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第1章 检测技术的基础知识1

1.1学好《自动检测与转换技术》课程大有用武之地1

1.2测量的基本概念3

1.3测量误差及其分类4

1.3.1测量误差及其表示方法4

1.3.2测量误差的分类6

1.4传感器及其基本特性7

1.4.1传感器的定义及组成7

1.4.2传感器的分类8

1.4.3传感器的基本特性10

1.5传感器技术的发展趋势12

1.6弹性敏感元件13

1.6.1弹性敏感元件的弹性特性13

1.6.2弹性敏感元件的材料及其基本要求14

1.6.3弹性敏感元件的变换原理15

小结18

思考与练习19

第2章 电阻式传感器21

2.1电位器式传感器21

2.1.1线性电位器21

2.1.2电位器式传感器的应用23

2.2电阻应变式传感器24

2.2.1电阻应变片的种类与结构24

2.2.2电阻的应变效应26

2.2.3应变片测试原理27

2.2.4测量电路27

2.3电阻应变式传感器的应用31

2.4压阻式传感器34

2.4.1压阻效应与压阻系数34

2.4.2测量原理35

2.4.3温度补偿35

2.4.4压阻式传感器的应用35

2.5气敏电阻传感器36

2.6湿敏电阻传感器40

2.7热电阻43

2.7.1金属热电阻43

2.7.2半导体热敏电阻47

2.7.3集成温度传感器48

小结51

思考与练习52

第3章 变磁阻式传感器53

3.1自感式传感器53

3.1.1基本自感式传感器53

3.1.2差动变间隙式传感器54

3.1.3螺管型电感式传感器55

3.1.4测量电路55

3.2变压器式传感器57

3.2.1螺线管式差动变压器58

3.2.2测量电路59

3.3电涡流式传感器62

3.3.1电涡流式传感器的工作原理62

3.3.2电涡流式传感器的种类62

3.3.3测量电路64

3.4变磁阻式传感器的应用66

3.4.1自感式传感器的应用66

3.4.2变压器式传感器的应用67

3.4.3电涡流式传感器的应用67

小结69

思考与练习69

第4章 电容式传感器70

4.1电容式传感器工作原理70

4.1.1变面积式电容传感器70

4.1.2变间隙式电容传感器72

4.1.3变介电常数式电容传感器74

4.2测量电路77

4.2.1调幅型电路77

4.2.2差动脉冲宽度调制电路79

4.2.3调频型电路80

4.3电容式传感器的应用81

小结82

思考与练习83

第5章 热电偶传感器84

5.1热电偶工作原理84

5.1.1热电偶工作原理84

5.1.2热电偶的基本定律86

5.2热电偶的材料、结构及种类87

5.2.1热电偶材料87

5.2.2热电偶结构88

5.2.3热电偶种类及分度表89

5.3热电偶的冷端补偿92

5.4热电偶测温线路95

小结96

思考与练习96

第6章 光电式传感器98

6.1光电效应及光电器件98

6.1.1光电效应98

6.1.2光电管98

6.1.3光敏电阻100

6.1.4光敏晶体管101

6.1.5光电池103

6.2红外传感器105

6.2.1红外辐射105

6.2.2红外探测器106

6.3光电式传感器应用举例107

6.3.1光敏电阻传感器的应用107

6.3.2光敏晶体管的应用108

6.3.3光电池的应用110

6.3.4红外测温仪110

6.4光电开关和光电断续器111

6.4.1光电开关111

6.4.2光电断续器112

6.5 CCD图像传感器及应用113

6.5.1 CCD图像传感器的工作原理113

6.5.2 CCD图像传感器的分类114

6.5.3 CCD图像传感器的应用116

小结117

思考与练习117

第7章 霍尔传感器118

7.1霍尔元件工作原理118

7.2霍尔元件的基本结构和主要特性参数120

7.2.1基本结构120

7.2.2主要特性参数121

7.3霍尔元件的测量电路及补偿122

7.3.1基本测量电路122

7.3.2温度误差的补偿122

7.3.3不等位电势的补偿124

7.4霍尔集成电路125

7.5霍尔传感器的应用126

小结128

思考与练习129

第8章 压电式传感器130

8.1压电效应130

8.1.1石英晶体的压电效应130

8.1.2石英晶体132

8.1.3压电陶瓷的压电效应132

8.1.4压电陶瓷133

8.2压电材料133

8.3压电式传感器测量电路134

8.3.1压电器件的串联与并联134

8.3.2压电式传感器的等效电路134

8.3.3压电式传感器的测量电路135

8.4压电式传感器应用举例137

小结140

思考与练习140

第9章 光纤传感器141

9.1光纤传感器基础知识141

9.1.1光纤传感器的原理141

9.1.2光纤的结构142

9.1.3光纤的种类142

9.2光的传输原理143

9.2.1光的全反射定律143

9.2.2光纤的传光原理144

9.3光纤传感器的类型145

9.3.1光纤传感器的分类145

9.3.2功能型和非功能型光纤传感器145

9.3.3光纤传感器的主要部件146

9.4功能型光纤传感器147

9.4.1相位调制型光纤传感器147

9.4.2光强调制型光纤传感器149

9.5非功能型光纤传感器150

9.5.1遮断光路的光强调制型光纤传感器150

9.5.2改变光纤相对位置的光强调制型光纤传感器151

9.6光纤传感器的应用152

9.6.1光纤微位移测量传感器152

9.6.2光纤流量传感器153

9.6.3光纤图像传感器154

小结155

思考与练习155

第10章 过程参数的控制156

10.1压力测量156

10.1.1弹簧管压力表157

10.1.2压力、差压变送器的基本原理158

10.2液位测量160

10.2.1浮力式液位仪表160

10.2.2光纤液位计162

10.2.3静压式液位计164

10.2.4电阻式液位计167

10.3流量测量168

10.3.1容积式流量传感器169

10.3.2差压式流量传感器171

10.3.3速度式流量传感器180

10.3.4流体阻力式流量传感器187

10.3.5流体振动式流量传感器190

小结192

思考与练习193

第11章 检测装置的信号处理及接口技术195

11.1信号的放大与隔离技术195

11.1.1运算放大器195

11.1.2测量放大器196

11.1.3隔离放大器197

11.1.4程控测量放大器PGA199

11.2信号变换技术201

11.2.1 0～10mA的电压／电流变换（V/I变换）201

11.2.2 4～20mA的电压／电流变换（V/I变换）201

11.3过程输入通道202

11.3.1模拟量输入通道202

11.3.2 A/D转换器及其与单片机的接口203

11.4信号的非线性补偿技术207

11.4.1线性化处理方法207

11.4.2利用微机进行非线性化处理210

小结212

思考与练习213

第12章 自动检测技术的综合应用214

12.1传感器的选用原则214

12.2综合应用举例216

12.2.1高炉炼铁自动检测与控制216

12.2.2蒸馏塔自动检测与控制219

12.2.3传感器在汽车中的应用221

12.2.4传感器在空气污染监测中的应用227

12.2.5 IC卡智能水表的应用228

12.2.6传感器在全自动洗衣机中的应用229

12.2.7传感器在电冰箱中的应用230

12.2.8传感器在空调器中的应用233

12.2.9传感器在厨具中的应用233

12.2.10传感器在燃气热水器中的应用235

12.2.11传感器在家用吸尘器中的应用235

12.2.12家用电器中常用的部分国产热敏电阻236

小结237

思考与练习238

第13章 实验239

13.1检测与转换技术实验须知239

13.2检测与转换技术实验报告书写要点240

13.3实验241

实验一 金属箔式应变片——全桥性能实验241

实验二 直流全桥的应用——电子称实验242

实验三 湿敏传感器实验243

实验四 差动变压器的应用——振动测量实验244

实验五 电涡流式传感器的位移特性实验246

实验六 电容式传感器的位移特性实验247

实验七 霍尔传感器的应用249

实验八 压电式传感器振动实验250

实验九 光纤传感器的测速实验251

实验十 光电式传感器转速测量实验252

13.4 THSRZ-1型传感器系统综合实验装置252

第14章 传感器的应用小制作254

14.1声光控楼道灯254

14.2智能灭火机器人257

14.3二路防撞自动循迹车261

14.4单片机控双驱车265

14.5单片机可编程双驱车270

14.6电冰箱温度超标指示器272

14.7家用电子秤273

14.8测光文具盒电路274

14.9太阳能热水器水位报警器275

小结276

参考文献277