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绪论1

第1章 测试系统基础知识3

1.1 测量、计量、测试3

1.1.1 量与量纲4

1.1.2 测试方法的分类4

1.1.3 测量误差5

1.1.4 测量数据处理9

1.1.5 测试系统的组成12

1.1.6 测试技术的发展概况13

1.2 测试系统的特性14

1.2.1 测试系统与线性系统14

1.2.2 测试系统的静态特性16

1.2.3 测试系统的动态特性21

1.2.4 实现系统不失真测试的条件29

1.3 传感器的基础知识30

1.3.1 传感器的定义及其组成31

1.3.2 传感器的分类32

1.3.3 传感技术的起源与发展33

1.3.4 传感技术的现状34

1.3.5 传感技术的典型应用35

1.3.6 传感器的发展趋势37

习题38

第2章 信号分析基础40

2.1 信号的分类与描述40

2.1.1 信号的分类40

2.1.2 信号的描述41

2.2 周期信号与离散频谱42

2.2.1 傅里叶级数与周期信号的分解42

2.2.2 周期信号的频谱44

2.2.3 周期信号的功率47

2.3 非周期信号与连续频谱48

2.3.1 傅里叶变换49

2.3.2 傅里叶变换的基本性质51

2.4. 随机信号52

2.4.1 平均值、方值、均方值和均方根值53

2.4.2 概率密度函数54

习题55

第3章 电阻式传感器56

3.1 工作原理56

3.2 应变片的种类、材料及粘贴57

3.2.1 金属电阻应变片的种类57

3.2.2 金属电阻应变片的材料59

3.2.3 金属电阻应变片的粘贴59

3.3 电阻应变片的特性60

3.3.1 弹性敏感元件及其基本特性60

3.3.2 灵敏系数61

3.3.3 横向效应62

3.3.4 绝缘电阻和最大工作电流62

3.3.5 应变片的动态响应特性63

3.3.6 应变片的温度误差及补偿64

3.4 电阻应变片的测量电路66

3.4.1 直流电桥66

3.4.2 交流电桥69

3.5 应变式传感器的应用71

3.5.1 应变式力传感器71

3.5.2 应变式压力传感器72

3.5.3 应变式容器内液体重量传感器73

3.5.4 应变式加速度传感器74

习题74

第4章 电感式传感器76

4.1 变磁阻式传感器76

4.1.1 工作原理76

4.1.2 输出特性77

4.1.3 测量电路78

4.1.4 变磁阻式传感器的应用82

4.2 差动变压器式传感器82

4.2.1 变隙式差动变压器82

4.2.2 螺线管式差动变压器85

4.3 电涡流式传感器91

4.3.1 工作原理91

4.3.2 基本特性91

4.3.3 电涡流形成范围93

4.3.4 电涡流传感器测量电路94

4.3.5 涡流式传感器的应用95

习题97

第5章 电容式传感器99

5.1 工作原理和结构99

5.1.1 变极距型电容式传感器100

5.1.2 变面积型电容式传感器101

5.1.3 变介质型电容式传感器102

5.2 灵敏度及非线性103

5.3 等效电路104

5.4 测量电路105

5.4.1 调频电路105

5.4.2 运算放大器式电路106

5.4.3 二极管双T形交流电桥106

5.4.4 环形二极管充放电法108

5.4.5 脉冲宽度调制电路109

5.5 电容式传感器的应用110

5.5.1 电容式压力传感器110

5.5.2 电容式加速度传感器111

5.5.3 差动式电容测厚传感器111

习题112

第6章 压电式传感器114

6.1 压电效应及压电材料114

6.1.1 压电效应114

6.1.2 压电材料116

6.2 测量电路119

6.2.1 等效电路119

6.2.2 测量电路120

6.3 压电式传感器的应用124

6.3.1 压电式加速度传感器124

6.3.2 压电式测力传感器127

6.3.3 压电式压力传感器128

习题129

第7章 光电式传感器130

7.1 光电效应130

7.1.1 外光电效应130

7.1.2 内光电效应131

7.1.3 光生伏特效应131

7.2 光电管及光电倍增管131

7.2.1 光电管131

7.2.2 光电倍增管133

7.3 光敏电阻135

7.3.1 结构原理135

7.3.2 基本特征135

7.4 光电池137

7.4.1 硅光电池的结构原理137

7.4.2 光电池的基本特性138

7.5 光电二极管和光电三极管140

7.5.1 结构原理140

7.5.2 基本特性140

7.5.3 结构及技术参数142

7.6 光电式传感器及其应用144

7.6.1 光电式传感器的类型144

7.6.2 应用实例144

习题147

第8章 热电式传感器148

8.1 概述148

8.1.1 测温方法148

8.1.2 温度和温标150

8.2 电阻式温度传感器150

8.2.1 热电阻150

8.2.2 热敏电阻154

8.2.3 电阻式温度传感器的应用156

8.3 热电偶159

8.3.1 热电偶的工作原理159

8.3.2 常用热电偶的结构165

8.3.3 热电偶材料167

8.3.4 热电偶的种类167

8.3.5 热电偶的冷端补偿方法168

8.4 新型热电式传感器171

8.4.1 半导体PN结温度传感器171

8.4.2 压电型温度传感器171

8.4.3 磁热敏传感器172

8.4.4 数字式温度传感器DS1820172

习题173

第9章 磁电式传感器174

9.1 磁电式传感器工作原理174

9.2 磁电式传感器基本特性176

9.2.1 非线性误差176

9.2.2 温度误差176

9.3 霍尔式传感器177

9.3.1 霍尔效应177

9.3.2 霍尔元件基本结构178

9.3.3 霍尔元件基本特性178

9.3.4 霍尔元件不等位电势补偿179

9.3.5 霍尔元件温度补偿180

9.3.6 霍尔传感器的应用180

9.4 磁敏传感器182

9.4.1 磁敏电阻器183

9.4.2 磁敏二极管184

习题186

第10章 辐射式传感器187

10.1 红外辐射传感器187

10.1.1 红外辐射的基本原理187

10.1.2 红外辐射的物理基础188

10.1.3 红外探测器（传感器）190

10.1.4 红外辐射测试技术的应用192

10.2 超声波传感器194

10.2.1 超声波检测的物理基础194

10.2.2 超声波探头195

10.2.3 超声波传感器的应用196

10.3 核辐射传感器198

10.3.1 核辐射及其物理特性198

10.3.2 核辐射传感器200

10.3.3 核辐射传感器的应用201

习题202

第11章 光纤传感器203

11.1 光纤的结构和传光原理203

11.1.1 光纤的结构203

11.1.2 光纤传光原理203

11.2 光的调制技术204

11.2.1 光的强度调制204

11.2.2 光的相位调制205

11.2.3 光的波长调制206

11.2.4 光的偏振态调制206

11.3 光纤传感器的应用206

11.3.1 光纤位移传感器206

11.3.2 光纤温度传感器207

11.3.3 光纤液位传感器207

习题208

第12章 数字式传感器209

12.1 光栅数字式传感器209

12.1.1 光栅的结构类型209

12.1.2 光栅传感器的工作原理210

12.1.3 数字转换原理212

12.2 感应同步器214

12.2.1 感应同步器的基本结构214

12.2.2 感应同步器的工作原理215

12.2.3 感应同步器的应用218

12.3 光电编码器218

12.3.1 增量式光电编码器218

12.3.2 绝对式光电编码器219

12.3.3 光电编码器的应用220

12.4 容栅传感器221

习题222

第13章 现代测试技术224

13.1 概述224

13.1.1 现代测试系统的基本概念224

13.1.2 现代测试系统的基本组成226

13.1.3 现代测试系统的特点227

13.2 智能仪器227

13.2.1 智能仪器的工作原理228

13.2.2 智能仪器的功能特点228

13.3 计算机仪器229

13.4 虚拟测试仪器技术229

13.4.1 虚拟仪器含义及其特点229

13.4.2 虚拟仪器的组成230

13.4.3 虚拟仪器典型单元模块232

13.4.4 虚拟仪器开发系统232

13.4.5 虚拟仪器的应用234

习题234

参考文献235