傳感器與檢測技術

目錄
前言
第 0章 緒論 1
0.1 傳感器的作用與發(fā)展 1
0.2 傳感器的定義與組成 2
0.2.1 傳感器的定義 2
0.2.2 傳感器的組成 2
0.3 傳感器的命名與分類 4
0.3.1 傳感器的命名 4
0.3.2 傳感器的分類 5
0.4 檢測技術 6
習題 7
第 1章 傳感器的基本特性 8
1.1 傳感器的靜態(tài)特性 8
1.1.1 傳感器的靜態(tài)數(shù)學模型 8
1.1.2 傳感器的靜態(tài)特性指標 8
1.2 傳感器的動態(tài)特性 13
1.2.1 傳感器的動態(tài)數(shù)學模型 13
1.2.2 傳感器的傳遞函數(shù) 15
1.2.3 傳感器的動態(tài)特性指標 16
1.2.4 傳感器的階躍響應和頻率響應 18
習題 22
第 2章 電阻式傳感器 24
2.1 電位器式傳感器 24
2.1.1 線性電位器 24
2.1.2 非線性電位器 28
2.1.3 負載特性與負載誤差 29
2.1.4 電位器的結構與材料 31
2.1.5 電位器式傳感器應用舉例 33
2.2 應變式傳感器 35
2.2.1 電阻應變片的工作原理 35
2.2.2 電阻應變片的類型、結構及主要特性 37
2.2.3 應變片的溫度誤差及溫度補償 44
2.2.4 電阻應變片測量電路 47
2.2.5 應變式傳感器應用 53
習題 55
第 3章 電感式傳感器 57
3.1 自感式傳感器 57
3.1.1 變磁路氣隙型自感傳感器 57
3.1.2 螺管型傳感器 60
3.1.3 測量電路 61
3.1.4 零位誤差 65
3.1.5 自感式傳感器的特點及應用 66
3.2 變壓器式傳感器 67
3.2.1 工作原理 67
3.2.2 等效電路及輸出特性 68
3.2.3 差動變壓器式傳感器的測量電路 71
3.2.4 零位殘余電壓的補償 76
3.2.5 變壓器式傳感器應用 77
3.3 電渦流式傳感器 79
3.3.1 工作原理 79
3.3.2 轉換電路 81
3.3.3 電渦流傳感器的特點及應用 82
3.4 壓磁式傳感器 85
3.4.1 壓磁效應 85
3.4.2 壓磁元件工作原理 85
3.4.3 壓磁式傳感器結構組成 86
3.4.4 壓磁式傳感器的特點及應用 86
習題 86
第 4章 電容式傳感器 88
4.1 電容式傳感器的工作原理及類型 88
4.1.1 工作原理 88
4.1.2 電容式傳感器的類型 89
4.2 電容式傳感器的等效電路及轉換電路 92
4.2.1 等效電路 92
4.2.2 調(diào)制型轉換電路 93
4.2.3 脈沖型轉換電路 96
4.3 電容式傳感器的特點及設計要點 100
4.3.1 電容式傳感器的特點 100
4.3.2 設計要點 101
4.4 電容式傳感器的應用 103
4.4.1 電容式位移傳感器 103
4.4.2 電容式加速度傳感器 104
4.4.3 電容式力和壓力傳感器 105
4.4.4 電容式液位傳感器 105
習題 107
第 5章 磁電式傳感器 108
5.1 磁電感應式傳感器 108
5.1.1 工作原理及類型 108
5.1.2 動態(tài)特性分析 111
5.1.3 測量電路 115
5.1.4 線圈的磁場效應 121
5.1.5 磁電感應式傳感器的應用 121
5.2 霍爾式傳感器 123
5.2.1 工作原理 123
5.2.2 霍爾元件及測量電路 125
5.2.3 基本特性及補償電路 126
5.2.4 霍爾式傳感器的應用 130
習題 132
第 6章 壓電式傳感器 133
6.1 壓電效應 133
6.1.1 石英晶體的壓電效應 133
6.1.2 壓電陶瓷的壓電效應 135
6.1.3 壓電方程與壓電常數(shù) 136
6.1.4 壓電元件的基本變形 138
6.2 壓電材料 139
6.2.1 壓電晶體 140
6.2.2 陶瓷壓電材料 140
6.2.3 高分子材料 141
6.3 壓電元件的結構形式和等效電路 142
6.3.1 壓電元件的結構形式 142
6.3.2 壓電式傳感器的等效電路 143
6.4 測量電路 144
6.4.1 電壓放大電路 144
6.4.2 電荷放大器 146
6.5 壓電式傳感器的應用 148
6.5.1 壓電式測力傳感器 149
6.5.2 壓電式加速度傳感器 150
6.6 影響壓電式傳感器精度的因素分析 152
6.6.1 橫向靈敏度 152
6.6.2 環(huán)境溫度的影響 153
6.6.3 安裝差異及基座應變 154
6.6.4 電纜噪聲 154
6.6.5 接地回路噪聲 154
習題 154
第 7章 光電式傳感器 156
7.1 光電效應 156
7.1.1 外光電效應 156
7.1.2 內(nèi)光電效應 157
7.2 光電式傳感器 157
7.2.1 光電式傳感器的組成 157
7.2.2 光電式傳感器的分類 158
7.2.3 光源 159
7.2.4 光電器件 160
7.2.5 測量電路 171
7.2.6 光電式傳感器的應用 174
7.3 光纖傳感器 176
7.3.1 光導纖維 176
7.3.2 光纖傳感器的分類 178
7.3.3 光纖傳感器的應用 179
7.4 CCD圖像傳感器 182
7.4.1 CCD圖像傳感器的工作原理 182
7.4.2 CCD圖像傳感器的分類 185
7.4.3 CCD圖像傳感器的應用 186
習題 187
第 8章 熱電式傳感器 188
8.1 熱電偶式傳感器 188
8.1.1 熱電效應 188
8.1.2 熱電偶的基本定律 192
8.1.3 熱電偶的結構、材料及分類 196
8.1.4 熱電偶的測溫電路 200
8.1.5 熱電偶參考端溫度的處理與補償 201
8.2 金屬熱電阻式傳感器 204
8.2.1 金屬熱電阻的結構和材料 204
8.2.2 測量電路 208
8.3 熱敏電阻式傳感器 210
8.3.1 熱敏電阻的種類 210
8.3.2 熱敏電阻的主要參數(shù) 211
8.3.3 熱敏電阻的主要特性 211
8.3.4 熱敏電阻的非線性修正 213
8.4 熱電式傳感器的應用 214
8.4.1 爐溫控制裝置 214
8.4.2 流體流速測量裝置 214
8.4.3 過熱報警裝置 215
習題 216
第 9章 新型傳感器 217
9.1 核輻射傳感器 217
9.1.1 核輻射的物理基礎 217
9.1.2 核輻射傳感器 218
9.1.3 核輻射傳感器的應用 221
9.2 超聲波傳感器 225
9.2.1 超聲波及其物理性質 225
9.2.2 超聲波傳感器結構原理 227
9.2.3 超聲波傳感器的應用 228
9.3 氣敏傳感器 231
9.3.1 電阻式半導體氣敏傳感器 232
9.3.2 非電阻式半導體氣敏傳感器 236
9.4 濕敏傳感器 238
9.4.1 濕度的基本概念 238
9.4.2 濕敏傳感器的基本構成及特性 239
9.4.3 濕敏傳感器的分類 239
9.5 生物傳感器 242
9.5.1 生物傳感器的原理 242
9.5.2 生物傳感器的分類 243
9.5.3 酶傳感器 243
9.5.4 免疫傳感器 245
9.5.5 微生物傳感器 246
9.5.6 生物傳感器的特點與應用 247
9.6 機器人傳感器 248
9.6.1 機器人傳感器的分類 248
9.6.2 外部傳感器 248
9.6.3 內(nèi)部傳感器 253
習題 256
第 10章 智能傳感器 257
10.1 智能傳感器介紹 257
10.1.1 智能傳感器的概念 257
10.1.2 智能傳感器的功能 257
10.1.3 智能傳感器的特點 258
10.1.4 智能傳感器的發(fā)展及方向 259
10.2 智能傳感器的組成與實現(xiàn) 261
10.2.1 智能傳感器的組成 261
10.2.2 智能傳感器的實現(xiàn) 261
10.3 智能傳感器的應用 263
10.3.1 智能傳感器的應用領域 263
10.3.2 智能傳感器典型應用舉例 264
習題 266
第 11章 檢測技術基礎 267
11.1 檢測技術概述 267
11.2 測量方法 267
11.2.1 直接測量、間接測量與組合測量 268
11.2.2 偏差式測量、零位式測量與微差式測量 269
11.3 測量系統(tǒng) 271
11.3.1 測量系統(tǒng)的組成 271
11.3.2 開環(huán)測量系統(tǒng)與閉環(huán)測量系統(tǒng) 272
11.4 測量誤差及處理方法 273
11.4.1 誤差的基本概念 274
11.4.2 誤差的表示方法 275
11.4.3 測量誤差的分類 277
11.4.4 隨機誤差的處理與測量不確定度的表示 278
11.4.5 系統(tǒng)誤差及處理 283
11.4.6 粗大誤差的處理 290
習題 293
第 12章 傳感器的標定 295
12.1 傳感器的靜態(tài)特性標定 295
12.1.1 靜態(tài)標準條件 295
12.1.2 標定儀器設備精度等級的確定 295
12.1.3 靜態(tài)特性標定的方法 296
12.2 傳感器的動態(tài)特性標定 297
12.2.1 一階傳感器 297
12.2.2 二階傳感器 298
習題 301
第 13章 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術 303
13.1 概述 303
13.1.1 多傳感器問題的引入 303
13.1.2 數(shù)據(jù)融合的基本原理 304
13.1.3 應用領域 304
13.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合模型 304
13.2.1 數(shù)據(jù)融合處理的一般過程 304
13.2.2 數(shù)據(jù)融合結構 306
13.2.3 數(shù)據(jù)融合的級別 307
13.3 多傳感器數(shù)據(jù)融合算法 310
13.3.1 多傳感器數(shù)據(jù)融合算法基本類型 310
13.3.2 貝葉斯估計理論 311
13.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡方法 313
13.4 多傳感器數(shù)據(jù)融合實例 315
13.4.1 多傳感器信息融合技術在林業(yè)生產(chǎn)中的應用 315
13.4.2 多傳感器信息融合技術在軍事上的應用 316
13.4.3 多傳感器信息融合技術在無人駕駛汽車上的應用 317
習題 318
第 14章 傳感器網(wǎng)絡技術 319
14.1 概述 319
14.1.1 背景 319
14.1.2 傳感器網(wǎng)絡的應用領域 320<>