传感器与检测技术 第2版pdf电子书版本下载

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上篇 传感器原理 1

第1章 概述 1

1.1课程简介 1

1.1.1本课程的地位和作用 1

1.1.2本课程内容体系结构 3

1.1.3本课程的任务及要求 4

1.2传感器的定义与组成 6

1.3传感器的分类 7

1.4传感器技术的发展 10

1.4.1传感器性能的改善 10

1.4.2开展基础理论研究 11

1.4.3传感器的集成化 12

1.4.4传感器的智能化 13

1.4.5传感器的网络化 13

1.4.6传感器的微型化 13

能力拓展：生活中的传感器 14

习题云 14

第2章 传感器的基本特性 15

2.1传感器的静态特性 15

2.1.1线性度 16

2.1.2灵敏度 16

2.1.3分辨率 17

2.1.4迟滞 17

2.1.5重复性 18

2.1.6漂移 18

2.2传感器的动态特性 18

2.2.1传感器的数学模型 19

2.2.2传递函数 20

2.2.3频率响应函数 20

2.2.4传感器的动态特性分析 20

2.3传感器的标定与校准 24

2.3.1静态标定 25

2.3.2动态标定 25

能力拓展：实现不失真测量的条件 26

习题云 26

第3章 电阻式传感器 28

3.1工作原理 28

3.1.1应变效应 29

3.1.2应变片种类 30

3.1.3电阻应变片温度误差及其补偿 31

3.1.4工程测试中的注意事项 34

3.2测量电路 35

3.2.1直流电桥 35

3.2.2交流电桥 38

3.3典型应用 41

3.3.1电阻式力传感器 41

3.3.2电阻式压力传感器 44

3.3.3电阻式差压传感器 45

3.3.4电阻式液体重量传感器 47

3.3.5电阻式加速度传感器 48

能力拓展一：电子秤的设计 49

能力拓展二：数字血压计的设计 49

习题云 49

第4章 电感式传感器 51

4.1变磁阻电感式传感器 51

4.1.1工作原理 51

4.1.2输出特性 53

4.1.3测量电路 56

4.1.4变磁阻电感式传感器的应用 58

4.2差动变压器电感式传感器 59

4.2.1变隙式差动变压器 59

4.2.2螺线管式差动变压器 62

4.2.3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 68

4.3.1工作原理 69

4.3.2等效电路 70

4.3.3测量电路 71

4.3.4电涡流电感式传感器的应用 72

能力拓展一：电感式传感器在滚珠直径自动分选与计数中的应用 73

能力拓展二：电涡流式安全门的应用调查与原理分析 73

习题云 73

第5章 电容式传感器 75

5.1工作原理 75

5.1.1变面积型 78

5.1.2变介质型 79

5.1.3变极距型 81

5.2测量电路 84

5.2.1调频电路 84

5.2.2运算放大器 85

5.2.3变压器式交流电桥 86

5.2.4二极管双T型交流电桥 86

5.2.5脉冲宽度调制电路 87

5.3典型应用 90

5.3.1电容式压力传感器 91

5.3.2电容式位移传感器 92

5.3.3电容式加速度传感器 92

5.3.4电容式厚度传感器 93

能力拓展：工业生产料位测量方案的设计 93

习题云 93

第6章 压电式传感器 95

6.1工作原理 95

6.1.1压电效应 95

6.1.2压电材料 96

6.2测量电路 101

6.2.1等效电路 101

6.2.2测量电路 101

6.2.3压电元件的连接 104

6.3典型应用 105

6.3.1压电式力传感器 105

6.3.2压电式加速度传感器 106

6.3.3压电式交通检测 106

能力拓展：压电式传感器在汽车中的应用 107

习题云 108

第7章 磁敏式传感器 109

7.1磁电感应式传感器 109

7.1.1工作原理 110

7.1.2测量电路 114

7.1.3磁电感应式传感器的应用 114

7.2霍尔式传感器 116

7.2.1工作原理 116

7.2.2测量电路 121

7.2.3霍尔式传感器的应用 121

能力拓展：基于霍尔元件的油气管道无损探伤系统的设计 123

习题云 124

第8章 热电式传感器 125

8.1热电偶 126

8.1.1热电偶测温原理 126

8.1.2热电偶的结构与种类 134

8.1.3热电偶的冷端温度补偿 135

8.1.4热电偶的实用测温电路 139

8.1.5热电偶的选用与安装 140

8.1.6热电偶的应用 141

8.2热电阻 142

8.2.1铂热电阻 142

8.2.2铜热电阻 143

8.2.3热电阻的测量电路 144

8.2.4热电阻的应用 146

8.3热敏电阻 146

8.3.1热敏电阻的特性 147

8.3.2热敏电阻的应用 148

能力拓展：火灾探测报警系统设计 149

习题云 149

第9章 光电式传感器 150

9.1概述 150

9.1.1光电式传感器的类别 151

9.1.2光电式传感器的基本形式 151

9.2光电效应与光电器件 153

9.2.1外光电效应型光电器件 153

9.2.2内光电效应型光电器件 157

9.3 CCD图像传感器 168

9.3.1 CCD的工作原理 169

9.3.2 CCD图像传感器的分类 172

9.3.3 CCD图像传感器的特性参数 173

9.3.4 CCD图像传感器的应用 175

9.4光纤传感器 176

9.4.1光纤 177

9.4.2光纤传感器的组成与分类 178

9.4.3光纤传感器的应用 180

9.5光电式编码器 183

9.5.1码盘式编码器 183

9.5.2脉冲盘式编码器 186

9.5.3光电式编码器的应用 188

9.6计量光栅 189

9.6.1光栅的结构和工作原理 190

9.6.2计量光栅的组成 191

9.6.3计量光栅的应用 194

能力拓展一：光电式传感器应用调查 195

能力拓展二：光电器件在工业烟尘浊度监测中的应用 195

能力拓展三：手机生产线表面安装元件定位检测与控制系统设计 195

习题云 196

第10章 辐射与波式传感器 197

10.1红外传感器 197

10.1.1工作原理 197

10.1.2红外传感器的应用 200

10.2微波传感器 205

10.2.1工作原理 205

10.2.2微波传感器的应用 207

10.3超声波传感器 211

10.3.1工作原理 212

10.3.2超声波传感器的应用 215

能力拓展一：入侵探测报警系统的设计 221

能力拓展二：红外无损探伤 221

习题云 221

第11章 化学传感器 222

11.1气敏传感器 222

11.1.1气敏传感器概述 223

11.1.2半导体式气敏传感器的工作原理 225

11.1.3气敏传感器的应用 228

11.2湿敏传感器 230

11.2.1湿敏传感器概述 231

11.2.2湿敏传感器的工作原理 232

11.2.3湿敏传感器测量电路 236

11.2.4湿敏传感器的应用 237

能力拓展：防止酒后开车控制器的设计 238

习题云 239

第12章 生物传感器 240

12.1概述 240

12.1.1生物传感器的概念 240

12.1.2生物传感器的特点 241

12.1.3生物传感器的分类 241

12.1.4生物传感器的应用 242

12.2工作原理 243

12.2.1生物分子特异性识别 243

12.2.2生物放大 244

12.2.3信号转换与处理 244

12.2.4几种主要生物传感器 245

12.3生物芯片 248

12.4生物传感器的发展 249

能力拓展：生物传感器的应用状况调查 249

习题云 250

第13章 新型传感器 251

13.1智能传感器 251

13.1.1智能传感器的特点 252

13.1.2智能传感器的作用 252

13.1.3智能传感器的设计 253

13.1.4智能传感器的实现 255

13.1.5智能传感器的应用实例 255

13.2模糊传感器 257

13.2.1模糊传感器概述 258

13.2.2模糊传感器的结构 259

13.2.3典型模糊传感器举例 262

13.3微传感器 264

13.3.1 MEMS与微加工 264

13.3.2微传感器概述 266

13.3.3压阻式微传感器 267

13.3.4电容式微传感器 269

13.3.5电感式微传感器 271

13.3.6热敏电阻式微传感器 273

13.4网络传感器 273

13.4.1网络传感器的概念 273

13.4.2网络传感器的类型 274

13.4.3基于IEEE1451标准的网络传感器 275

13.4.4网络传感器测控系统体系结构 281

13.4.5网络传感器的应用前景 282

能力拓展：新型传感器发展前景预测 282

习题云 282

中篇 检测技术 284

第14章 参数检测 284

14.1概述 284

14.1.1检测技术的地位和作用 284

14.1.2参数检测的基本概念 285

14.1.3工业检测的主要内容 289

14.2参数检测的一般方法 289

14.2.1过程参数检测 290

14.2.2机械量参数检测 298

14.2.3其他参数检测 301

14.3检测技术的发展 301

能力拓展：同一被测量的不同检测方法比较 302

习题云 302

第15.章 微弱信号检测 303

15.1概述 303

15.2噪声 304

15.3微弱信号检测方法 305

15.3.1相关检测法 305

15.3.2同步积累法 310

习题云 314

第16章 软测量 315

16.1概述 315

16.2软测量的方法 316

16.2.1选择辅助变量 316

16.2.2处理输入数据 317

16.2.3建立软测量模型 317

16.2.4软测量模型的校正 320

16.3软测量的意义及适用条件 320

习题云 321

第17章 多传感器数据融合 322

17.1概述 322

17.1.1数据融合的起源 322

17.1.2数据融合的目的 323

17.1.3数据融合的定义 323

17.1.4数据融合的特性 324

17.1.5数据融合的优点 324

17.2数据融合的基本原理 325

17.2.1数据融合的层次 325

17.2.2数据融合的处理形态 326

17.2.3数据融合模型 326

17.2.4数据融合的关键技术 328

17.3数据融合的方法 329

17.3.1随机类方法 329

17.3.2人工智能类方法 330

17.4数据融合系统的应用 331

习题云 333

第18章 测量不确定度与回归分析 334

18.1测量误差概述 334

18.2测量误差的处理 339

18.2.1随机误差的处理 339

18.2.2系统误差的处理 342

18.2.3粗大误差的处理 344

18.2.4间接测量误差的传递 345

18.2.5测量误差的合成 346

18.2.6测量误差的分配 347

18.3测量不确定度 349

18.3.1概述 349

18.3.2评定方法 350

18.4最小二乘法与回归分析 353

18.4.1最小二乘法 353

18.4.2一元线性拟合 356

18.4.3多元线性拟合 357

18.4.4曲线拟合 357

习题云 358

下篇 检测系统 359

第19章 虚拟仪器 359

19.1概述 359

19.1.1虚拟仪器的基本概念 359

19.1.2虚拟仪器的构成与特点 360

19.1.3虚拟仪器技术的应用 362

19.1.4虚拟仪器的整体设计 363

19.1.5虚拟仪器的发展方向 364

19.2虚拟仪器系统的开发环境 364

19.2.1 LabWindows/CVI 364

19.2.2 LabVIEW 368

19.3虚拟仪器系统的实现 370

19.3.1基于LabWindows/CVI的数据采集 370

19.3.2基于L.abVIEW的数据采集 370

19.4基于虚拟仪器的综合工程实例 373

19.4.1概述 373

19.4.2系统关键技术 374

19.4.3系统功能及运行结果 378

能力拓展：虚拟仪器设计实践 380

习题云 381

第20章 自动检测系统 382

20.1自动检测系统的组成 382

20.1.1数据采集系统 382

20.1.2输入输出通道 387

20.1.3自动检测系统的软件 388

20.2自动检测系统的设计方法 390

20.2.1系统需求分析 391

20.2.2系统总体设计 391

20.2.3采样速率的确定 393

20.2.4标度变换 393

20.2.5硬件设计 394

20.2.6软件设计 397

20.2.7系统的集成与维护 398

20.3典型自动检测系统举例 398

20.3.1自动温度测量系统 398

20.3.2无线传感器网络 400

20.3.3物联网 407

20.4自动检测系统的发展 411

能力拓展一：液体点滴速度监控装置的设计 413

能力拓展二：无线温度采集系统的设计 413

能力拓展三：智能环境的设想 413

习题云 414

附录 415

附录A传感器样例 415

附录B部分习题参考答案（精减版） 418

参考文献 420