上篇 信号检测与转换实验技术基础 1
第1章 信号检测与转换技术理论基础 1
1.1 检测与转换技术基本概念 1
1.1.1 检测与转换技术定义 1
1.1.2 工业检测技术涉及的内容 1
1.1.3 检测与转换技术发展趋势 1
1.2 信号分类与特征 2
1.2.1 传感器信号分类 2
1.2.2 传感器信号特征 4
1.3 检测仪表概述 8
1.3.1 检测仪表基本组成 8
1.3.2 检测仪表功能及性能指标 9
1.4 测量误差与数据处理 11
1.4.1 测量误差基本知识 11
1.4.2 测量误差的检验与消除 12
1.5 传感器知识概述 15
1.5.1 传感器基本知识 15
1.5.2 传感器误差合成 15
1.5.3 传感器标定方法 16
1.5.4 传感器发展趋势 17
本章习题 18
第2章 信号检测传感器 19
2.1 初级传感器 19
2.1.1 压力敏感元件 19
2.1.2 温度传感器 21
2.1.3 压力传感器 24
2.1.4 流量传感器 26
2.1.5 物位传感器 29
2.2 电阻式传感器 31
2.2.1 电位器 31
2.2.2 应变电阻传感器 32
2.2.3 热电阻传感器 35
2.3 变电抗和磁电式传感器 37
2.3.1 电容传感器 37
2.3.2 电感传感器 41
2.3.3 霍尔传感器 45
2.4 有源传感器 47
2.4.1 热电偶传感器 47
2.4.2 压电传感器 51
2.4.3 光电传感器 55
2.5 数字式传感器 58
2.5.1 光栅式传感器 58
2.5.2 数字编码器 62
2.6 现代传感器 65
2.6.1 红外传感器 65
2.6.2 光纤传感器 67
2.6.3 CCD图像传感器 70
2.6.4 超声波传感器 74
本章习题 76
第3章 传感器信号调理电路 78
3.1 干扰一般概述 78
3.1.1 基本概念 78
3.1.2 干扰的作用方式 79
3.1.3 干扰抑制技术 81
3.2 放大器电路 83
3.2.1 运算放大器 83
3.2.2 差动放大器 84
3.2.3 隔离放大器 88
3.3 移相器电路 89
3.4 调制解调电路 90
3.4.1 调制解调概述 91
3.4.2 调幅及其解调 92
3.4.3 包络检波与相敏检波 93
3.5 滤波电路 95
3.6 振荡电路 97
3.6.1 正弦波振荡电路 97
3.6.2 RC振荡电路 98
3.6.3 LC振荡电路 100
3.6.4 石英晶体振荡电路 101
3.7 其他常用信号调理电路 102
3.7.1 阻抗匹配电路 102
3.7.2 谐振电路 104
3.7.3 f/V,V/I转换电路 105
本章习题 106
下篇 信号检测与转换技术实验 110
第4章 实验基本要求 110
4.1 实验预习 110
4.2 实验原理与接线 110
4.2.1 实验电源 110
4.2.2 实验接线 111
4.2.3 实验仪器仪表 111
4.3 实验中异常现象的处理 111
4.4 实验结束整理 111
4.5 实验报告书写要点 111
第5章 常规仪器的使用 113
5.1 万用表 113
5.1.1 万用表的结构 113
5.1.2 符号含义 113
5.1.3 万用表的性能 113
5.1.4 万用表的类型 114
5.1.5 万用表的正确使用方法 114
5.2 示波器 115
5.2.1 示波器工作原理 115
5.2.2 使用注意事项 118
5.3 信号发生器 119
5.3.1 信号源的作用和组成 119
5.3.2 信号发生器的分类 120
5.3.3 函数信号发生器 120
5.4 长度测量器具 122
5.4.1 螺旋测微器用途和构造 122
5.4.2 螺旋测微器使用原理 122
5.4.3 螺旋测微器使用要点 123
5.5 传感器系统综合实验仪 123
5.5.1 系统硬件构成 124
5.5.2 系统软件构成及功能 127
第6章 传感器信号检测与转换实验 130
6.1 基础性实验 130
6.1.1 应变电阻传感器实验 130
实验一 金属箔式应变计性能测试实验 130
实验二 金属箔式应变计三种桥路性能比较实验 131
实验三 金属箔式应变计的温度效应及补偿实验 132
实验四 半导体应变计性能测试实验 133
实验五 半导体应变计直流半桥测试实验 134
实验六 箔式应变计与半导体应变计性能比较实验 134
6.1.2 传感器信号调理电路实验 135
实验七 移相器电路实验 135
实验八 相敏检波电路实验 136
实验九 交流电桥实验 138
6.1.3 温度传感器实验 139
实验十 热电偶传感器实验 139
实验十一 热敏电阻实验 141
实验十二 基于热电阻传感器的电加热炉温度测试实验 142
实验十三 PN结温敏二极管性能测试实验 143
6.1.4 电容传感器实验 143
实验十 四电容传感器特性测试实验 143
6.1.5 电感传感器实验 144
实验十五 差动变压器性能测试实验 144
实验十六 差动变压器标定实验 145
6.1.6 电涡流传感器实验 147
实验十七 电涡流传感器特性测试实验 147
6.1.7 磁电式传感器实验 148
实验十八 霍尔传感器实验 148
实验十九 磁电式传感器特性测试实验 150
6.1.8 压电式传感器实验 150
实验二十 压电加速度传感器性能测试实验 150
6.1.9 半导体传感器实验 151
实验二十一 MPX扩散硅压阻式传感器实验 151
实验二十二 气敏电阻实验 152
实验二十三 湿敏电阻实验 153
6.1.10 光栅传感器实验 154
实验二十四 光栅传感器衍射演示及测距实验 154
6.1.11 光电传感器实验 154
实验二十五 光敏电阻实验 154
实验二十六 红外发光管与光敏三极管实验 154
实验二十七 热释电红外传感器实验 155
实验二十八 PSD光电位置传感器实验 156
实验二十九 CCD图像传感器实验 157
6.2 应用设计与创新性实验 158
6.2.1 传感器应用实验 158
实验三十 振幅测量实验 158
实验三十一 位移测量实验 160
实验三十二 转速测量实验 162
实验三十三 称重实验 163
6.2.2 传感器设计与创新实验 164
实验三十四 基于光敏电阻报警器电路设计实验 164
实验三十五 基于集成霍尔传感器的音乐控制电路设计实验 165
实验三十六 基于光电传感器的报警电路设计实验 166
实验三十七 基于气敏传感器的报警电路设计实验 167
实验三十八 心电信号检测电路设计实验 168
实验三十九 传感器多路数据采集、显示设计实验 171
实验四十 传感器参数设定及补偿设计实验 171
附录1 常用热电阻分度表 173
附录2 常用热电偶分度表 175
参考文献 177