第1章 检测技术的基础知识 1
1.1 测量的基本概念 1
1.1.1 测量 1
1.1.2 测量方法 1
1.2 测量误差及其分类 2
1.2.1 测量误差及其表示方法 2
1.2.2 测量误差的分类 4
1.3 测量误差的分析与处理 5
1.3.1 随机误差的统计特性 5
1.3.2 系统误差的发现与处理 7
1.3.3 粗大误差的判别和测量结果的数据处理 9
1.4 传感器及其基本特性 11
1.4.1 传感器的定义及组成 11
1.4.2 传感器的分类 12
1.4.3 传感器的基本特性 13
1.4.4 传感器技术的发展趋势 18
小结 19
思考与练习 20
第2章 电阻式传感器 21
2.1 弹性敏感元件 21
2.1.1 弹性敏感材料的弹性特性 21
2.1.2 弹性敏感元件的材料及其基本要求 22
2.1.3 弹性敏感元件的变换原理 22
2.2 电位式传感器 26
2.2.1 线性电位器 27
2.2.2 非线性电位器 29
2.2.3 电位器式传感器应用 30
2.3 电阻应变式传感器 30
2.3.1 电阻应变片的种类与结构 31
2.3.2 电阻的应变效应 32
2.3.3 应变片测试原理 33
2.3.4 测量电路 34
2.4 电阻应变式传感器的应用 37
2.5 压阻式传感器 40
2.5.1 压阻效应与压阻系数 40
2.5.2 测量原理 40
2.5.3 温度补偿 41
2.5.4 压阻式传感器的应用 41
小结 42
思考与练习 42
第3章 变磁阻式传感器 44
3.1 自感式传感器 44
3.1.1 基本自感式传感器 44
3.1.2 差动变间隙式传感器 45
3.1.4 测量电路 46
3.1.3 螺管型电感式传感器 46
3.2 变压器式传感器 49
3.2.1 螺线管式差动变压器 49
3.2.2 变间隙式差动变压器传感器 50
3.2.3 测量电路 51
3.3 电涡流传感器 53
3.3.1 电涡流传感器的工作原理 53
3.3.2 电涡流传感器种类 54
3.3.3 测量电路 55
3.4 变磁阻式传感器的应用 57
3.4.1 自感式传感器的应用 57
3.4.2 变压器式传感器的应用 58
3.4.3 电涡流式传感器的应用 59
思考与练习 60
小结 60
4.1 电容式传感器工作原理 62
4.1.1 变面积式电容传感器 62
第4章 电容式传感器 62
4.1.2 变间隙式电容传感器 64
4.1.3 变介电常数式电容传感器 65
4.2 测量电路 67
4.2.1 调幅型电路 67
4.2.2 差动脉冲宽度调制电路 68
4.2.3 调频电路 70
4.3 实际中存在的问题及其解决办法 70
4.4 电容式传感器的应用 71
小结 73
思考与练习 73
5.1.1 热电偶工作原理 75
第5章 热电偶传感器 75
5.1 热电偶工作原理 75
5.1.2 热电偶的基本规律 76
5.2 热电偶的材料、结构及种类 78
5.2.1 热电偶材料 78
5.2.2 热电偶结构 78
5.2.3 热电偶种类及分度表 80
5.3 热电偶的冷端补偿 83
5.4 热电偶测温线路 85
5.5 热电阻 87
5.5.1 金属热电阻 87
5.5.2 半导体热敏电阻 90
5.5.3 集成温度传感器 91
思考与练习 96
小结 96
第6章 光电式传感器 98
6.1 光电效应及光电器件 98
6.1.1 光电效应 98
6.1.2 光电管 98
6.1.3 光敏电阻 99
6.1.4 光敏晶体管 101
6.1.5 光电池 103
6.2 红外传感器 105
6.2.1 红外辐射 105
6.2.2 红外探测器 106
6.3 光电式传感器应用举例 107
6.3.1 光敏电阻传感器的应用 107
6.3.2 光敏晶体管的应用 108
6.3.3 光电池的应用 110
6.3.4 红外测温仪 111
6.4 光电开关和光电断续器 112
6.4.1 光电开关 112
6.4.2 光电断续器 113
小结 114
思考与练习 114
第7章 霍尔传感器 115
7.1 霍尔元件工作原理 115
7.2 霍尔元件的基本结构和主要特性参数 116
7.2.1 基本结构 116
7.2.2 主要特性参数 117
7.3 霍尔元件的测量电路及补偿 118
7.3.1 基本测量电路 118
7.3.2 温度误差的补偿 118
7.3.3 不等位电势的补偿 120
7.4 霍尔集成电路 121
7.5 霍尔传感器的应用 123
小结 125
思考与练习 125
第8章 压电式传感器 127
8.1 压电效应 127
8.1.1 石英晶体的压电效应 127
8.1.2 压电陶瓷的压电效应 128
8.2 压电材料 129
8.2.1 石英晶体 129
8.2.2 压电陶瓷 129
8.3.1 压电器件的串联与并联 130
8.3.2 压电式传感器的等效电路 130
8.3 压电式传感器测量电路 130
8.3.3 压电式传感器的测量电路 131
8.4 压电式传感器应用举例 133
小结 136
思考与练习 137
第9章 光纤传感器 138
9.1 光纤传感器的原理结构及种类 138
9.1.1 光纤传感器的原理 138
9.1.2 光纤的结构 139
9.1.3 光纤的种类 139
9.2 光的传输原理 140
9.2.1 光的全反射定律 140
9.2.2 光纤的传光原理 141
9.3 光导纤维传感器的类型 141
9.3.1 光纤传感器的分类 141
9.3.2 功能型和非功能型光纤传感器 142
9.3.3 光纤传感器的主要部件 143
9.4 功能型光纤传感器 144
9.4.1 相位调制型光纤传感器 144
9.4.2 光强调制型光纤传感器 145
9.5 非功能型光纤传感器 147
9.5.1 遮断光路的光强调制型光纤传感器 147
9.5.2 改变光纤相对位置的光强调制型光纤传感器 148
9.6 光纤传感器的应用 149
9.6.1 光纤微位移测量传感器 149
9.6.2 光纤流量传感器 150
9.6.3 光纤图像传感器 150
小结 152
思考与练习 152
10.1.1 基本概念 153
10.1 概述 153
第10章 流量传感器及其应用 153
10.1.2 流量测量方法 154
10.2 容积式流量传感器 156
10.2.1 椭圆齿轮流量传感器 156
10.2.2 腰轮流量传感器 156
10.2.3 刮板式流量传感器 157
10.3 差压式流量传感器 157
10.3.1 测量原理与流量方程 158
10.3.2 标准节流装置 159
10.3.3 差压计 163
10.3.4 差压式流量传感器的安装 164
10.4 速度式流量传感器 167
10.4.1 电磁流量传感器 167
10.4.2 涡轮流量传感器 170
10.4.3 超声波流量传感器 172
10.5 流体阻力式流量传感器 174
10.5.1 转子流量传感器 174
10.5.2 靶式流量传感器 177
10.6 流体振动式流量传感器 178
10.6.1 涡街流量传感器 178
10.6.2 旋进式旋涡流量传感器 180
10.7 质量流量传感器 181
10.7.1 直接式质量流量传感器 181
10.7.2 间接式质量流量传感器 183
10.7.3 温度、压力补偿式质量流量传感器 184
10.8 其他流量传感器 184
10.8.1 冲量式流量传感器 184
10.8.2 插入式流量传感器 185
思考与练习 186
小结 186
第11章 检测装置的信号处理及接口技术 188
11.1 信号的放大与隔离技术 188
11.1.1 运算放大器 188
11.1.2 测量放大器 189
11.1.3 隔离放大器 190
11.1.4 程控测量放大器PGA 192
11.2 信号变换技术 193
11.2.1 0～10mA的电压／电流变换（V/I变换） 194
11.2.2 4～20mA的电压／电流变换（V/I变换） 194
11.3 过程输入通道 195
11.3.1 模拟量输入通道 195
11.3.2 A/D转换器及其与单片机的接口 195
11.4 信号的非线性补偿技术 199
11.4.1 线性化处理方法 199
11.4.2 利用微机进行非线性化处理 203
小结 204
思考与练习 205
第12章 自动检测技术的综合应用 206
12.1 传感器的选用原则 206
12.2 综合应用举例 207
12.2.1 高炉炼铁自动检测与控制 207
12.2.2 蒸馏塔自动检测与控制 211
12.2.3 传感器在汽车中的应用 212
12.2.4 传感器在空气污染监测中的应用 215
12.2.5 IC卡智能水表的应用 217
12.2.6 传感器在全自动洗衣机中的应用 218
小结 219
思考与练习 219
13.1 检测与转换技术实验须知 220
第13章 实验 220
13.2 检测与转换技术实验报告书写要点 221
13.3 实验 222
实验一 金属箔式应变片——全桥性能实验 222
实验二 直流全桥的应用——电子秤实验 223
实验三 湿敏传感器实验 224
实验四 差动变压器的应用——振动测量实验 225
实验五 电涡流传感器的位移特性实验 227
实验六 电容式传感器的位移特性实验 228
实验七 霍尔传感器的应用 229
实验八 压电式传感器振动实验 231
实验九 光纤传感器的测速实验 232
实验十 光电式传感器转速测量实验 232
13.4 THSRZ-1型传感器系统综合实验装置 233
参考文献 235