1 绪论 1
1.1传感器与检测技术的应用 2
1.2传感器与检测技术的现状及发展 3
1.2.1传感器与检测技术的现状 3
1.2.2传感器与检测技术的发展方向 4
1.3课程内容和任务 5
2 传感器与检测技术的基本理论 7
2.1传感器的组成及分类 8
2.1.1传感器的组成 8
2.1.2传感器的分类 8
2.2传感器的特性 10
2.2.1传感器的静态特性 10
2.2.2传感器的动态特性 12
2.3检测技术的基本概念 19
2.3.1测量系统的组成 19
2.3.2测量方法的分类 20
2.3.3测量的技术性能指标 21
2.4测量误差的分析 21
2.4.1测量误差的表示方法 22
2.4.2测量误差的性质 23
本章小结 23
习题 24
3 无源传感器 25
3.1弹性敏感元件 26
3.1.1相关概念 26
3.1.2弹性元件类型 27
3.1.3弹性元件特性 30
3.2电阻式传感器 31
3.2.1电阻应变片的结构原理 31
3.2.2应变式电阻传感器的测量电路 33
3.2.3应变片的温度误差及补偿 36
3.2.4应变式电阻传感器的应用 37
3.3电容式传感器 39
3.3.1电容式传感器的分类 39
3.3.2电容式传感器的工作原理 40
3.3.3电容式传感器的灵敏度 42
3.3.4电容式传感器的测量电路 43
3.3.5电容式传感器的应用 45
3.4电感式传感器 45
3.4.1可变磁阻式传感器 46
3.4.2变压器式传感器 48
3.4.3涡流式传感器 51
本章小结 53
习题 53
4 有源传感器 55
4.1压电式传感器 56
4.1.1压电效应及压电材料 56
4.1.2压电式传感器的工作原理 56
4.1.3压电式传感器的应用实例 60
4.2霍尔传感器 62
4.2.1霍尔效应和霍尔元件 62
4.2.2霍尔传感器的工作原理 63
4.2.3霍尔集成传感器 67
4.2.4霍尔传感器的应用实例 68
4.3光电池 70
4.3.1光电效应及光电器件 71
4.3.2光电池的结构原理及特性 72
4.3.3光电池的测量电路 74
4.3.4光电池的应用实例 74
4.4热电偶 77
4.4.1热电偶的测温原理 77
4.4.2热电偶的基本定律 78
4.4.3常用热电偶的种类 80
4.4.4热电偶的冷端补偿方式 81
4.4.5热电偶的实用测温电路 83
4.4.6热电偶的应用实例 84
本章小结 85
习题 86
5 新型传感器 87
5.1光纤传感器 88
5.1.1光纤结构及传输原理 88
5.1.2光纤传感器的结构及分类 89
5.1.3光纤传感器的应用 90
5.2超声波传感器 91
5.2.1超声波及其物理性质 91
5.2.2超声波传感器的结构原理 92
5.2.3超声波传感器的应用 92
5.3红外传感器 94
5.3.1红外辐射的物理基础 94
5.3.2红外探测器 94
5.3.3红外传感器的应用 95
5.4环境传感器 97
5.4.1气敏传感器 97
5.4.2湿敏传感器 98
5.5其他新型传感器 99
5.5.1智能传感器 99
5.5.2 MEMS传感器 100
5.5.3仿生传感器 102
本章小结 103
习题 103
6 传感信号的分析与处理 104
6.1信号的预处理 105
6.1.1传感信号的放大电路 105
6.1.2调制与解调 108
6.1.3滤波器 109
6.2信号的数字化处理 111
6.2.1信号数字化处理的基本步骤 111
6.2.2采样、混叠和采样定理 112
6.2.3量化和量化误差 113
6.3微弱信号的相关检测法 114
6.3.1自相关检测法 115
6.3.2互相关检测法 117
本章小结 120
习题 120
7 常见工程量检测 122
7.1温度检测 123
7.1.1常见的测温方法 123
7.1.2温度测量实例 124
7.2位移检测 127
7.2.1常用的位移传感器 127
7.2.2位移测量实例 128
7.3转速检测 134
7.3.1转速的测量方法 134
7.3.2转速测量实例 135
7.4物位检测 138
7.4.1常用的物位传感器 138
7.4.2物位测量实例 139
本章小结 141
习题 141
8 现代检测系统 142
8.1现代检测系统的组成与设计 143
8.1.1现代检测系统的组成 143
8.1.2现代检测系统的设计 145
8.2多传感器信息融合技术 148
8.2.1传感器信息融合的分类和结构 149
8.2.2传感器信息融合的一般方法 150
8.2.3传感器信息融合的应用 152
8.3虚拟仪器 152
8.3.1虚拟仪器的基本概念 153
8.3.2虚拟仪器的构成和特点 153
8.3.3虚拟仪器的开发应用 155
本章小结 159
习题 159
9 传感检测技术应用实例 160
9.1传感检测在智能楼宇中的应用 161
9.2传感检测在汽车中的应用 163
9.2.1应用在汽车上的各种传感器 163
9.2.2在汽车中的检测技术 164
9.2.3多传感器数据融合技术故障诊断方法 165
9.3传感检测在自动化生产线中的应用 166
9.3.1传感检测在食品加工中的应用 167
9.3.2传感检测在机械加工中的应用 167
9.4传感检测在机器人中的应用 168
9.4.1机器人的组成及分类 169
9.4.2移动机器人 169
9.4.3其他机器人 171
10 传感器实践指导 173
10.1实验平台介绍 174
10.2实验项目 174
10.2.1实验1金属箔式应变片电桥性能实验 174
10.2.2实验2位移特性实验 177
10.2.3实验3转速测量实验 179
10.2.4实验4温度测量实验 180
10.2.5实验5虚拟温度计的设计 182
10.3系统设计 185
10.3.1智能小车系统设计 185
10.3.2烤箱温度控制系统设计 186
附录 187
附录A 模拟试题 187
附录B 模拟试题及习题参考答案 190
附录C PT100分度表 200
附录D 热电偶K分度表 202
参考文献 203