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第一篇 传感器与检测技术基础1

第1章 传感器与检测技术的基础知识1

1.1检测技术概述1

1.1.1检测技术的内容和作用1

1.1.2检测方法2

1.1.3检测系统的组成4

1.2传感器基础知识6

1.2.1传感器的定义及组成6

1.2.2传感器的分类7

1.3传感器的基本特性8

1.3.1传感器的静态特性8

1.3.2传感器的动态特性13

1.3.3传感器的其他要求14

1.4本章小结15

1.5习题15

第2章 检测数据分析与处理17

2.1误差理论基础17

2.1.1误差的基本概念17

2.1.2随机误差22

2.1.3系统误差27

2.1.4粗大误差30

2.2误差的合成与分配33

2.2.1误差的合成34

2.2.2误差分配34

2.2.3微小误差取舍准则35

2.2.4最佳测量方案的确定36

2.3测量不确定度36

2.3.1测量不确定度的基本概念36

2.3.2标准不确定度的评定37

2.3.3测量不确定度的合成38

2.3.4不确定度的报告39

2.4本章小结39

知识拓展：单位制与基准40

2.5习题41

第二篇 传感器44

第3章 电阻式传感器44

3.1电阻应变式传感器44

3.1.1电阻应变片44

3.1.2测量电路52

3.1.3典型应用55

3.2压阻式传感器59

3.2.1工作原理59

3.2.2测量电路与温度补偿60

3.2.3典型应用61

3.3本章小结62

知识拓展：力、力矩检测63

3.4习题63

第4章 电容式传感器65

4.1工作原理65

4.2测量电路72

4.3典型应用77

4.4容栅式传感器81

4.4.1工作原理81

4.4.2典型应用82

4.5本章小结82

知识拓展：一次仪表与二次仪表83

4.6习题83

第5章 电感式传感器85

5.1自感式传感器85

5.1.1工作原理85

5.1.2测量电路89

5.1.3典型应用91

5.2差动变压器93

5.2.1工作原理与特性分析93

5.2.2测量电路97

5.2.3典型应用97

5.3电涡流式传感器99

5.3.1工作原理99

5.3.2电涡流的形成范围101

5.3.3测量电路102

5.3.4典型应用103

5.4本章小结106

知识拓展：接近开关106

5.5习题107

第6章 压电式传感器108

6.1工作原理108

6.2测量电路114

6.3典型应用115

6.4本章小结116

知识拓展：双向传感器116

6.5习题117

第7章 光电式传感器118

7.1光电式传感器的基本元件118

7.1.1光源118

7.1.2光学元件与光路120

7.1.3光电效应与传统光电器件120

7.2新型光电器件129

7.2.1 CCD129

7.2.2 CMOS图像传感器131

7.2.3 PSD131

7.3光栅式传感器132

7.3.1工作原理133

7.3.2辨向原理和细分电路135

7.4光纤式传感器137

7.5典型应用140

7.6本章小结144

知识拓展：位移检测144

7.7习题145

第8章 磁电式传感器146

8.1霍尔式传感器146

8.1.1工作原理146

8.1.2测量电路152

8.1.3典型应用152

8.2磁电感应式传感器156

8.2.1工作原理156

8.2.2测量电路159

8.2.3典型应用159

8.3磁敏元器件161

8.3.1磁敏电阻161

8.3.2磁敏二极管162

8.3.3磁敏晶体管162

8.4磁栅式传感器162

8.4.1工作原理163

8.4.2典型应用164

8.5本章小结165

知识拓展：转速检测165

8.6习题165

第9章 波式和射线式传感器167

9.1红外传感器167

9.1.1物理基础167

9.1.2红外探测器167

9.1.3典型应用168

9.2超声波传感器170

9.2.1物理基础170

9.2.2工作原理172

9.2.3典型应用174

9.3核辐射传感器176

9.3.1物理基础177

9.3.2组成及防护178

9.3.3典型应用180

9.4微波传感器182

9.4.1工作原理182

9.4.2典型应用183

9.5本章小结184

知识拓展：无损检测185

9.6习题185

第10章 其他传感器186

10.1气体传感器186

10.1.1半导体气敏传感器186

10.1.2其他气体传感器190

10.1.3典型应用191

10.2湿度传感器191

10.2.1湿度检测的基本知识191

10.2.2工作原理193

10.2.3测量电路198

10.3生物传感器199

10.3.1生物传感器概述199

10.3.2工作原理201

10.3.3生物芯片203

10.3.4生物传感器的发展205

10.4本章小结205

10.5习题205

第三篇 检测技术207

第11章 温度检测207

11.1温度检测概述207

11.1.1温度测量方法208

11.1.2温标208

11.2膨胀式温度计210

11.3热电偶211

11.3.1热电效应211

11.3.2热电偶的材料、型号及结构215

11.3.3热电偶测温电路217

11.4热电阻与热敏电阻222

11.4.1金属热电阻222

11.4.2热敏电阻224

11.5集成温度传感器225

11.6测温仪表的选用与安装227

11.6.1测温仪表的选用227

11.6.2测温元件的安装228

11.7本章小结229

11.8习题229

第12章 压力检测232

12.1压力检测概述232

12.1.1压力的定义232

12.1.2压力的计量单位232

12.1.3压力检测的基本方法233

12.2液柱式压力计233

12.2.1 U形管压力计234

12.2.2单管压力计235

12.2.3斜管压力计235

12.2.4使用液柱式压力计的注意事项235

12.3弹性式压力计236

12.4压力传感器238

12.4.1振筒式压力传感器239

12.4.2振膜式压力传感器239

12.4.3振弦式压力传感器240

12.5差压变送器241

12.5.1力平衡式差压变送器241

12.5.2电容式差压变送器242

12.5.3压阻式压力变送器242

12.6压力表校验243

12.7压力表的选用与安装245

12.7.1压力表的选用245

12.7.2压力表的安装246

12.8本章小结247

12.9习题248

第13章 流量检测250

13.1流量测量的基本知识250

13.2差压式流量计251

13.3转子流量计255

13.4电磁流量计257

13.5容积式流量计258

13.5.1椭圆齿轮流量计258

13.5.2腰轮转子流量计259

13.5.3齿轮流量计259

13.6涡轮流量计259

13.7涡街流量计260

13.8靶式流量计262

13.9超声波流量计263

13.10质量流量计264

13.10.1直接式质量流量计264

13.10.2推导式质量流量计269

13.11流量标准装置271

13.11.1静态质量法液体流量标准装置271

13.11.2标准体积管法流量标准装置272

13.11.3钟罩式气体流量标准装置273

13.11.4流量标定柱274

13.12本章小结275

13.13习题276

第14章 物位检测278

14.1浮力式液位检测278

14.1.1恒浮力式液位检测278

14.1.2变浮力式液位检测282

14.2差压式液位计282

14.3电容式物位计285

14.4超声波物位传感器286

14.4.1超声波物位计286

14.4.2磁致伸缩液位计287

14.5本章小结288

14.6习题289

第15章 数字式检测仪表291

15.1数字式检测仪表的设计291

15.2数字式仪表的设计实例293

15.3检测仪表的抗干扰技术296

15.3.1干扰的分类296

15.3.2干扰的引入297

15.3.3干扰的抑制方法298

第16章 检测新技术302

16.1智能传感器302

16.2软测量技术304

16.3无线传感器网络306

16.4多传感器数据融合309

附录314

附录A 正态分布积分表314

附录B t分布表314

附录C K型镍铬-镍硅分度表315

附录D S型铂铑10-铂热电偶分度表319

附录E Pt100铂电阻分度表320

附录F Cu50分度表322

附录G 常用压力表规格及型号323

参考文献325