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出版说明1

前言1

第1章 自动检测技术的基本概念1

1.1 自动检测技术概述1

1.1.1 自动检测技术在自动化专业中的地位与作用1

1.1.2 自动检测系统的基本组成2

1.1.3 传感器的分类、命名与图形符号3

1.2 测量方法4

1.2.1 直接测量、间接测量、联立测量4

1.2.2 偏差式测量、零位测量、微差式测量5

1.2.3 接触式测量、非接触式测量5

1.3 传感器的一般特性5

1.3.1 传感器的静态特性与静态特性指标5

1.3.2 传感器的动态特性与动态特性指标13

1.3.3 传感器的标定与校准14

1.4 测量误差与数据处理15

1.4.1 测量误差的概念和分类15

1.4.2 粗大误差的判别和分类17

1.4.3 系统误差的处理18

1.4.4 随机误差的处理21

1.5 习题23

第2章 电阻式传感器及其信号调理24

2.1 电阻应变片24

2.1.1 电阻应变片的工作原理—应变效应24

2.1.2 电阻应变片的结构、种类25

2.1.3 电阻应变片的主要特性26

2.1.4 电阻应变片的粘贴技术28

2.1.5 电阻应变片的典型应用举例29

2.2 其他电阻式传感器30

2.2.1 压阻式传感器30

2.2.2 热电阻31

2.2.3 热敏电阻34

2.2.4 气敏电阻36

2.2.5 光敏电阻37

2.2.6 磁敏电阻39

2.3 电阻式传感器的信号调理40

2.3.1 惠斯登电桥40

2.3.2 测量放大电路44

2.3.3 多功能传感信号调理电路AD69350

2.4 习题56

第3章 电感式传感器及其信号调理58

3.1 自感式传感器58

3.1.1 单线圈自感传感器58

3.1.2 差动自感传感器60

3.2 差动变压器62

3.2.1 工作原理62

3.2.2 输出特性65

3.2.3 典型应用举例67

3.3 电涡流传感器69

3.3.1 反射式电涡流传感器69

3.3.2 透射式电涡流传感器71

3.4 压磁式传感器72

3.5 电感式传感器的信号调理73

3.5.1 交流电桥73

3.5.2 调幅、调频与调相电路74

3.5.3 相敏整流电路76

3.5.4 单片差动变压器信号调理电路AD59878

3.6 习题82

第4章 电容式传感器及其信号调理84

4.1 工作原理84

4.1.1 传感原理84

4.1.2 基本结构84

4.2 传感特性86

4.2.1 变间隙式电容传感器86

4.2.2 变面积式电容传感器87

4.2.3 变介电常数式电容传感器87

4.3 等效电路88

4.4 电容式传感器的信号调理88

4.4.1 交流电桥电路88

4.4.2 运算放大器式电路91

4.4.3 脉冲宽度调制电路92

4.4.4 调频式电路93

4.4.5 单片电容传感器信号调理电路CS200193

4.5 电容式传感器的典型应用举例6

4.5.1 电容传感系统的设计要点96

4.5.2 电容传感器应用举例98

4.6 习题102

第5章 电动势式传感器及其信号调理103

5.1 热电偶103

5.1.1 热电偶的工作原理103

5.1.2 热电偶的基本定律106

5.1.3 热电偶的冷端补偿108

5.1.4 标准化热电偶109

5.1.5 热电偶的结构形式111

5.1.6 单片热电偶冷端温度补偿电路112

5.2 霍尔式传感器117

5.2.1 霍尔传感器的工作原理118

5.2.2 霍尔传感器的组成与基本特性119

5.2.3 霍尔传感器的测量误差及其补偿121

5.2.4 霍尔传感器的典型应用举例124

5.3 压电式传感器127

5.3.1 压电式传感器工作原理127

5.3.2 压电式传感器的等效电路129

5.3.3 压电式传感器的测量电路131

5.3.4 压电式传感器的应用132

5.4 光电式传感器133

5.4.1 光电器件133

5.4.2 光电器件的基本特性137

5.4.3 光电式传感器的基本组成143

5.4.4 光电式传感器的典型应用举例144

5.5 习题145

第6章 其他传感器简介147

6.1 光栅传感器147

6.1.1 光栅传感器的结构147

6.1.2 莫尔条纹及其特点148

6.1.3 光栅的光路149

6.1.4 辨向原理150

6.1.5 电子细分技术151

6.2 感应同步器151

6.2.1 感应同步器的结构151

6.2.2 感应同步器的工作原理152

6.3 编码器153

6.3.1 直接编码器154

6.3.2 增量编码器155

6.4 光纤传感器156

6.4.1 光纤的结构157

6.4.2 光纤的传光原理157

6.4.3 光纤传感器的分类158

6.4.4 光纤传感器的原理158

6.4.5 光纤传感器的特点159

6.4.6 光纤传感器应用举例159

6.5 超声波传感器160

6.5.1 超声波及其性质160

6.5.2 超声波检测原理161

6.5.3 超声波传感器的结构162

6.5.4 超声波传感器的应用163

6.6 红外传感器164

6.6.1 红外辐射165

6.6.2 红外探测器165

6.7 电荷藕合器件166

6.7.1 电荷耦合器件的结构和工作原理166

6.7.2 CCD图像传感器的结构168

6.7.3 图像传感器的应用169

6.8 习题170

第7章 传感器的共性关键技术171

7.1 传感器的构成方法171

7.1.1 基本型171

7.1.2 电路参数型172

7.1.3 多级变换型172

7.1.4 参比补偿型172

7.1.5 差动结构型174

7.1.6 反馈型174

7.2 传感器的信号获取方式174

7.2.1 固定方式175

7.2.2 补偿方式175

7.2.3 差动方式176

7.2.4 滤波方式176

7.2.5 同步方式177

7.3 提高传感器性能的若干技术途径177

7.3.1 合理选择结构、材料与参数177

7.3.2 采用线性化技术177

7.3.3 采用差动对称结构177

7.3.4 采用零位法、微差法与闭环技术178

7.3.5 采用多信号测量法178

7.3.6 集成化与智能化181

7.4 传感器系统温度漂移的硬件补偿181

7.4.1 温度补偿的必要性181

7.4.2 温度补偿原理182

7.4.3 传感器温度补偿举例184

7.5 采用数字化技术改进传感器系统的性能187

7.5.1 传感器非线性特性的数字化校正187

7.5.2 传感器的自校准189

7.5.3 传感器系统温度漂移的自补偿194

7.5.4 系统误差的数字化修正197

7.6 传感器系统抗干扰技术201

7.6.1 干扰的类型及产生201

7.6.2 噪声耦合方式203

7.6.3 主要抗干扰措施208

7.6.4 传感器系统抗干扰技术的综合应用213

7.7 测量不确定度评定223

7.7.1 测量不确定度的定义及与测量误差的比较224

7.7.2 不确定度的评定224

7.7.3 测量结果的表示和处理方法227

7.8 习题230

第8章 自动检测系统设计232

8.1 自动检测系统的设计原则与步骤232

8.1.1 自动检测系统的设计原则232

8.1.2 自动检测系统的设计步骤233

8.2 传感器的合理选用234

8.2.1 确定传感器的类型234

8.2.2 线性范围和量程234

8.2.3 灵敏度的选择234

8.2.4 精度234

8.2.5 频率响应特性234

8.2.6 稳定性235

8.3 自动检测系统的性能估计235

8.3.1 检测系统分辨力与量程的预估235

8.3.2 动态性能的预估236

8.3.3 静态性能的预估237

8.4 在线微量水分测量系统设计239

8.4.1 系统总体设计239

8.4.2 传感器选用240

8.4.3 信号调理电路设计240

8.4.4 微量水分测量系统的软件设计242

8.5 啤酒瓶残留清洗液在线检测系统设计242

8.5.1 设计任务242

8.5.2 设计任务难点分析243

8.5.3 检测原理研究243

8.5.4 检测系统设计246

8.5.5 数字处理单元设计252

8.6 空气压缩机的曲轴工作应力测试253

8.6.1 曲轴材料性能及测点布置254

8.6.2 应变计与测试仪的选用255

8.6.3 测试255

8.6.4 数据处理256

8.6.5 误差分析258

8.7 习题258

参考文献260