1.1 检测技术及仪表的地位与作用 1
1.1.1 检测仪表的地位与作用 1
第1章 绪论 1
1.1.2 检测技术是仪器仪表的技术基础 2
1.2 传感器概述 3
1.2.1 传感器的基本概念 3
1.2.2 传感器的分类和命名法 4
1.3 检测仪表与系统概述 5
1.3.1 检测仪表与系统的基本组成 5
1.3.2 常规检测仪表与系统的基本类型 6
1.3.3 新型仪器仪表的发展趋势 8
思考题与习题 9
2.1.1 静态特性 10
2.1.2 静态性能指标 10
第2章 检测系统的基本特性 10
2.1 静态特性及性能指标 10
2.2 动态特性及性能指标 12
2.2.1 传递函数 13
2.2.2 阶跃响应和时域动态性能指标 16
2.2.3 正弦响应和频域动态性能指标 19
2.2.4 无失真检测条件 21
思考题与习题 22
3.1.1 测量误差的概念及表达方式 23
第3章 误差分析与数据处理基础 23
3.1 误差的概念与分类 23
3.1.2 测量误差的分类 25
3.2 随机误差的处理 27
3.2.1 随机误差的概率分布 27
3.2.2 被测量真值和测量方差的估计值 29
3.2.3 测量结果的置信度与表示方法 31
3.3.1 系统误差的分类 35
3.3 系统误差的处理 35
3.3.2 判断系统误差的方法 36
3.3.3 系统误差的消除方法 37
3.4 粗大误差的处理 42
3.4.1 粗大误差的判别 42
3.4.2 拉依达准则 42
3.4.3 格鲁布斯准则 43
思考题与习题 44
第4章 阻抗型传感器 45
4.1 电阻式传感器 45
4.1.1 电位器式传感器 45
4.1.2 应变式传感器和压阻式传感器 47
4.1.3 热电阻和热敏电阻 52
4.1.4 气敏电阻 56
4.1.5 湿敏电阻 57
4.1.6 电阻传感器接口电路 59
4.2 电容式传感器 65
4.2.1 基本原理与结构类型 65
4.2.2 输入-输出特性 66
4.2.3 等效电路分析 68
4.2.4 接口电路 69
4.3 电感式传感器 73
4.3.1 自感式传感器 73
4.3.2 互感式传感器（差动变压器） 79
4.3.3 电涡流式传感器 83
思考题与习题 89
第5章 电压型传感器 91
5.1 磁电式传感器 91
5.1.1 基本原理和组成 91
5.1.2 结构类型 91
5.2 压电式传感器 93
5.2.1 压电效应及其表达式 93
5.1.3 接口电路 93
5.2.2 压电材料 96
5.2.3 压电元件 99
5.2.4 接口电路 101
5.3 热电偶传感器 103
5.3.1 热电效应 103
5.3.2 热电偶的材料、型号及结构 107
5.3.3 热电偶测温电路 108
5.4 光电式传感器 111
5.4.1 光电器件 111
5.4.2 光电器件的基本特性 115
5.4.3 光电式传感器的基本组成和类型 120
5.5 霍尔传感器 122
5.5.1 霍尔效应 122
5.5.2 霍尔传感器的组成与基本特性 123
5.5.3 霍尔传感器的应用 125
5.5.4 测量误差及其补偿办法 127
思考题与习题 131
第6章 数字式传感器 132
6.1 编码器 132
6.1.1 直接编码器 132
6.1.2 增量编码器 135
6.2 光栅 137
6.2.1 光栅的结构和基本原理 137
6.2.2 光栅辨向原理与细分技术 139
6.3 频率式传感器 142
6.3.1 振弦式传感器 142
6.3.2 振简式传感器 145
6.3.3 振膜式和振梁式传感器 147
6.3.4 石英晶体谐振式传感器 148
思考题与习题 149
7.1.1 光导纤维的结构和传光原理 150
7.1 光纤传感器 150
第7章 新型传感器 150
7.1.2 光纤传感器的基本原理和类型 152
7.2 CCD图像传感器 154
7.2.1 CCD的工作原理 155
7.2.2 CCD图像传感器的结构 157
7.3 红外传感器 158
7.3.1 红外线及其特性 158
7.3.2 红外探测器的类型 159
7.3.3 热释电红外探测器 160
7.4 超声波与核辐射传感器 162
7.4.1 超声波传感器 162
7.4.2 核辐射传感器 164
7.5 半导体集成传感器 167
7.5.1 集成霍尔传感器 167
7.5.2 集成湿度、压力、加速度传感器 168
7.5.3 集成温度传感器 170
7.6 传感器的发展趋势 172
思考题与习题 173
第8章 几何量的电测法 175
8.1 位移的电测法 175
8.1.1 位移电测法的分类 175
8.1.2 位移的间接电测法 175
8.2 倾角的电测法 178
8.2.1 摆锤式 178
8.2.2 液体摆式 180
8.2.3 气体摆式 181
8.3 厚度的电测法 181
8.3.1 电感式和电涡流式 181
8.3.2 电容式 182
8.3.3 核辐射式和超声波式 184
8.4 物（液）位的电测法 185
8.4.1 超声波法 185
8.4.3 差压法 187
8.4.2 浮力法 187
8.4.4 电容法 189
思考题与习题 189
第9章 机械量的电测法 191
9.1 转速的电测法 191
9.1.1 模拟式电测法 191
9.1.2 计数式电测法 193
9.2 振动的电测法 197
9.2.1 相对振动传感器与绝对振动敏感器 198
9.2.2 绝对振动电测法 201
9.3 力与荷重的电测法 208
9.3.1 力敏感器 208
9.3.2 力的间接电测法 210
9.3.3 荷重传感器与电子秤 212
9.4.1 扭轴（扭矩敏感器） 214
9.4 力矩的电测法 214
9.4.2 力矩的扭轴式电测法 215
思考题与习题 216
第10章 热工量的电测法 218
10.1 压力与差压的电测法 218
10.1.1 压力的概念、单位和测量方法 218
10.1.2 压力敏感器 219
10.1.3 压力的电测法 221
10.1.4 差压的电测法 226
10.2 温度的电测法 227
10.2.1 温度的概念、单位和测量方法 227
10.2.2 接触式测温法 228
10.2.3 温度和温度差的电测法 229
10.2.4 非接触式测温法 235
10.3 流量的电测法 237
10.3.1 流量的概念 237
10.3.2 流量-转速转换法 238
10.3.3 流量-差压、力、位移转换法 240
10.3.4 流量-频率转换法 242
10.3.5 流量-温度转换法 243
10.3.6 非接触式流量测量法 244
思考题与习题 246
第11章 成分与含量的电测法 248
11.1 水分和湿度的电测法 248
11.1.1 水分和湿度的定义及表示方法 248
11.1.2 固体水分的电测法 248
11.1.3 气体湿度的电测法 249
11.2 密度和浓度的电测法 251
11.2.1 密度的电测法 251
11.2.2 浓度的电测法 253
11.3 气体分析与检测 254
11.3.1 气体分析 254
11.3.2 实用气体检测器 257
思考题与习题 259
第12章 模拟式检测仪表的设计及实例 261
12.1 “表头”的原理与刻度 261
12.1.1 “表头”的原理 261
12.1.2 “表头”的刻度 263
12.2 调零、调满度与量程切换 265
12.2.1 常见的调零电路 265
12.2.2 常见的调满度电路 267
12.2.3 常见的量程切换电路 268
12.3 模拟非线性校正 269
12.3.1 非线性校正的数学原理 269
12.3.2 非线性校正的实现方法 271
12.4 环境及温度误差校正 272
12.4.1 环境及温度因素对测量的影响 272
12.4.2 环境及温度误差的硬件校正法 273
12.5.1 DDZ-Ⅲ型仪表简介 276
12.5 模拟式仪表实例 276
12.5.2 MF107型万用表剖析 279
思考题与习题 285
第13章 数字式检测仪表的设计及实例 286
13.1 数字“表头”电路 286
13.1.1 数字显示器 286
13.1.2 A/D转换式仪表的“表头”电路 288
13.1.3 脉冲计数式仪表的“表头”电路 290
13.2 数字式仪表的标度变换 292
13.2.1 A/D转换式仪表的标度变换 292
13.2.2 脉冲计数式仪表的标度变换 293
13.3 数字式仪表零位调整与量程切换 297
13.3.1 数字式仪表的零位调整 297
13.3.2 数字式仪表的量程切换 298
13.4 数字式仪表的非线性校正 300
13.5.2 数字式转速测量仪的设计 301
13.5 数字式检测仪表设计实例 301
13.5.1 数字式检测仪表的组成方案 301
13.5.3 数字式扭矩测量仪的设计 302
思考题与习题 305
第14章 微机化检测仪表的设计及实例 306
14.1 主机和人-机接口 306
14.1.1 基于单片机的主机电路 306
14.1.2 显示器接口 307
14.1.3 键盘原理与接口 308
14.2 测量通道的总体设计 310
14.2.1 测量通道的基本组成与类型 310
14.2.2 传感器的选用 310
14.2.3 信号调理电路的参数设计和选择 312
14.2.4 采集电路组成模块和方案的选择 315
14.2.5 测量通道与微机的接口 319
14.3.2 超限自动报警 321
14.3.1 量程自动切换 321
14.3 量程自动切换与超限自动报警 321
14.4 标度变换 323
14.4.1 线性测量通道的标度变换 323
14.4.2 非线性测量通道的标度变换 324
14.5 非线性校正软件算法 325
14.5.1 查表法 325
14.5.2 插值法 326
14.5.3 拟合法 327
14.6 温度误差的软件校正法 328
14.7 软件结构及实例 330
14.7.1 软件结构 330
14.7.2 实例——智能定量称量电子秤 331
思考题与习题 334
第15章 现代检测新技术 335
15.1 虚拟仪器 335
15.1.1 虚拟仪器的概念 335
15.1.2 虚拟仪器的组成特点 336
15.1.3 虚拟仪器的体系结构 337
15.2 网络化仪器和网络化传感器 339
15.2.1 网络化仪器的概念 339
15.2.2 基于现场总线技术的网络化测控系统 340
15.2.3 面向Internet的网络测控系统 341
15.2.4 网络化传感器 342
15.3 软测量技术 342
15.3.1 软测量技术的概念 342
15.3.2 软测量技术的实现方法 343
15.3.3 软测量技术应用举例 344
15.4 多传感器数据融合 345
15.4.1 多传感器数据融合的概念 345
15.4.2 基本原理、过程及关键技术 345
15.4.3 结构及功能模型 347
思考题与习题 348
参考文献 349