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第1章 检测技术基础1

1.1 引言1

1.2 传感器的定义、组成与分类2

1.3 测量方法4

1.3.1 测量的基本概念4

1.3.2 测量方法的分类5

1.4 检测系统的基本特性7

1.4.1 静态特性7

1.4.2 动态特性10

1.5 误差及其处理10

1.5.1 误差的概念10

1.5.2 随机误差的处理14

1.5.3 系统误差的处理16

1.5.4 粗大误差的处理18

能力拓展：生活中的传感器18

习题云19

第2章 电阻式传感器20

2.1 应变电阻式传感器20

2.1.1 工作原理20

2.1.2 电阻应变片的种类22

2.1.3 测量电路23

2.1.4 应变电阻式传感器的应用27

2.2 气敏电阻32

2.2.1 气敏电阻的定义32

2.2.2 气敏电阻的主要参数及特性32

2.2.3 工作原理33

2.2.4 气敏电阻的主要类型35

2.2.5 气敏电阻的应用36

2.3 湿敏电阻37

2.3.1 湿度的定义及其表示方法37

2.3.2 湿敏电阻的性能和主要特性参数37

2.3.3 工作原理38

2.3.4 测量电路40

2.3.5 湿敏电阻的应用41

能力拓展：电子秤的设计42

习题云42

第3章 电容式传感器44

3.1 工作原理44

3.1.1 变面积型45

3.1.2 变介质型47

3.1.3 变极距型47

3.2 测量电路49

3.2.1 调频电路50

3.2.2 运算放大器50

3.2.3 变压器式交流电桥51

3.2.4 二极管双T形交流电桥51

3.2.5 脉冲宽度调制电路52

3.3 电容式传感器的应用55

3.3.1 电容式压力传感器55

3.3.2 电容式位移传感器56

3.3.3 电容式加速度传感器56

3.3.4 电容式厚度传感器57

习题云57

第4章 电感式传感器59

4.1 变磁阻电感式传感器59

4.1.1 工作原理59

4.1.2 输出特性61

4.1.3 测量电路61

4.1.4 变磁阻电感式传感器的应用63

4.2 差动变压器电感式传感器64

4.2.1 螺线管式差动变压器64

4.2.2 差动变压器电感式传感器的应用68

4.3 电涡流电感式传感器69

4.3.1 工作原理69

4.3.2 等效电路70

4.3.3 测量电路70

4.3.4 电涡流电感式传感器的应用71

习题云72

第5章 压电式传感器74

5.1 工作原理74

5.1.1 压电效应74

5.1.2 压电材料75

5.2 测量电路79

5.2.1 等效电路79

5.2.2 前置放大器80

5.2.3 压电元件的连接82

5.3 压电式传感器的应用83

5.3.1 压电式力传感器83

5.3.2 压电式加速度传感器84

习题云84

第6章 磁敏式传感器85

6.1 磁电感应式传感器85

6.1.1 工作原理85

6.1.2 磁电感应式传感器的结构86

6.1.3 测量电路88

6.1.4 磁电感应式传感器的应用88

6.2 霍尔式传感器89

6.2.1 工作原理89

6.2.2 测量电路92

6.2.3 霍尔式传感器的应用93

习题云94

第7章 热电式传感器95

7.1 热电偶96

7.1.1 工作原理96

7.1.2 热电偶的材料、结构与种类102

7.1.3 热电偶的冷端温度补偿104

7.1.4 测量电路106

7.1.5 热电偶的选用与安装108

7.1.6 热电偶的应用108

7.2 热电阻109

7.2.1 铂热电阻109

7.2.2 铜热电阻110

7.2.3 测量电路111

7.2.4 热电阻的应用112

7.3 热敏电阻112

7.3.1 热敏电阻的特性113

7.3.2 热敏电阻的应用114

能力拓展：火灾探测报警系统设计115

习题云115

第8章 光电式传感器116

8.1 光电式传感器的概念及其基本形式116

8.2 光电效应与光电器件117

8.2.1 外光电效应型光电器件118

8.2.2 内光电效应型光电器件119

8.3 光纤传感器130

8.3.1 光纤及其传光原理130

8.3.2 光纤传感器的组成与分类131

8.3.3 光纤传感器的应用133

习题云134

第9章 数字式传感器136

9.1 光电式编码器136

9.1.1 码盘式编码器136

9.1.2 脉冲盘式编码器139

9.1.3 两类编码器的对比141

9.1.4 光电式编码器的应用141

9.2 计量光栅142

9.2.1 工作原理143

9.2.2 计量光栅的组成144

9.2.3 计量光栅的应用147

习题云147

第10章 其他传感器149

10.1 红外传感器149

10.1.1 工作原理149

10.1.2 红外传感器的应用152

10.2 微波传感器155

10.2.1 工作原理155

10.2.2 微波传感器的分类155

10.2.3 微波传感器的组成155

10.2.4 微波传感器的特点156

10.2.5 微波传感器的应用156

10.3 超声波传感器158

10.3.1 超声波及其物理性质158

10.3.2 工作原理160

10.3.3 超声波传感器的应用162

10.4 新型传感器167

10.4.1 智能传感器168

10.4.2 模糊传感器169

10.4.3 微传感器170

10.4.4 网络传感器172

10.4.5 生物传感器174

能力拓展：入侵探测报警系统设计176

习题云176

第11章 检测系统设计178

11.1 检测系统的组成178

11.1.1 数据采集系统178

11.1.2 输入／输出通道182

11.1.3 检测系统的软件183

11.2 检测系统的基本设计方法185

11.2.1 系统需求分析186

11.2.2 系统总体设计186

11.2.3 采样速率的确定187

11.2.4 标度变换188

11.2.5 硬件设计189

11.2.6 软件设计193

11.2.7 系统的集成与维护193

能力拓展：无线温度采集系统设计193

习题云194

第12章 检测系统的信号处理195

12.1 信号放大195

12.1.1 运算放大器195

12.1.2 仪用放大器（或测量放大器）198

12.1.3 程控增益放大器199

12.1.4 隔离放大器201

12.2 信号滤波202

12.2.1 滤波器的分类202

12.2.2 模拟滤波器203

12.3 信号转换206

12.3.1 A/D转换206

12.3.2 D/A转换214

12.3.3 电压／电流转换216

12.3.4 电流／电压转换217

习题云218

第13章 检测系统的抗干扰219

13.1 噪声与干扰的危害219

13.1.1 噪声与信噪比219

13.1.2 干扰的危害221

13.2 干扰的来源221

13.2.1 内部干扰222

13.2.2 外部干扰222

13.3 干扰的耦合方式222

13.4 干扰的抑制方法224

13.4.1 抗干扰设计的基本原则224

13.4.2 硬件抗干扰226

13.4.3 软件抗干扰229

习题云232

第14章 现代检测系统233

14.1 现代检测系统综述233

14.1.1 总线技术233

14.1.2 虚拟仪器237

14.1.3 网络化测试技术240

14.2 基于单片机的自动测温系统241

14.3 基于无线传感器网络的智能家居安全测控系统243

14.3.1 无线传感器网络的体系结构及应用领域243

14.3.2 智能家居安全测控系统247

14.4 现代检测系统的发展249

习题云251

附录 传感器样例252

参考文献255