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第1章 传感器与检测技术概论1

1.1 检测技术概论1

1.1.1 检测的定义1

1.1.2 检测技术的作用1

1.1.3 工业检测技术的类型和内容5

1.1.4 检测系统的基本结构8

1.2 传感器的基本概论9

1.2.1 传感器的定义9

1.2.2 传感器的组成9

1.2.3 传感器的分类10

1.3 传感器与检测技术的发展动向11

1.4 检测系统的静态特性与性能指标13

1.5 检测系统的动态特性与性能指标15

1.5.1 微分方程15

1.5.2 传递函数16

1.5.3 频率响应函数17

1.5.4 实现不失真测量的条件19

习题120

第2章 检测系统的误差合成21

2.1 测量误差的基本概念21

2.1.1 测量误差的名词术语21

2.1.2 测量误差的分类22

2.1.3 误差产生的原因23

2.1.4 测量误差的表示方法23

2.2 随机误差及其处理24

2.2.1 随机误差的概率分布24

2.2.2 随机误差的估计27

2.3 系统误差的处理29

2.3.1 系统误差的判别30

2.3.2 减小或消除系统误差的方法32

2.4 测量粗大误差的存在判定准则34

2.4.1 拉依达准则（3σ准则）34

2.4.2 格拉布斯（Grubbs）准则34

2.4.3 狄克松（Dixon）准则35

2.4.4 罗曼诺夫斯基准则（t检验准则）36

2.5 测量系统的误差计算方法36

2.5.1 随机误差的计算37

2.5.2 系统误差的计算37

2.5.3 总误差的计算38

2.6 测量系统最佳测量方案的确定39

2.6.1 微小误差准则39

2.6.2 确定最佳测量条件40

2.6.3 函数误差的分配40

习题241

第3章 常用传感器的工作原理43

3.1 电阻式传感器43

3.1.1 金属电阻应变片43

3.1.2 半导体应变片44

3.1.3 应变片的命名45

3.1.4 电阻式传感器的测量电路45

3.1.5 电阻式传感器的应用49

3.2 电容式传感器52

3.2.1 电容式传感器的工作原理和结构52

3.2.2 电容式传感器的测量电路57

3.2.3 电容式传感器的应用举例60

3.3 电感式传感器62

3.3.1 自感式传感器63

3.3.2 互感式传感器65

3.3.3 电感式传感器的应用68

3.4 电涡流式传感器70

3.4.1 工作原理70

3.4.2 等效电路70

3.4.3 测量电路72

3.4.4 应用举例73

3.5 压电式传感器75

3.5.1 工作原理75

3.5.2 等效电路和测量电路79

3.5.3 压电式传感器的合理使用82

3.5.4 压电式传感器的应用83

3.6 磁电式传感器85

3.6.1 动圈式磁电传感器85

3.6.2 磁阻式磁电传感器85

3.6.3 磁电式传感器的测量电路86

3.7 热电式传感器87

3.7.1 热电偶传感器87

3.7.2 热电阻传感器94

3.8 光电式传感器101

3.8.1 光电效应101

3.8.2 光电导器件102

3.8.3 光生伏特器件103

3.8.4 光电耦合器件105

3.8.5 电荷耦合器件108

3.8.6 光电式传感器的其他应用111

3.9 霍尔式传感器113

3.9.1 工作原理113

3.9.2 霍尔集成传感器119

3.9.3 霍尔式传感器的应用121

3.10 光纤传感器125

3.10.1 光纤传感器的组成125

3.10.2 光纤传感器的分类125

3.10.3 光纤传感器的工作原理126

3.10.4 光纤传感器的实际应用128

3.11 超声波传感器132

3.11.1 超声检测的物理基础132

3.11.2 超声波传感器的原理与结构134

3.11.3 超声波传感器的基本应用电路135

3.12 微波传感器138

3.12.1 微波的基本知识138

3.12.2 微波传感器及其分类139

3.12.3 微波传感器的优点与存在的问题139

3.12.4 微波传感器的应用139

3.13 红外线传感器142

3.13.1 红外线传感器概述143

3.13.2 红外线传感器的应用144

3.14 核辐射式传感器146

3.14.1 核辐射的基本概念146

3.14.2 核辐射式传感器的原理及组成147

3.14.3 核辐射式传感器的应用148

3.15 化学传感器149

3.15.1 气敏传感器150

3.15.2 湿敏传感器154

3.15.3 离子敏传感器158

3.16 数字式传感器161

3.16.1 数字式传感器概述161

3.16.2 编码器162

3.16.3 光栅式传感器167

3.16.4 感应同步器178

3.16.5 磁栅式传感器182

3.16.6 容栅式传感器187

3.17 生物传感器191

3.17.1 生物传感器的原理、特点及分类191

3.17.2 几种生物传感器193

3.18 智能传感器198

3.18.1 智能传感器的特点198

3.18.2 智能传感器的实现199

3.18.3 智能传感器的应用200

3.18.4 智能传感器的设计思路202

3.19 微型传感器203

3.19.1 MEMS技术与微型传感器203

3.19.2 压阻式微型传感器205

3.19.3 电容式微型传感器210

3.19.4 电感式微型传感器213

3.19.5 热敏电阻式微型传感器214

3.19.6 隧道效应式微型传感器215

3.20 模糊传感器216

3.20.1 模糊传感器的概念及特点216

3.20.2 模糊传感器的结构217

3.20.3 典型模糊传感器举例219

3.21 网络传感器222

3.21.1 网络传感器的概念222

3.21.2 网络传感器的类型222

3.21.3 基于IEEE 1451标准的网络传感器223

3.21.4 网络传感器所在网络的体系结构228

习题3229

第4章 常见非电参数的检测方法233

4.1 力、压力和转矩的测量233

4.1.1 力的测量原理233

4.1.2 压力的测量238

4.1.3 转矩的测量243

4.1.4 力、压力和转矩的测量的应用251

4.2 位移、物位和厚度的测量256

4.2.1 位移测量256

4.2.2 物位测量260

4.2.3 厚度测量267

4.3 速度、加速度与振动的测量267

4.3.1 速度的测量268

4.3.2 加速度与振动的测量277

4.4 转速的测量286

4.4.1 常用转速传感器287

4.4.2 磁电式传感器数字转速仪测量电路289

4.4.3 霍尔转速测量装置291

4.5 噪声测量292

4.5.1 声测量基础292

4.5.2 噪声的频谱和频带297

4.5.3 噪声的主观评价299

4.5.4 噪声测量的基本原理和常用仪器302

4.5.5 工业噪声测量303

4.6 温度的测量308

4.6.1 温度的概念和测量方法308

4.6.2 接触式温度测量309

4.6.3 非接触式温度测量311

4.6.4 温度传感器的典型应用313

4.7 流量的测量318

4.7.1 流量概述和测量方法318

4.7.2 转速（速度）法测量流量319

4.7.3 差压（力）法测量流量321

4.7.4 频率法测量流量322

4.7.5 时差法测量流量324

4.8 成分量的测量325

4.8.1 湿度传感器的典型应用实例325

4.8.2 气体传感器的典型应用实例327

4.8.3 浓度的测量332

习题4333

第5章 微弱信号检测336

5.1 微弱信号检测的基本概念336

5.1.1 何谓微弱信号检测336

5.1.2 噪声的基本性质337

5.2 微弱信号检测方法342

5.2.1 微弱信号的时域检测方法343

5.2.2 微弱信号的频域检测方法344

5.3 微弱信号检测技术344

5.3.1 电容检测344

5.3.2 压阻检测346

5.3.3 压电检测346

5.3.4 隧道检测347

5.3.5 热流式检测349

5.3.6 谐振式检测350

5.3.7 光纤式检测353

5.3.8 混沌检测356

习题5360

第6章 检测系统抗干扰技术361

6.1 干扰的分类361

6.1.1 外部干扰361

6.1.2 内部干扰362

6.2 干扰的引入363

6.2.1 串模干扰363

6.2.2 共模干扰363

6.3 干扰的抑制方法364

6.3.1 计算机检测系统的接地365

6.3.2 接地的类型365

6.3.3 隔离与耦合368

6.3.4 布线抗干扰措施369

6.3.5 软件抗干扰措施370

习题6374

第7章 测量信号的调理及处理375

7.1 信号调理电路375

7.1.1 信号放大电路376

7.1.2 信号滤波电路382

7.1.3 信号转换电路391

7.1.4 信号的非线性校正与补偿407

7.1.5 信号的调制与解调415

7.2 多传感器信息融合419

7.2.1 信息融合的基本概念419

7.2.2 信息融合的基本原理421

7.2.3 多传感器信息融合的结构及功能模型421

7.2.4 多传感器信息融合算法423

7.2.5 多传感器信息融合技术的应用实例427

习题7430

第8章 现代检测系统432

8.1 计算机检测系统432

8.1.1 概述432

8.1.2 数据的采集与保持433

8.1.3 输入通道的计算机接口技术433

8.1.4 输出通道的计算机接口技术433

8.1.5 计算机检测系统的设计437

8.1.6 计算机检测技术应用实例442

8.2 虚拟仪器448

8.2.1 虚拟仪器概述448

8.2.2 虚拟仪器的整体设计452

8.2.3 虚拟仪器系统开发环境453

8.2.4 虚拟仪器系统的数据采集实现459

8.2.5 虚拟仪器的综合实例和工程实例462

8.3 网络监控系统471

8.3.1 系统总体分析和规划471

8.3.2 网络监控系统的关键技术实现473

8.4 视觉检测系统481

8.4.1 视觉检测系统组成481

8.4.2 视觉检测系统的应用484

8.5 无线传感器网络490

8.5.1 无线传感器网络的发展历程490

8.5.2 无线传感器网络的特征495

8.5.3 无线传感器网络的关键技术497

8.5.4 无线传感器网络体系结构501

8.5.5 无线传感器网络的应用507

8.5.6 无线传感器网络仿真平台509

8.5.7 无线传感器网络开发平台517

习题8520

参考文献522