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第1章 绪论1

1.1　检测的作用与功能1

1.2　检测的分类1

1.2.1 电量与非电量电测技术1

目录1

1.3　检测系统2

1.3.1　检测系统的组成2

1.2.3　检测方法的分类2

1.2.2　检测原理的分类2

1.3.2　检测系统的分类3

1.3.3　对检测系统的要求3

1.4　检测系统的发展3

1.4.1　传感器技术的发展3

1.4.2　检测方法的发展5

1.5　本教材的主要内容与特点6

思考题与习题6

2.2.2　误差产生的原因7

2.2.1　误差的描述7

2.2　检测系统的误差7

第2章　检测系统的静态特性7

2.1　检测系统静态特性的一般描述7

2.2.3　误差的分类8

2.2.4　确定测量误差的基本方法10

2.3　检测系统的静态标定11

2.3.1　静态标定条件11

2.4.1　测量范围12

2.4.3　静态灵敏度12

2.4.2　量程12

2.4　检测系统的主要静态性能指标及其计算12

2.3.2　检测系统的静态特性12

2.4.4　分辨力与分辨率13

2.4.5　漂移13

2.4.6　温漂13

2.4.7　线性度13

2.4.8　迟滞15

2.4.9　重复性16

2.4.10　综合误差17

2.4.11　计算实例18

思考题与习题19

第3章　检测系统的动态特性21

3.1　检测系统动态特性方程21

3.1.1　微分方程21

3.1.2　传递函数22

3.2　检测系统动态响应及动态性能指标22

3.2.1　检测系统动态误差的描述22

3.2.2　检测系统时域动态性能指标23

3.2.3　检测系统频域动态性能指标26

3.3　检测系统动态特性测试与标定29

思考题与习题30

第4章 电位器式传感器31

4.1　概述31

4.2　线绕式电位器的特性32

4.2.1　灵敏度32

4.2.2　阶梯特性与误差32

4.2.3　分辩力与分辨率33

4.3　非线性电位器33

4.3.1　功用33

4.3.2　实现途径33

4.4.1　电位器的负载特性35

4.4　电位器的负载特性及负载误差35

4.4.2　电位器的负载误差36

4.4.3　减小负载误差的措施37

4.5　电位器的结构与材料38

4.5.1　电阻丝38

4.5.2　电刷38

4.5.3　骨架39

4.6.1 电位器式压力传感器40

4.6.2　电位器式加速度传感器40

4.6　典型的电位器式传感器40

思考题与习题41

第5章　应变式传感器43

5.1　应变式变换原理43

5.2　金属应变片44

5.2.1　结构及应变效应44

5.2.2　横向效应及横向灵敏度45

5.2.3　电阻应变片的种类47

5.2.4　电阻应变片材料48

5.2.5　应变片的主要参数49

5.3.1　温度误差产生的原因50

5.3　应变片的温度误差及其补偿50

5.3.2　温度误差的补偿方法51

5.4　电桥原理52

5.4.1　电桥的平衡53

5.4.2　电桥的不平衡输出53

5.4.3　差动电桥54

5.4.4　采用恒流源供电电桥55

5.5　典型的应变式传感器56

5.5.1　应变式力传感器56

5.5.2　应变式加速度传感器60

5.5.3　应变式转矩传感器62

思考题与习题63

第6章　压阻式传感器64

6.1　压阻式变换原理64

6.2　典型的压阻式传感器65

6.2.1 压阻式压力传感器65

6.2.2　压阻式加速度传感器67

思考题与习题68

7.1.2　温标69

7.1.1　温度的概念69

7.1　概述69

第7章　热电式传感器69

7.1.3　测温方法与测温仪器的分类70

7.2　热电阻测温传感器71

7.2.1　金属热电阻72

7.2.2　半导体热敏电阻74

7.2.3　测温电桥电路75

7.3　热电偶测温76

7.3.1　热电效应76

7.3.2　热电偶的工作机理77

7.3.3　热电偶的基本定律78

7.3.4　热电偶的误差及补偿83

7.3.5　热电偶的组成、分类及特点85

7.4　半导体P-N结测温传感器87

7.5　非接触式温度测量系统87

7.5.1　全辐射测温系统88

7.5.2　亮度式测温系统88

7.5.3　比色测温系统89

思考题与习题90

8.1　基本电容式敏感元件92

第8章 电容式传感器92

8.2　电容式敏感元件的主要特性93

8.2.1　变间隙电容式敏感元件93

8.2.2　变面积电容式敏感元件94

8.2.3　变介电常数电容式敏感元件95

8.3 电容式变换元件的信号转换电路96

8.3.1　运算放大器式电路96

8.3.2　交流不平衡电桥96

8.3.3　变压器式电桥线路97

8.3.4　二极管电路98

8.3.5　差动脉冲调宽电路99

8.4　典型的电容式传感器101

8.4.1 电容式压力传感器101

8.4.2　电容式加速度传感器102

思考题与习题102

第9章　变磁路式传感器103

9.1　电感式变换原理103

9.1.1　简单电感式原理103

9.1.2　差动电感式变换元件106

9.2　差动变压器式变换元件107

9.4.1　霍耳效应109

9.3　电涡流式变换原理109

9.4　霍耳效应及元件109

9.4.2　霍耳元件110

9.5　典型的变磁路式传感器111

9.5.1 电涡流式振动位移传感器及其应用111

9.5.2　差动电感式压力传感器111

9.5.3　磁电式涡轮流量传感器112

思考题与习题112

10.1.1 石英晶体的压电机理113

10.1　石英晶体113

第10章　压电式传感器113

10.1.2　石英晶体的压电常数114

10.1.3　石英晶体的性能115

10.2　压电陶瓷116

10.2.1 压电陶瓷的压电机理116

10.2.2　压电陶瓷的压电常数116

10.2.3　常用压电陶瓷117

10.3 压电换能元件的信号转换电路117

10.3.1　压电换能元件的等效电路117

10.3.2　电荷放大器118

10.3.3　压电元件的并联与串联119

10.4　典型的压电式传感器120

10.4.1 压电式加速度传感器120

10.4.2　压电式温度传感器122

思考题与习题123

第11章　谐振式传感器124

11.1　谐振状态及其评估124

11.1.1　谐振现象124

11.1.2　谐振子的机械品质因数Q值125

11.2.1　基本结构126

11.2　闭环自激系统的实现126

11.2.2　闭环系统的实现条件127

11.3　敏感机理及特点127

11.3.1　敏感机理127

11.3.2　谐振式测量原理的特点128

11.4 频率输出谐振式传感器的测量方法比较128

11.5　典型的谐振式传感器129

11.5.1　谐振弦式压力传感器129

11.5.2　振动筒式压力传感器131

11.5.4　石英谐振梁式压力传感器133

11.5.3　谐振膜式压力传感器133

11.5.5 谐振式科里奥利直接质量流量传感器135

思考题与习题137

第12章　微机械与智能化传感器138

12.1　概述138

12.2　几种典型的硅微机械传感器139

12.2.1 硅电容式集成压力传感器139

12.2.2　硅电容式微机械加速度传感器140

12.2.3　硅谐振式压力微传感器141

12.3.3　非线性补偿142

12.3.4　温度补偿142

12.3.1　标度变换技术142

12.3.2　数字调零技术142

12.3　智能化传感器中的软件技术142

12.3.5　数字滤波技术143

12.4　几种典型的智能化传感器143

12.4.1　智能化差压传感器143

12.4.2　智能化流量传感器系统144

思考题与习题145

13.1.1　大气层146

第13章　航空大气数据测量系统146

13.1　有关大气的基本知识146

13.1.2　大气的密度、温度和压力147

13.1.3 大气的密度、温度、压力与高度的关系148

13.1.4 国际标准大气与大气的物理性质149

13.2　气压高度表150

13.2.1　飞行高度的定义150

13.2.2　气压高度表的基本工作原理152

13.2.3　气压式高度表的使用153

13.3　升降速度表153

13.3.1 升降速度表的基本工作原理154

13.3.2　升降速度表的结构155

13.4　空速表156

13.4.1 空速与动压、静压和气温的关系156

13.4.2　测量指示空速的原理158

13.4.3　测量真空速的原理159

13.5　马赫数表160

13.6　迎角传感器161

13.6.1　风标式迎角传感器162

13.7　大气数据系统163

思考题与习题167

第14章　汽车用传感器168

14.1　汽车测控技术168

14.1.1 汽车电子测控技术的应用现状与发展趋势168

14.1.2　汽车电子测控技术的基本组成与工作173

14.2 汽车用传感器的分类、性能及特点176

14.2.1 汽车传感器的组成与分类176

14.2.2　汽车用传感器的性能与要求177

14.2.3　汽车用传感器的特点178

14.3.1　光纤传感器受到人们的重视181

14.3　汽车用传感器的发展趋势181

14.3.2　增强车辆安全性的传感器系统182

14.3.3 汽车用传感器与微计算机接口183

14.4　汽车用传感器的选用原则184

思考题与习题184

第15章　空气监测185

15.1　大气和空气污染185

15.1.1　大气和空气污染的基本概念185

15.1.2 空气污染物的种类和存在状态186

15.2.1　空气监测规划与网络设计188

15.1.3　主要空气污染源及污染物188

15.2　空气污染监测方案的制订188

15.2.2　空气采样方法和技术194

15.3　烟道气测试技术198

15.3.1　监测的目的、要求和内容198

15.3.2　采样位置和采样点的确定199

15.3.3　烟气状态参数的测量200

思考题与习题207

16.1　静载检测208

16.1.1　静载检测的目的208

第16章　桥梁检测208

1 6.1.2　静载检测的程序209

16.1.3 桥梁结构静载检测的方案设计210

16.1.4 桥梁桩基础静载检测214

16.2 桥梁动载检测218

16.2.1 动载试验的方法与程序218

16.2.2　桥梁结构动力响应的测试220

16.2.3　动测数据分析与评价224

16.3　桥梁施工控制与长期监测225

16.3.1 桥梁施工监控的基本概念225

16.3.2　桥梁施工监控的工作内容226

16.3.3　桥梁施工监控方法227

16.3.4　影响桥梁施工监控的因素229

16.3.5　桥梁施工监控系统230

16.3.6　桥梁结构长期监测与健康诊断技术231

思考题与习题233

第17章　钢材轧制在线检测技术235

17.1　线材和圆钢直径的在线测量235

17.1.1　在线测径仪的工作原理235

17.1.2　在线测径仪结构236

17.2.1　放射性测厚仪237

17.2　板带材厚度的在线测量237

17.2.2　激光测厚仪243

17.2.3　高频电感测厚仪246

17.2.4　超声波测厚仪247

17.2.5　差动变压器接触式冷轧薄带材厚度测量仪247

17.3　板带材宽度的在线测量248

17.4　板带材长度的在线测量249

17.4.1 激光测长仪的结构和原理249

思考题与习题251

17.4.2　激光测长仪的应用251

第18章　无损检测252

18.1　超声波检测252

18.1.1　概述252

18.1.2　超声场的特性254

18.1.3　超声波的传播255

18.1.4　超声波在介质中的传播特性257

18.1.5　超声波换能器258

18.1.6　超声波检测方法261

18.1.7　超声波探伤仪262

18.1.8　超声波检测应用实例265

18.2　涡流检测266

18.2.1 涡流探伤的特点267

18.2.2　影响涡流检测的要素268

18.3　激光全息无损检测270

18.3.1　激光全息检测的特点与原理270

18.3.2　激光全息检测方法271

18.3.3　激光全息检测的应用273

思考题与习题275

19.1.1 以带材的位置检测张力276

第19章 张力的在线检测技术276

19.1　张力的直接检测方法276

19.1.2　利用压磁式传感器检测张力277

19.1.3　利用压电式传感器检测张力278

19.2　张力的间接检测方法279

19.2.1　几种转矩传感器介绍279

19.2.2　张力的间接检测方法280

19.3　张力控制的基本方法281

19.3.1 直接张力闭环控制281

19.3.4　张力控制的几种方案282

19.3.2　张力的扰动补偿控制282

19.3.3　复合控制282

19.4　典型举例283

思考题与习题284

附录285

附录A　基本常数285

附录B　国际制词冠285

附录C　国际单位制（SI）的主要单位286

参考文献291