第1章 绪论 1
1.1 检测的作用与功能 1
1.2 检测的分类 1
1.2.1 电量与非电量电测技术 1
目录 1
1.3 检测系统 2
1.3.1 检测系统的组成 2
1.2.3 检测方法的分类 2
1.2.2 检测原理的分类 2
1.3.2 检测系统的分类 3
1.3.3 对检测系统的要求 3
1.4 检测系统的发展 3
1.4.1 传感器技术的发展 3
1.4.2 检测方法的发展 5
1.5 本教材的主要内容与特点 6
思考题与习题 6
2.2.2 误差产生的原因 7
2.2.1 误差的描述 7
2.2 检测系统的误差 7
第2章 检测系统的静态特性 7
2.1 检测系统静态特性的一般描述 7
2.2.3 误差的分类 8
2.2.4 确定测量误差的基本方法 10
2.3 检测系统的静态标定 11
2.3.1 静态标定条件 11
2.4.1 测量范围 12
2.4.3 静态灵敏度 12
2.4.2 量程 12
2.4 检测系统的主要静态性能指标及其计算 12
2.3.2 检测系统的静态特性 12
2.4.4 分辨力与分辨率 13
2.4.5 漂移 13
2.4.6 温漂 13
2.4.7 线性度 13
2.4.8 迟滞 15
2.4.9 重复性 16
2.4.10 综合误差 17
2.4.11 计算实例 18
思考题与习题 19
第3章 检测系统的动态特性 21
3.1 检测系统动态特性方程 21
3.1.1 微分方程 21
3.1.2 传递函数 22
3.2 检测系统动态响应及动态性能指标 22
3.2.1 检测系统动态误差的描述 22
3.2.2 检测系统时域动态性能指标 23
3.2.3 检测系统频域动态性能指标 26
3.3 检测系统动态特性测试与标定 29
思考题与习题 30
第4章 电位器式传感器 31
4.1 概述 31
4.2 线绕式电位器的特性 32
4.2.1 灵敏度 32
4.2.2 阶梯特性与误差 32
4.2.3 分辩力与分辨率 33
4.3 非线性电位器 33
4.3.1 功用 33
4.3.2 实现途径 33
4.4.1 电位器的负载特性 35
4.4 电位器的负载特性及负载误差 35
4.4.2 电位器的负载误差 36
4.4.3 减小负载误差的措施 37
4.5 电位器的结构与材料 38
4.5.1 电阻丝 38
4.5.2 电刷 38
4.5.3 骨架 39
4.6.1 电位器式压力传感器 40
4.6.2 电位器式加速度传感器 40
4.6 典型的电位器式传感器 40
思考题与习题 41
第5章 应变式传感器 43
5.1 应变式变换原理 43
5.2 金属应变片 44
5.2.1 结构及应变效应 44
5.2.2 横向效应及横向灵敏度 45
5.2.3 电阻应变片的种类 47
5.2.4 电阻应变片材料 48
5.2.5 应变片的主要参数 49
5.3.1 温度误差产生的原因 50
5.3 应变片的温度误差及其补偿 50
5.3.2 温度误差的补偿方法 51
5.4 电桥原理 52
5.4.1 电桥的平衡 53
5.4.2 电桥的不平衡输出 53
5.4.3 差动电桥 54
5.4.4 采用恒流源供电电桥 55
5.5 典型的应变式传感器 56
5.5.1 应变式力传感器 56
5.5.2 应变式加速度传感器 60
5.5.3 应变式转矩传感器 62
思考题与习题 63
第6章 压阻式传感器 64
6.1 压阻式变换原理 64
6.2 典型的压阻式传感器 65
6.2.1 压阻式压力传感器 65
6.2.2 压阻式加速度传感器 67
思考题与习题 68
7.1.2 温标 69
7.1.1 温度的概念 69
7.1 概述 69
第7章 热电式传感器 69
7.1.3 测温方法与测温仪器的分类 70
7.2 热电阻测温传感器 71
7.2.1 金属热电阻 72
7.2.2 半导体热敏电阻 74
7.2.3 测温电桥电路 75
7.3 热电偶测温 76
7.3.1 热电效应 76
7.3.2 热电偶的工作机理 77
7.3.3 热电偶的基本定律 78
7.3.4 热电偶的误差及补偿 83
7.3.5 热电偶的组成、分类及特点 85
7.4 半导体P-N结测温传感器 87
7.5 非接触式温度测量系统 87
7.5.1 全辐射测温系统 88
7.5.2 亮度式测温系统 88
7.5.3 比色测温系统 89
思考题与习题 90
8.1 基本电容式敏感元件 92
第8章 电容式传感器 92
8.2 电容式敏感元件的主要特性 93
8.2.1 变间隙电容式敏感元件 93
8.2.2 变面积电容式敏感元件 94
8.2.3 变介电常数电容式敏感元件 95
8.3 电容式变换元件的信号转换电路 96
8.3.1 运算放大器式电路 96
8.3.2 交流不平衡电桥 96
8.3.3 变压器式电桥线路 97
8.3.4 二极管电路 98
8.3.5 差动脉冲调宽电路 99
8.4 典型的电容式传感器 101
8.4.1 电容式压力传感器 101
8.4.2 电容式加速度传感器 102
思考题与习题 102
第9章 变磁路式传感器 103
9.1 电感式变换原理 103
9.1.1 简单电感式原理 103
9.1.2 差动电感式变换元件 106
9.2 差动变压器式变换元件 107
9.4.1 霍耳效应 109
9.3 电涡流式变换原理 109
9.4 霍耳效应及元件 109
9.4.2 霍耳元件 110
9.5 典型的变磁路式传感器 111
9.5.1 电涡流式振动位移传感器及其应用 111
9.5.2 差动电感式压力传感器 111
9.5.3 磁电式涡轮流量传感器 112
思考题与习题 112
10.1.1 石英晶体的压电机理 113
10.1 石英晶体 113
第10章 压电式传感器 113
10.1.2 石英晶体的压电常数 114
10.1.3 石英晶体的性能 115
10.2 压电陶瓷 116
10.2.1 压电陶瓷的压电机理 116
10.2.2 压电陶瓷的压电常数 116
10.2.3 常用压电陶瓷 117
10.3 压电换能元件的信号转换电路 117
10.3.1 压电换能元件的等效电路 117
10.3.2 电荷放大器 118
10.3.3 压电元件的并联与串联 119
10.4 典型的压电式传感器 120
10.4.1 压电式加速度传感器 120
10.4.2 压电式温度传感器 122
思考题与习题 123
第11章 谐振式传感器 124
11.1 谐振状态及其评估 124
11.1.1 谐振现象 124
11.1.2 谐振子的机械品质因数Q值 125
11.2.1 基本结构 126
11.2 闭环自激系统的实现 126
11.2.2 闭环系统的实现条件 127
11.3 敏感机理及特点 127
11.3.1 敏感机理 127
11.3.2 谐振式测量原理的特点 128
11.4 频率输出谐振式传感器的测量方法比较 128
11.5 典型的谐振式传感器 129
11.5.1 谐振弦式压力传感器 129
11.5.2 振动筒式压力传感器 131
11.5.4 石英谐振梁式压力传感器 133
11.5.3 谐振膜式压力传感器 133
11.5.5 谐振式科里奥利直接质量流量传感器 135
思考题与习题 137
第12章 微机械与智能化传感器 138
12.1 概述 138
12.2 几种典型的硅微机械传感器 139
12.2.1 硅电容式集成压力传感器 139
12.2.2 硅电容式微机械加速度传感器 140
12.2.3 硅谐振式压力微传感器 141
12.3.3 非线性补偿 142
12.3.4 温度补偿 142
12.3.1 标度变换技术 142
12.3.2 数字调零技术 142
12.3 智能化传感器中的软件技术 142
12.3.5 数字滤波技术 143
12.4 几种典型的智能化传感器 143
12.4.1 智能化差压传感器 143
12.4.2 智能化流量传感器系统 144
思考题与习题 145
13.1.1 大气层 146
第13章 航空大气数据测量系统 146
13.1 有关大气的基本知识 146
13.1.2 大气的密度、温度和压力 147
13.1.3 大气的密度、温度、压力与高度的关系 148
13.1.4 国际标准大气与大气的物理性质 149
13.2 气压高度表 150
13.2.1 飞行高度的定义 150
13.2.2 气压高度表的基本工作原理 152
13.2.3 气压式高度表的使用 153
13.3 升降速度表 153
13.3.1 升降速度表的基本工作原理 154
13.3.2 升降速度表的结构 155
13.4 空速表 156
13.4.1 空速与动压、静压和气温的关系 156
13.4.2 测量指示空速的原理 158
13.4.3 测量真空速的原理 159
13.5 马赫数表 160
13.6 迎角传感器 161
13.6.1 风标式迎角传感器 162
13.7 大气数据系统 163
思考题与习题 167
第14章 汽车用传感器 168
14.1 汽车测控技术 168
14.1.1 汽车电子测控技术的应用现状与发展趋势 168
14.1.2 汽车电子测控技术的基本组成与工作 173
14.2 汽车用传感器的分类、性能及特点 176
14.2.1 汽车传感器的组成与分类 176
14.2.2 汽车用传感器的性能与要求 177
14.2.3 汽车用传感器的特点 178
14.3.1 光纤传感器受到人们的重视 181
14.3 汽车用传感器的发展趋势 181
14.3.2 增强车辆安全性的传感器系统 182
14.3.3 汽车用传感器与微计算机接口 183
14.4 汽车用传感器的选用原则 184
思考题与习题 184
第15章 空气监测 185
15.1 大气和空气污染 185
15.1.1 大气和空气污染的基本概念 185
15.1.2 空气污染物的种类和存在状态 186
15.2.1 空气监测规划与网络设计 188
15.1.3 主要空气污染源及污染物 188
15.2 空气污染监测方案的制订 188
15.2.2 空气采样方法和技术 194
15.3 烟道气测试技术 198
15.3.1 监测的目的、要求和内容 198
15.3.2 采样位置和采样点的确定 199
15.3.3 烟气状态参数的测量 200
思考题与习题 207
16.1 静载检测 208
16.1.1 静载检测的目的 208
第16章 桥梁检测 208
1 6.1.2 静载检测的程序 209
16.1.3 桥梁结构静载检测的方案设计 210
16.1.4 桥梁桩基础静载检测 214
16.2 桥梁动载检测 218
16.2.1 动载试验的方法与程序 218
16.2.2 桥梁结构动力响应的测试 220
16.2.3 动测数据分析与评价 224
16.3 桥梁施工控制与长期监测 225
16.3.1 桥梁施工监控的基本概念 225
16.3.2 桥梁施工监控的工作内容 226
16.3.3 桥梁施工监控方法 227
16.3.4 影响桥梁施工监控的因素 229
16.3.5 桥梁施工监控系统 230
16.3.6 桥梁结构长期监测与健康诊断技术 231
思考题与习题 233
第17章 钢材轧制在线检测技术 235
17.1 线材和圆钢直径的在线测量 235
17.1.1 在线测径仪的工作原理 235
17.1.2 在线测径仪结构 236
17.2.1 放射性测厚仪 237
17.2 板带材厚度的在线测量 237
17.2.2 激光测厚仪 243
17.2.3 高频电感测厚仪 246
17.2.4 超声波测厚仪 247
17.2.5 差动变压器接触式冷轧薄带材厚度测量仪 247
17.3 板带材宽度的在线测量 248
17.4 板带材长度的在线测量 249
17.4.1 激光测长仪的结构和原理 249
思考题与习题 251
17.4.2 激光测长仪的应用 251
第18章 无损检测 252
18.1 超声波检测 252
18.1.1 概述 252
18.1.2 超声场的特性 254
18.1.3 超声波的传播 255
18.1.4 超声波在介质中的传播特性 257
18.1.5 超声波换能器 258
18.1.6 超声波检测方法 261
18.1.7 超声波探伤仪 262
18.1.8 超声波检测应用实例 265
18.2 涡流检测 266
18.2.1 涡流探伤的特点 267
18.2.2 影响涡流检测的要素 268
18.3 激光全息无损检测 270
18.3.1 激光全息检测的特点与原理 270
18.3.2 激光全息检测方法 271
18.3.3 激光全息检测的应用 273
思考题与习题 275
19.1.1 以带材的位置检测张力 276
第19章 张力的在线检测技术 276
19.1 张力的直接检测方法 276
19.1.2 利用压磁式传感器检测张力 277
19.1.3 利用压电式传感器检测张力 278
19.2 张力的间接检测方法 279
19.2.1 几种转矩传感器介绍 279
19.2.2 张力的间接检测方法 280
19.3 张力控制的基本方法 281
19.3.1 直接张力闭环控制 281
19.3.4 张力控制的几种方案 282
19.3.2 张力的扰动补偿控制 282
19.3.3 复合控制 282
19.4 典型举例 283
思考题与习题 284
附录 285
附录A 基本常数 285
附录B 国际制词冠 285
附录C 国际单位制（SI）的主要单位 286
参考文献 291