绪论 1
第1章 测试系统基础知识 3
1.1 测量、计量、测试 3
1.1.1 量与量纲 4
1.1.2 测试方法的分类 4
1.1.3 测量误差 5
1.1.4 测量数据处理 9
1.1.5 测试系统的组成 12
1.1.6 测试技术的发展概况 13
1.2 测试系统的特性 14
1.2.1 测试系统与线性系统 14
1.2.2 测试系统的静态特性 16
1.2.3 测试系统的动态特性 21
1.2.4 实现系统不失真测试的条件 29
1.3 传感器的基础知识 30
1.3.1 传感器的定义及其组成 31
1.3.2 传感器的分类 32
1.3.3 传感技术的起源与发展 33
1.3.4 传感技术的现状 34
1.3.5 传感技术的典型应用 35
1.3.6 传感器的发展趋势 37
习题 38
第2章 信号分析基础 40
2.1 信号的分类与描述 40
2.1.1 信号的分类 40
2.1.2 信号的描述 41
2.2 周期信号与离散频谱 42
2.2.1 傅里叶级数与周期信号的分解 42
2.2.2 周期信号的频谱 44
2.2.3 周期信号的功率 47
2.3 非周期信号与连续频谱 48
2.3.1 傅里叶变换 49
2.3.2 傅里叶变换的基本性质 51
2.4. 随机信号 52
2.4.1 平均值、方值、均方值和均方根值 53
2.4.2 概率密度函数 54
习题 55
第3章 电阻式传感器 56
3.1 工作原理 56
3.2 应变片的种类、材料及粘贴 57
3.2.1 金属电阻应变片的种类 57
3.2.2 金属电阻应变片的材料 59
3.2.3 金属电阻应变片的粘贴 59
3.3 电阻应变片的特性 60
3.3.1 弹性敏感元件及其基本特性 60
3.3.2 灵敏系数 61
3.3.3 横向效应 62
3.3.4 绝缘电阻和最大工作电流 62
3.3.5 应变片的动态响应特性 63
3.3.6 应变片的温度误差及补偿 64
3.4 电阻应变片的测量电路 66
3.4.1 直流电桥 66
3.4.2 交流电桥 69
3.5 应变式传感器的应用 71
3.5.1 应变式力传感器 71
3.5.2 应变式压力传感器 72
3.5.3 应变式容器内液体重量传感器 73
3.5.4 应变式加速度传感器 74
习题 74
第4章 电感式传感器 76
4.1 变磁阻式传感器 76
4.1.1 工作原理 76
4.1.2 输出特性 77
4.1.3 测量电路 78
4.1.4 变磁阻式传感器的应用 82
4.2 差动变压器式传感器 82
4.2.1 变隙式差动变压器 82
4.2.2 螺线管式差动变压器 85
4.3 电涡流式传感器 91
4.3.1 工作原理 91
4.3.2 基本特性 91
4.3.3 电涡流形成范围 93
4.3.4 电涡流传感器测量电路 94
4.3.5 涡流式传感器的应用 95
习题 97
第5章 电容式传感器 99
5.1 工作原理和结构 99
5.1.1 变极距型电容式传感器 100
5.1.2 变面积型电容式传感器 101
5.1.3 变介质型电容式传感器 102
5.2 灵敏度及非线性 103
5.3 等效电路 104
5.4 测量电路 105
5.4.1 调频电路 105
5.4.2 运算放大器式电路 106
5.4.3 二极管双T形交流电桥 106
5.4.4 环形二极管充放电法 108
5.4.5 脉冲宽度调制电路 109
5.5 电容式传感器的应用 110
5.5.1 电容式压力传感器 110
5.5.2 电容式加速度传感器 111
5.5.3 差动式电容测厚传感器 111
习题 112
第6章 压电式传感器 114
6.1 压电效应及压电材料 114
6.1.1 压电效应 114
6.1.2 压电材料 116
6.2 测量电路 119
6.2.1 等效电路 119
6.2.2 测量电路 120
6.3 压电式传感器的应用 124
6.3.1 压电式加速度传感器 124
6.3.2 压电式测力传感器 127
6.3.3 压电式压力传感器 128
习题 129
第7章 光电式传感器 130
7.1 光电效应 130
7.1.1 外光电效应 130
7.1.2 内光电效应 131
7.1.3 光生伏特效应 131
7.2 光电管及光电倍增管 131
7.2.1 光电管 131
7.2.2 光电倍增管 133
7.3 光敏电阻 135
7.3.1 结构原理 135
7.3.2 基本特征 135
7.4 光电池 137
7.4.1 硅光电池的结构原理 137
7.4.2 光电池的基本特性 138
7.5 光电二极管和光电三极管 140
7.5.1 结构原理 140
7.5.2 基本特性 140
7.5.3 结构及技术参数 142
7.6 光电式传感器及其应用 144
7.6.1 光电式传感器的类型 144
7.6.2 应用实例 144
习题 147
第8章 热电式传感器 148
8.1 概述 148
8.1.1 测温方法 148
8.1.2 温度和温标 150
8.2 电阻式温度传感器 150
8.2.1 热电阻 150
8.2.2 热敏电阻 154
8.2.3 电阻式温度传感器的应用 156
8.3 热电偶 159
8.3.1 热电偶的工作原理 159
8.3.2 常用热电偶的结构 165
8.3.3 热电偶材料 167
8.3.4 热电偶的种类 167
8.3.5 热电偶的冷端补偿方法 168
8.4 新型热电式传感器 171
8.4.1 半导体PN结温度传感器 171
8.4.2 压电型温度传感器 171
8.4.3 磁热敏传感器 172
8.4.4 数字式温度传感器DS1820 172
习题 173
第9章 磁电式传感器 174
9.1 磁电式传感器工作原理 174
9.2 磁电式传感器基本特性 176
9.2.1 非线性误差 176
9.2.2 温度误差 176
9.3 霍尔式传感器 177
9.3.1 霍尔效应 177
9.3.2 霍尔元件基本结构 178
9.3.3 霍尔元件基本特性 178
9.3.4 霍尔元件不等位电势补偿 179
9.3.5 霍尔元件温度补偿 180
9.3.6 霍尔传感器的应用 180
9.4 磁敏传感器 182
9.4.1 磁敏电阻器 183
9.4.2 磁敏二极管 184
习题 186
第10章 辐射式传感器 187
10.1 红外辐射传感器 187
10.1.1 红外辐射的基本原理 187
10.1.2 红外辐射的物理基础 188
10.1.3 红外探测器（传感器） 190
10.1.4 红外辐射测试技术的应用 192
10.2 超声波传感器 194
10.2.1 超声波检测的物理基础 194
10.2.2 超声波探头 195
10.2.3 超声波传感器的应用 196
10.3 核辐射传感器 198
10.3.1 核辐射及其物理特性 198
10.3.2 核辐射传感器 200
10.3.3 核辐射传感器的应用 201
习题 202
第11章 光纤传感器 203
11.1 光纤的结构和传光原理 203
11.1.1 光纤的结构 203
11.1.2 光纤传光原理 203
11.2 光的调制技术 204
11.2.1 光的强度调制 204
11.2.2 光的相位调制 205
11.2.3 光的波长调制 206
11.2.4 光的偏振态调制 206
11.3 光纤传感器的应用 206
11.3.1 光纤位移传感器 206
11.3.2 光纤温度传感器 207
11.3.3 光纤液位传感器 207
习题 208
第12章 数字式传感器 209
12.1 光栅数字式传感器 209
12.1.1 光栅的结构类型 209
12.1.2 光栅传感器的工作原理 210
12.1.3 数字转换原理 212
12.2 感应同步器 214
12.2.1 感应同步器的基本结构 214
12.2.2 感应同步器的工作原理 215
12.2.3 感应同步器的应用 218
12.3 光电编码器 218
12.3.1 增量式光电编码器 218
12.3.2 绝对式光电编码器 219
12.3.3 光电编码器的应用 220
12.4 容栅传感器 221
习题 222
第13章 现代测试技术 224
13.1 概述 224
13.1.1 现代测试系统的基本概念 224
13.1.2 现代测试系统的基本组成 226
13.1.3 现代测试系统的特点 227
13.2 智能仪器 227
13.2.1 智能仪器的工作原理 228
13.2.2 智能仪器的功能特点 228
13.3 计算机仪器 229
13.4 虚拟测试仪器技术 229
13.4.1 虚拟仪器含义及其特点 229
13.4.2 虚拟仪器的组成 230
13.4.3 虚拟仪器典型单元模块 232
13.4.4 虚拟仪器开发系统 232
13.4.5 虚拟仪器的应用 234
习题 234
参考文献 235