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第1章 测量的基本知识6

1.1 测量方法及其分类6

1.1.1 概述6

1.1.2 直接测量、间接测量与组合测量6

1.1.3 偏差式测量法、零位式测量法与微差式测量法7

1.2 测量仪表的基本性能9

1.2.1 精确度9

1.2.2 稳定性10

1.2.3 仪表的输出-输入特性11

1.3 传感器的分类和性能指标19

1.3.1 传感器的分类19

1.3.2 传感器的性能指标21

第2章 测量误差22

2.1 误差定义及分类22

2.1.1 误差定义22

2.1.2 误差的分类与来源24

2.1.3 系差和随差的表达式26

2.2 随机误差26

2.2.1 正态分布26

2.2.2 方均根误差28

2.2.3 误差概率的计算30

2.2.4 最佳值的确定31

2.2.5 算术平均值？的方均根误差？x32

2.3 系统误差33

2.3.1 发现系统误差的方法34

2.3.2 削弱和消除系统误差的基本方法35

2.4 粗差38

2.4.1 拉依达准则38

2.4.2 格罗布斯准则40

2.5 测量结果的数据处理实例41

2.6 间接测量中误差的传递43

2.6.1 绝对误差和相对误差的传递43

2.6.2 标准差（方均根误差）的传递45

2.6.3 误差传递公式在间接测量中的应用45

第3章 电阻式传感器48

3.1 线绕电位器式电阻传感器48

3.1.1 工作原理48

3.1.2 非线性误差49

3.1.3 线绕电位器的结构和分辨力50

3.2 应变式电阻传感器51

3.2.1 应变效应和灵敏系数51

3.2.2 电阻应变片的种类53

3.2.3 测量电路55

3.2.4 电阻应变片的温度误差及其补偿65

3.2.5 电阻应变仪67

3.3 电阻式传感器应用举例69

3.3.1 电位器式压力传感器69

3.3.2 半导体力敏应变片在电子皮带秤上的应用69

第4章 电感式传感器71

4.1 变气隙式自感传感器71

4.1.1 工作原理71

4.1.2 等效电路73

4.1.3 特性73

4.2 差动式自感传感器75

4.2.1 结构和工作原理75

4.2.2 输出特性76

4.2.3 测量电路77

4.3 差动变压器（互感式电感传感器）78

4.3.1 结构与工作原理78

4.3.2 等效电路79

4.3.3 测量电路80

4.4 应用举例83

4.4.1 JGH型电感测厚仪83

4.4.2 差压计84

4.4.3 远传浮子液位测量85

4.5 电涡流式传感器86

4.5.1 基本原理86

4.5.2 等效电路87

4.5.3 测量电路87

4.5.4 应用举例88

第5章 电容式传感器91

5.1 工作原理与结构形式91

5.1.1 基本工作原理91

5.1.2 结构形式92

5.2 输出特性93

5.2.1 变间隙式93

5.2.2 变面积式95

5.2.3 变介电常数式95

5.3 测量电路96

5.3.1 桥式电路96

5.3.2 二极管不平衡环形电路99

5.3.3 差动脉冲宽度调制电路100

5.3.4 运算放大器式电路102

5.3.5 调频电路103

5.4 应用举例104

5.4.1 电容式差压传感器104

5.4.2 电容式液位计105

5.4.3 电容测厚仪105

5.4.4 利用电容量变化效应的温度传感器106

第6章 电动势式传感器108

6.1 磁电式传感器108

6.1.1 工作原理及结构108

6.1.2 传感器的灵敏度和温度补偿109

6.1.3 测量电路111

6.1.4 应用举例111

6.2 压电晶体传感器114

6.2.1 压电效应114

6.2.2 压电材料简介116

6.2.3 压电传感器及其等效电路118

6.2.4 压电传感器的测量电路121

6.2.5 应用举例125

6.3 霍尔传感器129

6.3.1 霍尔元件的基本工作原理129

6.3.2 霍尔元件的测量误差及其补偿131

6.3.3 霍尔元件的使用134

6.3.4 集成霍尔器件136

6.3.5 霍尔元件在非电量电测技术中的应用举例137

第7章 热电传感器141

7.1 热电偶141

7.1.1 热电偶测温原理141

7.1.2 热电偶的结构与种类150

7.1.3 热电偶的冷端温度补偿153

7.1.4 热电偶实用测温电路156

7.2 热电阻159

7.2.1 常用热电阻159

7.2.2 热电阻的测量电路与应用举例162

7.3 热敏电阻163

7.3.1 热敏电阻的电阻-温度特性164

7.3.2 主要技术参数166

7.3.3 热敏电阻的应用举例167

7.4 PN结型和集成温度传感器173

7.4.1 分立元件PN结型温度传感器173

7.4.2 集成温度传感器176

第8章 光传感器181

8.1 外光电效应和光电管、光电倍增管181

8.1.1 光电管181

8.1.2 光电倍增管184

8.2 内光电效应及相应的器件187

8.2.1 光导效应及光敏电阻187

8.2.2 光生伏特效应及光电池、光敏二极管、光敏三极管190

8.3 光电传感器的类型及应用举例196

8.3.1 类型196

8.3.2 应用举例197

8.4 光敏集成器件200

8.4.1 达林顿光敏管200

8.4.2 光电耦合器件201

8.5 光纤传感器203

8.5.1 光纤的结构和传光原理204

8.5.2 光纤的性能205

8.5.3 光纤传感器的工作原理及其组成206

8.5.4 光纤传感器的应用举例208

8.6 CCD图像传感器211

8.6.1 CCD的基本结构和工作原理211

8.6.2 电荷的注入和输出214

8.6.3 线型和面型CCD图像传感器215

8.6.4 CCD的主要参数218

8.6.5 CCD输出信号的特点及应用举例221

第9章 气敏及湿敏传感器224

9.1 气敏传感器224

9.1.1 电阻型半导体气敏传感器的结构225

9.1.2 半导体气敏材料的气敏机理概述227

9.1.3 SnO2系列气敏器件228

9.1.4 应用举例230

9.2 湿敏传感器233

9.2.1 湿敏器件的特性参数234

9.2.2 湿敏器件的种类235

9.2.3 典型器件介绍238

9.2.4 应用举例245

第10章 数字式传感器247

10.1 编码器247

10.1.1 码盘式编码器247

10.1.2 脉冲盘式编码器252

10.2 感应同步器254

10.2.1 直线式感应同步器的结构254

10.2.2 感应同步器的工作原理255

10.2.3 感应同步器输出信号的检测257

10.2.4 感应同步器位移数字显示装置（鉴相型检测系统）258

10.3 计量光栅261

10.3.1 黑白透射型长光栅的结构和工作原理261

10.3.2 光电转换264

10.3.3 辨向与细分原理266

10.4 频率式数字传感器267

10.4.1 改变力学系统固有频率的频率传感器267

10.4.2 振荡器式频率传感器271

10.4.3 压控振荡器式频率传感器272

10.4.4 频率式传感器的基本测量电路273

10.5 智能传感器简介274

10.5.1 智能传感器的功能和特点274

10.5.2 智能传感器实现的技术途径275

10.5.3 智能传感器举例275

第11章 信号的放大和调理电路278

11.1 信号放大电路278

11.1.1 理想运算放大器及其应用278

11.1.2 实际运算放大器存在的问题284

11.1.3 仪器放大器（测量放大器）287

11.1.4 程控增益放大器289

11.1.5 隔离放大器291

11.1.6 调制型直流放大器293

11.2 模拟滤波器298

11.2.1 一阶无源滤波器298

11.2.2 二阶有源滤波器301

11.2.3 开关电容滤波器303

11.2.4 集成电路滤波器305

11.3 信号处理电路308

11.3.1 绝对值转换电路308

11.3.2 有效值转换电路311

11.3.3 峰值保持电路（峰值检波器）317

第12章 信号的转换321

12.1 D/A转换电路321

12.1.1 D/A转换电路的工作原理322

12.1.2 D/A转换电路的主要参数324

12.1.3 D/A集成芯片324

12.2 A/D转换电路328

12.2.1 转换原理329

12.2.2 A/D转换电路的主要参数332

12.2.3 A/D集成芯片335

12.3 A/D转换器的外围电路341

12.3.1 采样／保持电路341

12.3.2 多路模拟开关345

12.4 U/F转换电路348

12.4.1 U/F转换电路的工作原理348

12.4.2 集成U/F转换器350

第13章 传感器特性的线性化及温度补偿352

13.1 传感器非线性特性的线性化352

13.1.1 模拟线性化352

13.1.2 数字线性化362

13.2 温度补偿366

13.2.1 温度补偿原理366

13.2.2 温度补偿方法368

第14章 信号分析和处理基础372

14.1 信号概述372

14.1.1 周期信号373

14.1.2 非周期性信号的频谱376

14.1.3 随机信号380

14.2 测试系统特性383

14.2.1 测试系统特性的频域描述和频率响应函数384

14.2.2 线性系统的脉冲响应386

14.3 信号的采样和窗函数387

14.3.1 采样定理与抗混迭滤波387

14.3.2 窗口函数391

14.4 数字滤波394

14.4.1 数字滤波器的分类395

14.4.2 数字滤波器的算法结构396

14.5 相关检测398

14.5.1 自相关检测399

14.5.2 互相关检测400

14.5.3 锁定放大器401

第15章 计算机与测量系统的接口403

15.1 微型计算机系统的基本结构403

15.2 PC机总线405

15.2.1 PC/XT总线405

15.2.2 ISA总线406

15.2.3 PCI局部总线408

15.3 GPIB通用接口总线410

15.3.1 GPIB总线的结构411

15.3.2 三线挂钩原理415

15.4 串行接口416

15.4.1 串行通信的一般概念416

15.4.2 串行通信的接口电路418

15.4.3 RS—232C接口419

15.4.4 USB接口422

15.5 现场总线424

15.5.1 现场总线的特点424

15.5.2 现场总线协议模型425

15.5.3 PROFIBUS总线427

15.5.4 基金会现场总线（FF）429

15.5.5 LONWORKS总线431

15.6 数据采集接口433

15.6.1 数字信号的采集433

15.6.2 模拟信号的采集436

15.6.3 地址译码电路437

第16章 虚拟仪器440

16.1 虚拟仪器的产生440

16.2 虚拟仪器的结构及特点441

16.2.1 虚拟仪器的结构441

16.2.2 虚拟仪器的特点442

16.2.3 虚拟仪器技术优势442

16.3 虚拟仪器的分类443

16.3.1 PC总线-插卡式虚拟仪器444

16.3.2 并行口式虚拟仪器444

16.3.3 GPIB总线方式的虚拟仪器444

16.3.4 VXI总线方式的虚拟仪器444

16.3.5 PXI总线方式的虚拟仪器445

16.4 虚拟仪器的系统组成445

16.4.1 GPIB总线446

16.4.2 VXI总线447

16.4.3 PXI总线451

16.5 虚拟仪器软件开发平台453

16.5.1 Lab VIEW软件开发平台453

16.5.2 Lab Windows/CVI软件开发平台458

16.6 虚拟仪器技术的应用459

16.6.1 工程应用现状459

16.6.2 基于Lab VIEW的应用实例461

主要参考文献464