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第1章 传感器与检测技术基本概论1

1.1传感器的基本概论1

1.1.1传感器的定义1

1.1.2传感器的组成1

1.1.3传感器分类2

1.1.4传感器技术的发展方向3

1.2检测技术的基本概论4

1.2.1检测系统的定义4

1.2.2检测系统的基本结构和类型4

1.2.3检测系统的作用5

1.2.4检测技术的现状与发展6

1.3传感器与检测系统的基本特性7

1.3.1传感器的数学模型概述7

1.3.2检测系统的静态特性与性能指标8

1.3.3检测系统的动态特性与性能指标11

1.3.4实现不失真测量的条件14

第2章 检测系统的误差合成16

2.1测量误差的基本概念16

2.1.1测量误差的名词术语16

2.1.2测量误差的分类17

2.1.3误差产生的原因18

2.1.4测量误差的表示方法18

2.2随机误差及其处理19

2.2.1随机误差的概率分布19

2.2.2随机误差的估计21

2.3系统误差的处理23

2.3.1系统误差的判别23

2.3.2减小或消除系统误差的方法25

2.4测量粗大误差的存在判定准则27

2.4.1拉依达准则——3σ准则27

2.4.2格拉布斯准则——Grubbs27

2.5测量系统的误差计算方法28

2.5.1测量系统随机误差的计算28

2.5.2测量系统系统误差的计算28

2.5.3测量系统总误差的计算29

2.6测量系统最佳测量方案的确定30

2.6.1微小误差准则30

2.6.2确定最佳测量条件31

2.6.3函数误差的分配31

第3章 常用传感器的工作原理32

3.1电阻式传感器32

3.1.1金属电阻应变片32

3.1.2半导体应变片34

3.1.3应变片的命名34

3.1.4电阻式传感器的测量电路35

3.1.5电阻式传感器的应用38

3.2电容式传感器40

3.2.1电容式传感器的特点40

3.2.2电容式传感器的工作原理和结构41

3.2.3电容式传感器测量电路44

3.2.4电容式传感器应用举例47

3.3电感式传感器49

3.3.1自感式传感器49

3.3.2互感式传感器51

3.3.3电感式传感器的应用54

3.4电涡流式传感器55

3.4.1高频反射涡流式传感器55

3.4.2低频透射涡流式传感器56

3.4.3测量电路57

3.4.4应用举例58

3.5压电式传感器59

3.5.1压电效应和压电材料59

3.5.2压电式传感器等效电路和测量电路63

3.5.3压电式力传感器的合理使用65

3.5.4压电式传感器的应用66

3.6磁电式传感器68

3.6.1动圈式磁电传感器68

3.6.2磁阻式磁电传感器69

3.6.3磁电式传感器的测量电路70

3.7热电式传感器70

3.7.1热电偶传感器70

3.7.2热电阻传感器79

3.8光电式传感器85

3.8.1光电效应85

3.8.2光电导器件87

3.8.3光生伏特器件87

3.8.4光电耦合器件89

3.8.5电荷耦合器件92

3.8.6光电式传感器的其他应用94

3.9霍尔式传感器96

3.9.1霍尔元件97

3.9.2霍尔集成传感器102

3.9.3霍尔传感器的应用104

3.10光纤传感器107

3.10.1光纤传感器的组成107

3.10.2光纤传感器的分类108

3.10.3光纤传感器的工作原理108

3.10.4光纤传感器的实际应用110

3.11超声波传感器113

3.11.1超声检测的物理基础113

3.11.2超声波传感器原理与结构115

3.11.3超声波传感器基本应用电路116

3.12微波传感器119

3.12.1微波的基本知识119

3.12.2微波传感器及其分类119

3.12.3微波传感器的优点与存在问题120

3.12.4微波传感器的应用120

3.13红外传感器123

3.13.1红外传感器123

3.13.2红外线传感器的应用124

3.14核辐射传感器126

3.14.1核辐射基本概念126

3.14.2核辐射式传感器原理及组成126

3.14.3辐射式传感器的应用129

3.15化学传感器131

3.15.1气敏传感器131

3.15.2湿敏传感器135

3.15.3离子敏传感器139

3.16数字式传感器142

3.16.1数字式传感器的概述142

3.16.2编码器143

3.16.3光栅式传感器147

3.16.4感应同步器158

3.16.5磁栅式传感器162

3.16.6容栅式传感器166

3.17生物传感器170

3.17.1生物传感器原理、特点及分类171

3.17.2几种生物传感器172

3.18智能式传感器176

3.18.1智能传感器的特点177

3.18.2智能传感器的实现178

3.18.3智能传感器的应用179

3.18.4智能传感器的设计思路180

3.19微型传感器182

3.19.1MEMS技术与微型传感器182

3.19.2压阻式微型传感器183

3.19.3电容式微型传感器189

3.19.4电感式微型传感器192

3.19.5热敏电阻式微型传感器193

3.19.6隧道效应式微型传感器194

3.20模糊传感器195

3.20.1模糊传感器的概念及特点195

3.20.2模糊传感器结构195

3.20.3典型模糊传感器举例198

3.21网络传感器200

3.21.1网络传感器的概念200

3.21.2网络传感器的类型200

3.21.3基于IEEE1451标准的网络传感器201

3.21.4网络传感器所在网络的体系结构206

第4章 常见非电参数的检测方法207

4.1力、压力和转矩的测量207

4.1.1力的测量207

4.1.2压力的测量212

4.1.3转矩测量216

4.1.4力、压力和转矩的测量的应用225

4.2位移、物位和厚度的测量229

4.2.1位移测量229

4.2.2物位测量232

4.2.3厚度测量238

4.3速度、加速度与振动的测量238

4.3.1速度的测量239

4.3.2加速度与振动测量248

4.4转速的测量257

4.4.1常用转速传感器258

4.4.2磁电式传感器数字转速仪测量电路260

4.4.3霍尔转速测量装置262

4.5噪声测量262

4.5.1声测量基础262

4.5.2噪声的频谱和频带266

4.5.3噪声的主观评价268

4.5.4噪声测量的基本原理和常用仪器271

4.5.5工业噪声测量272

4.6温度的测量277

4.6.1温度的概念和测量方法277

4.6.2接触式温度测量277

4.6.3非接触式温度测量280

4.6.4温度传感器的典型应用282

4.7流量的测量287

4.7.1流量概述和测量方法287

4.7.2转速（速度）法测量流量287

4.7.3差压（力）法测量流量289

4.7.4频率法测量流量291

4.7.5时差法流量测量292

4.8成分量的测量293

4.8.1湿度传感器的典型应用实例293

4.8.2气体传感器的典型应用实例296

4.8.3浓度的测量299

4.9视觉检测技术300

4.9.1视觉检测系统组成300

4.9.2视觉检测系统的应用303

第5章 微弱信号检测311

5.1微弱信号检测的基本概念311

5.1.1何谓微弱信号检测311

5.1.2噪声的基本性质311

5.2微弱信号检测方法317

5.2.1微弱信号的时域检测方法317

5.2.2微弱信号的频域检测方法318

5.3微弱信号检测技术318

5.3.1电容检测318

5.3.2压阻检测320

5.3.3压电检测320

5.3.4隧道检测321

5.3.5热流式检测323

5.3.6谐振式检测324

5.3.7光纤式检测327

5.3.8混沌检测329

第6章 检测系统抗干扰技术334

6.1干扰的分类334

6.1.1外部干扰334

6.1.2内部干扰334

6.2干扰的引入335

6.2.1串模干扰336

6.2.2共模干扰336

6.3干扰的抑制方法337

6.3.1计算机检测系统的接地337

6.3.2接地的类型337

6.3.3隔离与耦合340

6.3.4布线抗干扰措施341

6.3.5软件抗干扰措施342

第7章 测量信号的调理及处理346

7.1信号调理电路346

7.1.1信号放大电路347

7.1.2信号滤波电路352

7.1.3信号转换电路366

7.1.4信号的非线性校正与补偿378

7.1.5调制与解调387

7.2多传感器信息融合390

7.2.1信息融合的基本概念390

7.2.2信息融合的基本原理392

7.2.3多传感器信息融合的结构及功能模型392

7.2.4多传感器信息融合算法394

7.2.5多传感器信息融合技术的应用实例397

第8章 现代检测系统401

8.1计算机检测技术401

8.1.1计算机检测系统概述401

8.1.2数据的采集与保持402

8.1.3输入通道的计算机接口技术405

8.1.4输出通道的计算机接口技术407

8.1.5计算机检测系统的设计410

8.1.6计算机检测技术应用实例413

8.2虚拟仪器419

8.2.1虚拟仪器的概述420

8.2.2虚拟仪器的整体设计423

8.2.3虚拟仪器系统开发环境423

8.2.4虚拟仪器系统的数据采集实现454

8.2.5虚拟仪器的综合实例和工程实例471

8.3网络监控系统479

8.3.1系统总体分析和规划480

8.3.2网络监控系统关键技术实现482

8.4智能检测系统489

8.4.1智能检测系统的组成489

8.4.2智能检测系统的分析与设计491

8.4.3典型智能检测系统举例493

参考文献502