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第1章 检测与传感技术基础1

1.1 检测技术基础1

1.1.1 检测技术的概念与作用1

1.1.2 检测技术的基本组成2

1.1.3 检测技术的发展趋势3

1.2 测量方法及其分类3

1.2.1 概述3

1.2.2 直接测量、间接测量和组合测量4

1.2.3 偏差式测量法、零位式测量法和微差式测量法5

1.3 测量系统6

1.3.1 测量系统构成6

1.3.2 开环测量系统和闭环测量系统7

1.4 测量误差8

1.4.1 测量误差的表示方法8

1.4.2 测量误差的性质10

1.5 传感器的组成、分类和性能指标11

1.5.1 传感器的组成11

1.5.2 传感器的分类12

1.5.3 传感器的静态特性13

本章小结15

思考题和习题16

第2章 应变式传感器17

2.1 工作原理17

2.2 应变片的种类、材料及粘贴19

2.2.1 金属电阻应变片的种类19

2.2.2 金属电阻应变片的材料21

2.2.3 金属电阻应变片的粘贴21

2.2.4 应变片的温度误差及补偿22

2.3 电阻应变片的测量电路24

2.3.1 直流电桥24

2.3.2 交流电桥27

2.4 应变式传感器的应用29

2.4.1 柱（筒）式力传感器29

2.4.2 应变式压力传感器30

2.4.3 应变式容器内液体重量传感器30

2.4.4 应变式加速度传感器31

2.4.5 半导体力敏应变片在电子皮带秤上的应用32

本章小结33

思考题和习题33

第3章 电容式传感器35

3.1 电容式传感器的工作原理和结构35

3.1.1 变极距型电容传感器36

3.1.2 变面积型电容式传感器37

3.1.3 变介质型电容式传感器37

3.2 电容式传感器的测量电路39

3.2.1 调频电路39

3.2.2 运算放大器式电路40

3.2.3 二极管双T形交流电桥40

3.2.4 环形二极管充放电法41

3.2.5 脉冲宽度调制电路42

3.3 电容式传感器的应用44

3.3.1 电容式加速度传感器44

3.3.2 电容式压力传感器44

3.3.3 差动式电容测厚传感器45

本章小结45

思考题和习题46

第4章 电感式传感器48

4.1 变磁阻式传感器48

4.1.1 工作原理48

4.1.2 测量电路50

4.1.3 变磁阻式传感器的应用51

4.2 差动变压器式传感器52

4.2.1 差动变压器式传感器的工作原理52

4.2.2 差动变压器式传感器的测量电路53

4.2.3 差动变压器式传感器的应用54

4.3 电涡流式传感器54

4.3.1 电涡流式传感器的工作原理54

4.3.2 电涡流式传感器的结构55

4.3.3 电涡流式传感器的测量电路56

4.3.4 电涡流式传感器的应用57

本章小结58

思考题和习题59

第5章 压电式传感器62

5.1 压电效应和压电材料62

5.1.1 正、逆压电效应62

5.1.2 石英晶体63

5.1.3 压电陶瓷（多晶体）64

5.2 压电式传感器及测量电路64

5.2.1 压电式传感器64

5.2.2 测量电路65

5.3 压电式传感器的应用66

5.3.1 压电式测力传感器66

5.3.2 压电式加速度传感器67

5.3.3 压电式金属加工切削力测量67

5.3.4 构成报警器电路68

本章小结68

思考题和习题69

第6章 磁电式传感器71

6.1 磁电感应式传感器71

6.1.1 工作原理71

6.1.2 测量电路72

6.1.3 应用举例73

6.2 霍尔式传感器74

6.2.1 霍尔效应及霍尔元件74

6.2.2 霍尔元件的应用76

本章小结78

思考题和习题78

第7章 光电式传感器80

7.1 光电器件80

7.1.1 外光电效应80

7.1.2 内光电效应及相应的器件82

7.1.3 光电耦合器件87

7.1.4 光电传感器的应用88

7.2 光纤传感器91

7.2.1 光纤结构及传光原理91

7.2.2 光纤的基本特性93

7.2.3 光纤传感器94

本章小结97

思考题和习题97

第8章 超声波传感器101

8.1 超声波及其物理性质101

8.1.1 超声波的波型及其传播速度101

8.1.2 超声波的反射和折射102

8.2 超声波传感器的原理103

8.3 超声波传感器应用105

8.3.1 超声波物位传感器105

8.3.2 超声波流量传感器106

8.3.3 超声波自控淋浴开关电路107

本章小结108

思考题和习题108

第9章 半导体传感器109

9.1 气敏传感器109

9.1.1 概述109

9.1.2 半导体气敏传感器的机理110

9.1.3 半导体气敏传感器类型及结构110

9.1.4 气敏传感器应用112

9.2 湿敏传感器115

9.2.1 氯化锂湿敏电阻115

9.2.2 半导体陶瓷湿敏电阻116

9.2.3 湿敏传感器的应用118

本章小结121

思考题和习题122

第10章 辐射式传感器124

10.1 红外线传感器124

10.1.1 红外辐射124

10.1.2 红外探测器125

10.1.3 红外传感器的应用126

10.2 核辐射传感器134

10.2.1 核辐射及其性质135

10.2.2 核辐射探测器136

10.2.3 核辐射传感器的应用139

本章小结142

思考题和习题142

第11章 其他类型传感器143

11.1 微波传感器143

11.1.1 概述143

11.1.2 微波传感器的原理与分类143

11.1.3 微波传感器的组成144

11.1.4 微波传感器的应用145

11.2 热电式传感器147

11.2.1 热电偶148

11.2.2 热电阻传感器155

11.2.3 热敏电阻157

11.2.4 PN结和集成温度传感器161

11.3 数字式传感器162

11.3.1 光栅传感器162

11.3.2 编码器166

11.3.3 感应同步器168

11.4 智能传感器170

11.4.1 智能传感器的概述170

11.4.2 智能传感器的分类171

11.4.3 智能传感器的功能173

11.4.4 智能传感器的特点173

11.4.5 智能传感器的应用173

本章小结174

思考题和习题175

第12章 信号的放大与调理电路177

12.1 信号的放大电路177

12.1.1 电桥与电桥放大器177

12.1.2 高输入阻抗放大器178

12.1.3 电荷放大器180

12.1.4 低漂移直流放大器181

12.2 信号处理电路182

12.2.1 绝对值检测电路182

12.2.2 峰值保持电路184

12.2.3 真有效值检测电路186

本章小结189

思考题和习题189

第13章 信号的转换190

13.1 D/A转换电路190

13.1.1 DAC的基本概念及原理190

13.1.2 T形电阻网络DAC191

13.1.3 倒T形电阻网络DAC192

13.1.4 DAC的主要技术指标193

13.1.5 集成DAC器件简介193

13.2 A/D转换电路194

13.2.1 A/D转换的一般步骤和取样定理194

13.2.2 取样—保持电路195

13.2.3 逐次逼近型A/D转换器195

13.2.4 双积分型ADC197

13.2.5 ADC的主要技术指标199

13.2.6 集成A/D转换器及其应用199

13.3 U/F转换电路201

本章小结204

思考题和习题205

第14章 典型检测系统简介206

14.1 单片机自动测温系统206

14.1.1 硬件设计206

14.1.2 软件设计208

14.2 超声波汽车测距告警装置210

14.2.1 概述210

14.2.2 工作原理分析210

14.2.3 软件设计211

附录A 常用传感器的性能及选择213

附录B 中华人民共和国法定计量单位215

附录C 本书涉及的部分计量单位218

附录D 工业热电阻分度表221

附录E 工业热电偶分度表222

参考文献224