第1章 传感器与检测技术概论 1
1.1 检测技术概论 1
1.1.1 检测的定义 1
1.1.2 检测技术的作用 1
1.1.3 工业检测技术的类型和内容 5
1.1.4 检测系统的基本结构 8
1.2 传感器的基本概论 9
1.2.1 传感器的定义 9
1.2.2 传感器的组成 9
1.2.3 传感器的分类 10
1.3 传感器与检测技术的发展动向 11
1.4 检测系统的静态特性与性能指标 13
1.5 检测系统的动态特性与性能指标 15
1.5.1 微分方程 15
1.5.2 传递函数 16
1.5.3 频率响应函数 17
1.5.4 实现不失真测量的条件 19
习题1 20
第2章 检测系统的误差合成 21
2.1 测量误差的基本概念 21
2.1.1 测量误差的名词术语 21
2.1.2 测量误差的分类 22
2.1.3 误差产生的原因 23
2.1.4 测量误差的表示方法 23
2.2 随机误差及其处理 24
2.2.1 随机误差的概率分布 24
2.2.2 随机误差的估计 27
2.3 系统误差的处理 29
2.3.1 系统误差的判别 30
2.3.2 减小或消除系统误差的方法 32
2.4 测量粗大误差的存在判定准则 34
2.4.1 拉依达准则（3σ准则） 34
2.4.2 格拉布斯（Grubbs）准则 34
2.4.3 狄克松（Dixon）准则 35
2.4.4 罗曼诺夫斯基准则（t检验准则） 36
2.5 测量系统的误差计算方法 36
2.5.1 随机误差的计算 37
2.5.2 系统误差的计算 37
2.5.3 总误差的计算 38
2.6 测量系统最佳测量方案的确定 39
2.6.1 微小误差准则 39
2.6.2 确定最佳测量条件 40
2.6.3 函数误差的分配 40
习题2 41
第3章 常用传感器的工作原理 43
3.1 电阻式传感器 43
3.1.1 金属电阻应变片 43
3.1.2 半导体应变片 44
3.1.3 应变片的命名 45
3.1.4 电阻式传感器的测量电路 45
3.1.5 电阻式传感器的应用 49
3.2 电容式传感器 52
3.2.1 电容式传感器的工作原理和结构 52
3.2.2 电容式传感器的测量电路 57
3.2.3 电容式传感器的应用举例 60
3.3 电感式传感器 62
3.3.1 自感式传感器 63
3.3.2 互感式传感器 65
3.3.3 电感式传感器的应用 68
3.4 电涡流式传感器 70
3.4.1 工作原理 70
3.4.2 等效电路 70
3.4.3 测量电路 72
3.4.4 应用举例 73
3.5 压电式传感器 75
3.5.1 工作原理 75
3.5.2 等效电路和测量电路 79
3.5.3 压电式传感器的合理使用 82
3.5.4 压电式传感器的应用 83
3.6 磁电式传感器 85
3.6.1 动圈式磁电传感器 85
3.6.2 磁阻式磁电传感器 85
3.6.3 磁电式传感器的测量电路 86
3.7 热电式传感器 87
3.7.1 热电偶传感器 87
3.7.2 热电阻传感器 94
3.8 光电式传感器 101
3.8.1 光电效应 101
3.8.2 光电导器件 102
3.8.3 光生伏特器件 103
3.8.4 光电耦合器件 105
3.8.5 电荷耦合器件 108
3.8.6 光电式传感器的其他应用 111
3.9 霍尔式传感器 113
3.9.1 工作原理 113
3.9.2 霍尔集成传感器 119
3.9.3 霍尔式传感器的应用 121
3.10 光纤传感器 125
3.10.1 光纤传感器的组成 125
3.10.2 光纤传感器的分类 125
3.10.3 光纤传感器的工作原理 126
3.10.4 光纤传感器的实际应用 128
3.11 超声波传感器 132
3.11.1 超声检测的物理基础 132
3.11.2 超声波传感器的原理与结构 134
3.11.3 超声波传感器的基本应用电路 135
3.12 微波传感器 138
3.12.1 微波的基本知识 138
3.12.2 微波传感器及其分类 139
3.12.3 微波传感器的优点与存在的问题 139
3.12.4 微波传感器的应用 139
3.13 红外线传感器 142
3.13.1 红外线传感器概述 143
3.13.2 红外线传感器的应用 144
3.14 核辐射式传感器 146
3.14.1 核辐射的基本概念 146
3.14.2 核辐射式传感器的原理及组成 147
3.14.3 核辐射式传感器的应用 148
3.15 化学传感器 149
3.15.1 气敏传感器 150
3.15.2 湿敏传感器 154
3.15.3 离子敏传感器 158
3.16 数字式传感器 161
3.16.1 数字式传感器概述 161
3.16.2 编码器 162
3.16.3 光栅式传感器 167
3.16.4 感应同步器 178
3.16.5 磁栅式传感器 182
3.16.6 容栅式传感器 187
3.17 生物传感器 191
3.17.1 生物传感器的原理、特点及分类 191
3.17.2 几种生物传感器 193
3.18 智能传感器 198
3.18.1 智能传感器的特点 198
3.18.2 智能传感器的实现 199
3.18.3 智能传感器的应用 200
3.18.4 智能传感器的设计思路 202
3.19 微型传感器 203
3.19.1 MEMS技术与微型传感器 203
3.19.2 压阻式微型传感器 205
3.19.3 电容式微型传感器 210
3.19.4 电感式微型传感器 213
3.19.5 热敏电阻式微型传感器 214
3.19.6 隧道效应式微型传感器 215
3.20 模糊传感器 216
3.20.1 模糊传感器的概念及特点 216
3.20.2 模糊传感器的结构 217
3.20.3 典型模糊传感器举例 219
3.21 网络传感器 222
3.21.1 网络传感器的概念 222
3.21.2 网络传感器的类型 222
3.21.3 基于IEEE 1451标准的网络传感器 223
3.21.4 网络传感器所在网络的体系结构 228
习题3 229
第4章 常见非电参数的检测方法 233
4.1 力、压力和转矩的测量 233
4.1.1 力的测量原理 233
4.1.2 压力的测量 238
4.1.3 转矩的测量 243
4.1.4 力、压力和转矩的测量的应用 251
4.2 位移、物位和厚度的测量 256
4.2.1 位移测量 256
4.2.2 物位测量 260
4.2.3 厚度测量 267
4.3 速度、加速度与振动的测量 267
4.3.1 速度的测量 268
4.3.2 加速度与振动的测量 277
4.4 转速的测量 286
4.4.1 常用转速传感器 287
4.4.2 磁电式传感器数字转速仪测量电路 289
4.4.3 霍尔转速测量装置 291
4.5 噪声测量 292
4.5.1 声测量基础 292
4.5.2 噪声的频谱和频带 297
4.5.3 噪声的主观评价 299
4.5.4 噪声测量的基本原理和常用仪器 302
4.5.5 工业噪声测量 303
4.6 温度的测量 308
4.6.1 温度的概念和测量方法 308
4.6.2 接触式温度测量 309
4.6.3 非接触式温度测量 311
4.6.4 温度传感器的典型应用 313
4.7 流量的测量 318
4.7.1 流量概述和测量方法 318
4.7.2 转速（速度）法测量流量 319
4.7.3 差压（力）法测量流量 321
4.7.4 频率法测量流量 322
4.7.5 时差法测量流量 324
4.8 成分量的测量 325
4.8.1 湿度传感器的典型应用实例 325
4.8.2 气体传感器的典型应用实例 327
4.8.3 浓度的测量 332
习题4 333
第5章 微弱信号检测 336
5.1 微弱信号检测的基本概念 336
5.1.1 何谓微弱信号检测 336
5.1.2 噪声的基本性质 337
5.2 微弱信号检测方法 342
5.2.1 微弱信号的时域检测方法 343
5.2.2 微弱信号的频域检测方法 344
5.3 微弱信号检测技术 344
5.3.1 电容检测 344
5.3.2 压阻检测 346
5.3.3 压电检测 346
5.3.4 隧道检测 347
5.3.5 热流式检测 349
5.3.6 谐振式检测 350
5.3.7 光纤式检测 353
5.3.8 混沌检测 356
习题5 360
第6章 检测系统抗干扰技术 361
6.1 干扰的分类 361
6.1.1 外部干扰 361
6.1.2 内部干扰 362
6.2 干扰的引入 363
6.2.1 串模干扰 363
6.2.2 共模干扰 363
6.3 干扰的抑制方法 364
6.3.1 计算机检测系统的接地 365
6.3.2 接地的类型 365
6.3.3 隔离与耦合 368
6.3.4 布线抗干扰措施 369
6.3.5 软件抗干扰措施 370
习题6 374
第7章 测量信号的调理及处理 375
7.1 信号调理电路 375
7.1.1 信号放大电路 376
7.1.2 信号滤波电路 382
7.1.3 信号转换电路 391
7.1.4 信号的非线性校正与补偿 407
7.1.5 信号的调制与解调 415
7.2 多传感器信息融合 419
7.2.1 信息融合的基本概念 419
7.2.2 信息融合的基本原理 421
7.2.3 多传感器信息融合的结构及功能模型 421
7.2.4 多传感器信息融合算法 423
7.2.5 多传感器信息融合技术的应用实例 427
习题7 430
第8章 现代检测系统 432
8.1 计算机检测系统 432
8.1.1 概述 432
8.1.2 数据的采集与保持 433
8.1.3 输入通道的计算机接口技术 433
8.1.4 输出通道的计算机接口技术 433
8.1.5 计算机检测系统的设计 437
8.1.6 计算机检测技术应用实例 442
8.2 虚拟仪器 448
8.2.1 虚拟仪器概述 448
8.2.2 虚拟仪器的整体设计 452
8.2.3 虚拟仪器系统开发环境 453
8.2.4 虚拟仪器系统的数据采集实现 459
8.2.5 虚拟仪器的综合实例和工程实例 462
8.3 网络监控系统 471
8.3.1 系统总体分析和规划 471
8.3.2 网络监控系统的关键技术实现 473
8.4 视觉检测系统 481
8.4.1 视觉检测系统组成 481
8.4.2 视觉检测系统的应用 484
8.5 无线传感器网络 490
8.5.1 无线传感器网络的发展历程 490
8.5.2 无线传感器网络的特征 495
8.5.3 无线传感器网络的关键技术 497
8.5.4 无线传感器网络体系结构 501
8.5.5 无线传感器网络的应用 507
8.5.6 无线传感器网络仿真平台 509
8.5.7 无线传感器网络开发平台 517
习题8 520
参考文献 522