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第1章 检测技术的基础知识 1

1.1学好《自动检测与转换技术》课程大有用武之地 1

1.2测量的基本概念 3

1.3测量误差及其分类 4

1.3.1测量误差及其表示方法 4

1.3.2测量误差的分类 6

1.4传感器及其基本特性 7

1.4.1传感器的定义及组成 7

1.4.2传感器的分类 8

1.4.3传感器的基本特性 10

1.5传感器技术的发展趋势 12

1.6弹性敏感元件 13

1.6.1弹性敏感元件的弹性特性 13

1.6.2弹性敏感元件的材料及其基本要求 14

1.6.3弹性敏感元件的变换原理 15

小结 18

思考与练习 19

第2章 电阻式传感器 21

2.1电位器式传感器 21

2.1.1线性电位器 21

2.1.2电位器式传感器的应用 23

2.2电阻应变式传感器 24

2.2.1电阻应变片的种类与结构 24

2.2.2电阻的应变效应 26

2.2.3应变片测试原理 27

2.2.4测量电路 27

2.3电阻应变式传感器的应用 31

2.4压阻式传感器 34

2.4.1压阻效应与压阻系数 34

2.4.2测量原理 35

2.4.3温度补偿 35

2.4.4压阻式传感器的应用 35

2.5气敏电阻传感器 36

2.6湿敏电阻传感器 40

2.7热电阻 43

2.7.1金属热电阻 43

2.7.2半导体热敏电阻 47

2.7.3集成温度传感器 48

小结 51

思考与练习 52

第3章 变磁阻式传感器 53

3.1自感式传感器 53

3.1.1基本自感式传感器 53

3.1.2差动变间隙式传感器 54

3.1.3螺管型电感式传感器 55

3.1.4测量电路 55

3.2变压器式传感器 57

3.2.1螺线管式差动变压器 58

3.2.2测量电路 59

3.3电涡流式传感器 62

3.3.1电涡流式传感器的工作原理 62

3.3.2电涡流式传感器的种类 62

3.3.3测量电路 64

3.4变磁阻式传感器的应用 66

3.4.1自感式传感器的应用 66

3.4.2变压器式传感器的应用 67

3.4.3电涡流式传感器的应用 67

小结 69

思考与练习 69

第4章 电容式传感器 70

4.1电容式传感器工作原理 70

4.1.1变面积式电容传感器 70

4.1.2变间隙式电容传感器 72

4.1.3变介电常数式电容传感器 74

4.2测量电路 77

4.2.1调幅型电路 77

4.2.2差动脉冲宽度调制电路 79

4.2.3调频型电路 80

4.3电容式传感器的应用 81

小结 82

思考与练习 83

第5章 热电偶传感器 84

5.1热电偶工作原理 84

5.1.1热电偶工作原理 84

5.1.2热电偶的基本定律 86

5.2热电偶的材料、结构及种类 87

5.2.1热电偶材料 87

5.2.2热电偶结构 88

5.2.3热电偶种类及分度表 89

5.3热电偶的冷端补偿 92

5.4热电偶测温线路 95

小结 96

思考与练习 96

第6章 光电式传感器 98

6.1光电效应及光电器件 98

6.1.1光电效应 98

6.1.2光电管 98

6.1.3光敏电阻 100

6.1.4光敏晶体管 101

6.1.5光电池 103

6.2红外传感器 105

6.2.1红外辐射 105

6.2.2红外探测器 106

6.3光电式传感器应用举例 107

6.3.1光敏电阻传感器的应用 107

6.3.2光敏晶体管的应用 108

6.3.3光电池的应用 110

6.3.4红外测温仪 110

6.4光电开关和光电断续器 111

6.4.1光电开关 111

6.4.2光电断续器 112

6.5 CCD图像传感器及应用 113

6.5.1 CCD图像传感器的工作原理 113

6.5.2 CCD图像传感器的分类 114

6.5.3 CCD图像传感器的应用 116

小结 117

思考与练习 117

第7章 霍尔传感器 118

7.1霍尔元件工作原理 118

7.2霍尔元件的基本结构和主要特性参数 120

7.2.1基本结构 120

7.2.2主要特性参数 121

7.3霍尔元件的测量电路及补偿 122

7.3.1基本测量电路 122

7.3.2温度误差的补偿 122

7.3.3不等位电势的补偿 124

7.4霍尔集成电路 125

7.5霍尔传感器的应用 126

小结 128

思考与练习 129

第8章 压电式传感器 130

8.1压电效应 130

8.1.1石英晶体的压电效应 130

8.1.2石英晶体 132

8.1.3压电陶瓷的压电效应 132

8.1.4压电陶瓷 133

8.2压电材料 133

8.3压电式传感器测量电路 134

8.3.1压电器件的串联与并联 134

8.3.2压电式传感器的等效电路 134

8.3.3压电式传感器的测量电路 135

8.4压电式传感器应用举例 137

小结 140

思考与练习 140

第9章 光纤传感器 141

9.1光纤传感器基础知识 141

9.1.1光纤传感器的原理 141

9.1.2光纤的结构 142

9.1.3光纤的种类 142

9.2光的传输原理 143

9.2.1光的全反射定律 143

9.2.2光纤的传光原理 144

9.3光纤传感器的类型 145

9.3.1光纤传感器的分类 145

9.3.2功能型和非功能型光纤传感器 145

9.3.3光纤传感器的主要部件 146

9.4功能型光纤传感器 147

9.4.1相位调制型光纤传感器 147

9.4.2光强调制型光纤传感器 149

9.5非功能型光纤传感器 150

9.5.1遮断光路的光强调制型光纤传感器 150

9.5.2改变光纤相对位置的光强调制型光纤传感器 151

9.6光纤传感器的应用 152

9.6.1光纤微位移测量传感器 152

9.6.2光纤流量传感器 153

9.6.3光纤图像传感器 154

小结 155

思考与练习 155

第10章 过程参数的控制 156

10.1压力测量 156

10.1.1弹簧管压力表 157

10.1.2压力、差压变送器的基本原理 158

10.2液位测量 160

10.2.1浮力式液位仪表 160

10.2.2光纤液位计 162

10.2.3静压式液位计 164

10.2.4电阻式液位计 167

10.3流量测量 168

10.3.1容积式流量传感器 169

10.3.2差压式流量传感器 171

10.3.3速度式流量传感器 180

10.3.4流体阻力式流量传感器 187

10.3.5流体振动式流量传感器 190

小结 192

思考与练习 193

第11章 检测装置的信号处理及接口技术 195

11.1信号的放大与隔离技术 195

11.1.1运算放大器 195

11.1.2测量放大器 196

11.1.3隔离放大器 197

11.1.4程控测量放大器PGA 199

11.2信号变换技术 201

11.2.1 0～10mA的电压／电流变换（V/I变换） 201

11.2.2 4～20mA的电压／电流变换（V/I变换） 201

11.3过程输入通道 202

11.3.1模拟量输入通道 202

11.3.2 A/D转换器及其与单片机的接口 203

11.4信号的非线性补偿技术 207

11.4.1线性化处理方法 207

11.4.2利用微机进行非线性化处理 210

小结 212

思考与练习 213

第12章 自动检测技术的综合应用 214

12.1传感器的选用原则 214

12.2综合应用举例 216

12.2.1高炉炼铁自动检测与控制 216

12.2.2蒸馏塔自动检测与控制 219

12.2.3传感器在汽车中的应用 221

12.2.4传感器在空气污染监测中的应用 227

12.2.5 IC卡智能水表的应用 228

12.2.6传感器在全自动洗衣机中的应用 229

12.2.7传感器在电冰箱中的应用 230

12.2.8传感器在空调器中的应用 233

12.2.9传感器在厨具中的应用 233

12.2.10传感器在燃气热水器中的应用 235

12.2.11传感器在家用吸尘器中的应用 235

12.2.12家用电器中常用的部分国产热敏电阻 236

小结 237

思考与练习 238

第13章 实验 239

13.1检测与转换技术实验须知 239

13.2检测与转换技术实验报告书写要点 240

13.3实验 241

实验一 金属箔式应变片——全桥性能实验 241

实验二 直流全桥的应用——电子称实验 242

实验三 湿敏传感器实验 243

实验四 差动变压器的应用——振动测量实验 244

实验五 电涡流式传感器的位移特性实验 246

实验六 电容式传感器的位移特性实验 247

实验七 霍尔传感器的应用 249

实验八 压电式传感器振动实验 250

实验九 光纤传感器的测速实验 251

实验十 光电式传感器转速测量实验 252

13.4 THSRZ-1型传感器系统综合实验装置 252

第14章 传感器的应用小制作 254

14.1声光控楼道灯 254

14.2智能灭火机器人 257

14.3二路防撞自动循迹车 261

14.4单片机控双驱车 265

14.5单片机可编程双驱车 270

14.6电冰箱温度超标指示器 272

14.7家用电子秤 273

14.8测光文具盒电路 274

14.9太阳能热水器水位报警器 275

小结 276

参考文献 277