第1章 传感与检测技术基础 1
1.1 传感与检测的概念 1
1.1.1 检测技术 1
1.1.2 自动检测系统 2
1.1.3 本课程的任务与要求 2
1.2 传感与检测技术概述 4
1.2.1 传感器与检测技术概述 4
1.2.2 传感器与检测技术分类 5
1.2.3 传感器技术概况 6
1.2.4 传感器选用原则 8
1.2.5 传感与检测技术的发展 9
1.3 传感器的基本特性 12
1.3.1 静态特性 12
1.3.2 动态特性 16
1.4 测量方法 22
1.4.1 直接测量、间接测量与联立测量 22
1.4.2 偏差式测量、零位式测量和微差式测量 23
1.5 测量误差 23
1.5.1 误差理论中的部分名词 23
1.5.2 测量误差的概念 24
1.5.3 一般测量误差的表示方法 25
1.5.4 测量误差的来源 26
1.5.5 测量误差的估计与校正 27
1.6 传感器标定与校准 29
1.6.1 传感器标定 30
1.6.2 常用传感器标定设备 33
1.6.3 传感器标定实例 37
习题 38
第2章 电阻式传感器 40
2.1 电位器式传感器 40
2.1.1 线性电位器 40
2.1.2 非线性电位器 43
2.1.3 负载特性与负载误差 44
2.2 应变式电阻传感器 45
2.2.1 工作原理 46
2.2.2 电阻应变片的基本特性 47
2.2.3 电阻应变片的转换电路 50
2.3 压阻式传感器 55
2.3.1 压阻效应 55
2.3.2 压阻系数 56
2.3.3 半导体应变式传感器 57
2.3.4 扩散型压阻式传感器 59
2.4 电阻式传感器的应用 61
2.4.1 电位器式传感器的应用 61
2.4.2 应变式电阻传感器的应用 61
习题 62
第3章 电感式传感器 65
3.1 自感式传感器 65
3.1.1 气隙型单极式自感传感器 65
3.1.2 气隙型差动式自感传感器 69
3.1.3 螺管型单极式自感传感器 69
3.1.4 螺管型差动式自感传感器 71
3.1.5 等效电路 72
3.1.6 转换电路 74
3.1.7 零点残余电压 77
3.1.8 自感式传感器的应用 78
3.2 互感式传感器 79
3.2.1 螺管型互感式传感器 79
3.2.2 互感式传感器的应用 81
3.3 电涡流式传感器 81
3.3.1 工作原理 82
3.3.2 简化模型及等效电路 82
3.3.3 转换电路 84
3.4 压磁式传感器 85
3.4.1 工作原理 85
3.4.2 工作方式 86
3.5 感应同步器 88
3.5.1 工作原理 88
3.5.2 输出信号的测量 90
习题 93
第4章 电容式传感器 95
4.1 电容式传感器 95
4.1.1 电容式传感器的工作原理 95
4.1.2 等效电路 101
4.1.3 电容式传感器的特性 102
4.1.4 转换电路 104
4.2 容栅式传感器 106
4.2.1 容栅式传感器的工作原理 106
4.2.2 容栅式传感器的特点 107
4.2.3 容栅式传感器的信号处理方式 108
4.3 电容式传感器的应用 110
4.3.1 电容式传感器的设计及应用要点 110
4.3.2 电容式传感器的应用举例 112
习题 115
第5章 电动势传感器 117
5.1 磁电感应式传感器 117
5.1.1 工作原理 117
5.1.2 磁电感应式传感器类型 118
5.1.3 基本特性分析 119
5.1.4 磁电感应式传感器应用 122
5.2 霍尔传感器 125
5.2.1 霍尔效应原理 125
5.2.2 霍尔元件结构及其特性分析 126
5.2.3 霍尔元件的驱动电路 128
5.2.4 霍尔元件的误差分析及补偿 129
5.2.5 霍尔传感器的应用 131
5.3 压电式传感器 134
5.3.1 压电效应 134
5.3.2 工作原理 135
5.3.3 测量电路 137
5.3.4 压电式传感器的应用 139
习题 142
第6章 光电式传感器 144
6.1 光电检测器件 144
6.1.1 热释电探测器 145
6.1.2 光电效应 146
6.1.3 光电管与光电倍增管 148
6.1.4 光敏电阻 149
6.1.5 光敏二极管和光敏三极管 151
6.1.6 光电池 154
6.1.7 CCD图像传感器 156
6.2 光电式编码器 163
6.2.1 光电式编码器原理 163
6.2.2 提高光电式编码器分辨率的方法 166
6.2.3 光电式编码器的应用 168
6.3 光纤传感器 169
6.3.1 光纤传感器基础 169
6.3.2 光纤传感器的分类 171
6.3.3 光纤传感器的应用 172
6.4 光栅式传感器 176
6.4.1 光栅传感器的结构 176
6.4.2 光栅传感器原理 177
6.5 激光传感器 179
6.5.1 激光特性 180
6.5.2 激光器原理与特性 181
6.5.3 激光传感器的应用 181
习题 183
第7章 热电式传感器 185
7.1 热电偶传感器 185
7.1.1 热电偶传感器原理 185
7.1.2 热电偶种类及结构 188
7.1.3 热电偶的误差分析 193
7.1.4 热电偶温度补偿 194
7.1.5 热电偶应用 196
7.2 热电阻式传感器 198
7.2.1 热电阻 198
7.2.2 热敏电阻 199
7.2.3 热电阻式传感器的应用 201
习题 204
第8章 半导体传感器 205
8.1 气敏传感器 205
8.1.1 半导体气敏传感器 205
8.1.2 半导体气敏传感器工作机理 205
8.1.3 半导体气敏传感器的主要参数 206
8.1.4 半导体气敏传感器的结构 207
8.2 湿敏传感器 209
8.2.1 湿度的表示方法 209
8.2.2 湿敏传感器的特性参数 210
8.2.3 半导体陶瓷湿敏电阻 211
8.3 磁敏传感器 214
8.3.1 磁阻传感器 214
8.3.2 磁敏二极管 216
8.3.3 磁敏三极管 217
8.4 色敏传感器 218
8.4.1 半导体色敏传感器基本原理 218
8.4.2 半导体色敏传感器的基本特性 220
8.5 半导体传感器的应用 220
8.5.1 气敏传感器应用 220
8.5.2 湿度传感器应用 221
8.5.3 色敏传感器应用 223
8.6 微传感器 226
8.6.1 MEMS概述 226
8.6.2 压阻式微传感器 227
8.6.3 电容式微传感器 228
8.6.4 谐振式微传感器 229
习题 232
第9章 其他传感器 233
9.1 微波传感器 233
9.1.1 微波的性质与特点 233
9.1.2 微波振荡器与微波天线 233
9.1.3 微波传感器及其分类 234
9.1.4 微波传感器的应用 234
9.2 红外传感器 237
9.2.1 红外辐射的基本知识 237
9.2.2 红外辐射的基本定律 238
9.2.3 红外传感器 239
9.2.4 红外辐射检测技术的应用 241
9.3 视觉传感器 243
9.3.1 视觉传感器类型及特点 243
9.3.2 机器人视觉 245
9.4 超声波传感器 245
9.4.1 超声波的基本特性 246
9.4.2 超声波对传播介质的作用 247
9.4.3 超声波传感器的结构及工作原理 248
9.4.4 超声波传感器的应用 249
9.5 生物传感器 251
9.5.1 生物传感器类型及特点 251
9.5.2 酶传感器及其应用 253
9.5.3 微生物传感器 253
9.5.4 免疫传感器 256
习题 257
第10章 常用的检测电路 258
10.1 信号放大电路 258
10.1.1 测量放大器 258
10.1.2 程控增益放大器 260
10.1.3 隔离放大器 263
10.2 信号处理电路 265
10.2.1 滤波电路 265
10.2.2 采样保持电路 269
10.3 信号转换电路 271
10.3.1 模／数与数／模转换器 271
10.3.2 电压／频率与频率／电压转换器 275
10.3.3 电压／电流转换 277
10.4 抗干扰技术 279
10.4.1 干扰的类型及信号耦合方式 279
10.4.2 常用的抑制干扰的措施 281
习题 283
第11章 传感检测新技术 286
11.1 智能传感器 286
11.1.1 智能传感器的概念 286
11.1.2 智能传感器的功能和特点 287
11.1.3 传感器智能化的技术途径 287
11.1.4 智能传感器的应用 289
11.1.5 智能传感器的发展前景 290
11.2 传感器数据融合技术 291
11.2.1 数据融合的基本内容 291
11.2.2 数据融合的体系结构 293
11.2.3 数据融合的方法 294
11.2.4 多传感器数据融合技术的应用举例 294
11.3 软测量技术 296
11.3.1 辅助变量的选择 296
11.3.2 测量数据的处理 297
11.3.3 软测量模型的建立 298
11.3.4 软测量模型的自校正及维护 300
11.3.5 模型实时演算的工程化实施技术 301
11.3.6 软测量的工业应用 301
11.4 虚拟仪器 302
11.4.1 虚拟仪器的特点与组成 302
11.4.2 软件结构 305
11.4.3 硬件结构 306
11.4.4 软件开发平台 307
11.5 网络化检测仪器 308
11.5.1 网络测控及其特点 309
11.5.2 网络测控系统的类型 309
11.5.3 IEEE1451通用网络化智能传感器接口标准 312
11.5.4 基于IEEE1451.2标准的无线网络传感器 316
11.5.5 物联网与射频识别（RFID）技术 317
习题 320
主要参考文献 322