小结 169
习题 170
第6章 物位、厚度传感器 171
引言 171
6.1 物位检测方法 171
6.2 差压式液位计 172
6.2.1 差压式液位计的工作原理 173
6.2.2 液位差压转换装置 173
6.2.3 差压式液位计的应用 174
6.2.4 差压式液位计的特点 178
6.3 超声波式物位计 178
6.3.1 超声波式物位计的工作原理 178
6.3.2 超声波式物位计的特点 179
6.3.3 超声波式物位计的应用问题 180
6.4 射频导纳式液位计 180
6.4.1 电容式物位计的工作原理及应用 181
6.4.2 射频导纳式液位计的工作原理及应用 182
6.5 射线式物位计 183
6.5.1 射线式物位计的工作原理 183
6.5.2 放射性物位计的特点 184
6.5.3 应用问题 184
6.6 直读式水位计 186
6.6.1 云母水位计 186
6.6.2 电接点水位计 187
6.7 浮力式液位计 188
6.7.1 恒浮力式液位计 188
6.7.2 变浮力式液位计 189
6.8 物位检测仪表的选用 190
6.9 厚度检测 191
小结 194
习题 195
第7章 成分分析传感器 196
引言 196
7.1 气体成分检测 196
7.1.1 热导式检测技术 196
7.1.2 热磁式检测技术 199
7.1.3 红外线式检测技术 200
7.2 水分和湿度检测 202
7.2.1 水分和湿度的定义及表示方法 202
7.2.2 固体湿度的电测法 203
7.2.3 气体湿度的电测法 204
7.3 密度和浓度检测 205
7.3.1 密度的电测法 205
7.3.2 浓度的电测法 206
7.4 成分分析传感器工程应用实例 208
小结 210
习题 210
第8章 光电式传感器 211
引言 211
8.1 光谱 211
8.2 光电器件 213
8.2.1 光敏电阻器 213
8.2.2 光电池 217
8.2.3 光电二极管 220
8.2.4 光电三极管 223
8.2.5 光电式传感器的应用 226
8.3 电荷耦合器件 229
8.3.1 CCD的基本原理 229
8.3.2 CCD的特性参数 233
8.3.3 CCD摄像器件的类型 234
8.3.4 CCD的应用 235
8.4 光栅式传感器 236
8.4.1 光栅的结构及分类 236
8.4.2 光栅式传感器的工作原理 236
8.5 光电式传感器工程应用实例 238
小结 239
习题 240
第9章 运动参数检测传感器 241
引言 241
9.1 位置检测 241
9.1.1 开关类传感器类型 241
9.1.2 霍尔开关传感器 244
9.1.3 电感式接近开关 244
9.1.4 光电开关 246
9.1.5 电容式接近开关 248
9.2 位移检测 249
9.2.1 电感式位移测量 249
9.2.2 差动变压器位移计 253
9.2.3 光栅位移测量 255
9.3 磁电感应式速度测量 256
9.3.1 磁电感应式传感器的工作原理 256
9.3.2 磁电感应式传感器的测量电路 257
9.4 电磁脉冲式速度测量 257
9.5 应变式加速度计 258
9.6 雷达测速仪 259
9.6.1 雷达原理 259
9.6.2 雷达测速仪简介 260
9.7 光纤测速 261
9.7.1 光纤元件 261
9.7.2 光纤测速仪 265
小结 266
习题 266
第10章 显示与记录仪表 267
引言 267
10.1 显示仪表 267
10.1.1 模拟式指示仪表 268
10.1.2 数字式显示仪表 270
10.2 记录仪表 272
10.2.1 直接驱动式记录仪表 273
10.2.2 自动平衡式记录仪表 275
10.2.3 混合式记录仪表 277
10.3 显示仪表与记录仪表的发展 278
小结 281
习题 281
第11章 抗干扰技术 282
引言 282
11.1 干扰的来源及分类 282
11.1.1 干扰与噪声 282
11.1.2 干扰的分类 282
11.1.3 干扰的传导模式 283
11.1.4 干扰噪声的耦合方式 284
11.1.5 形成干扰的三个要素 285
11.2 抑制电磁干扰的基本方法和措施 285
11.2.1 基本方法 285
11.2.2 基本措施 286
11.3 自动测试及检测系统的抗干扰技术 291
11.3.1 硬件抗干扰技术 291
11.3.2 软件抗干扰技术 293
小结 298
习题 298
第12章 现代检测技术 299
引言 299
12.1 检测技术的自动化 299
12.1.1 自动检测系统的构成 299
12.1.2 自动检测系统的工作模式 301
12.1.3 现代自动检测系统的关键技术 302
12.1.4 现代自动检测技术的发展历程 302
12.1.5 现代自动检测技术的发展趋势 305
12.2 虚拟仪器技术 306
12.2.1 虚拟仪器 306
12.2.2 DAQ虚拟仪器 307
12.2.3 GPIB虚拟仪器 309
12.2.4 VXI虚拟仪器 310
12.2.5 PXI虚拟仪器 313
12.2.6 虚拟仪器的开发环境 313
12.2.7 网络功能与通信 316
12.3 无损检测技术 316
12.3.1 超声检测 317
12.3.2 磁粉检测 318
12.4 智能传感器技术 320
12.4.1 智能传感器的功能和构成 320
12.4.2 传感器的智能化 321
12.5 传感器网络技术 324
小结 326
习题 326
附录A 热电偶与热电阻的分度表 327
参考文献 332