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第1章 绪论1

1.1 现代检测技术概述1

1.2 传感器概述2

1.2.1 传感器的概念2

1.2.2 传感器的组成3

1.2.3 传感器的分类3

1.2.4 传感器的发展趋势5

1.3 现代检测系统6

1.3.1 基本结构6

1.3.2 应用类型7

1.4 检测技术的发展趋势10

1.4.1 检测仪器与计算机技术的集成10

1.4.2 软测量技术11

1.4.3 模糊传感器12

1.5 检测理论发展展望13

第2章 检测装置基本特性15

2.1 线性检测系统概述15

2.2 检测系统的静态特性17

2.2.1 静态特性参数17

2.2.2 静态特性的性能指标18

2.2.3 检测装置的标定22

2.3 检测装置的动态特性22

2.3.1 微分方程22

2.3.2 传递函数22

2.3.3 频率（响应）特性23

2.4 不失真测量条件和装置组建23

2.4.1 输出信号的失真24

2.4.2 不失真测量的条件24

2.4.3 检测装置的组建25

2.5 检测装置基本特性测试和性能评价27

2.5.1 常见装置的数学模型27

2.5.2 静态特性的测试31

2.5.3 动态特性的测试31

思考题与习题33

第3章 电参量检测装置35

3.1 电阻式传感器35

3.1.1 电阻应变式传感器35

3.1.2 压阻式传感器42

3.1.3 热电阻式传感器45

3.1.4 光敏电阻49

3.2 电感式传感器52

3.2.1 自感式传感器52

3.2.2 互感式传感器58

3.2.3 电涡流式传感器65

3.3 电容式传感器72

3.3.1 电容式传感器结构与工作原理72

3.3.2 电容式传感器的等效电路75

3.3.3 电容式传感器的测量电路76

3.3.4 电容式传感器的应用81

思考题与习题83

第4章 电能量检测装置84

4.1 热电偶传感器84

4.1.1 热电偶测温原理84

4.1.2 热电偶的基本定律86

4.1.3 热电偶的冷端处理和补偿87

4.1.4 热电偶的实用测温电路89

4.2 压电式传感器92

4.2.1 压电式传感器的工作原理92

4.2.2 压电元件的等效电路及连接方式94

4.2.3 压电式传感器的测量电路95

4.2.4 压电式传感器的应用97

4.3 磁电式传感器98

4.3.1 磁电感应式传感器99

4.3.2 霍尔传感器102

4.4 光电池108

4.4.1 光电池的结构和工作原理108

4.4.2 光电池的基本特性109

4.4.3 光电池的应用111

思考题与习题112

第5章 数字检测装置114

5.1 角度数字编码器114

5.1.1 绝对式角度数字编码器114

5.1.2 增量式角度数字编码器116

5.2 光栅传感器117

5.2.1 光栅的结构和工作原理117

5.2.2 辨向原理与细分技术120

5.2.3 光栅传感器的应用121

5.3 感应同步器122

5.3.1 感应同步器的基本结构122

5.3.2 感应同步器工作原理123

5.3.3 信号处理方式124

5.3.4 感应同步器的应用124

5.4 磁栅式传感器126

5.4.1 磁栅式传感器工作原理126

5.4.2 信号处理及检测电路128

5.4.3 磁栅式传感器的应用129

5.5 容栅式传感器129

5.5.1 容栅式传感器结构及工作原理129

5.5.2 容栅式传感器的特点131

5.5.3 容栅式传感器信号处理方式131

5.5.4 容栅式传感器的应用133

思考题与习题133

第6章 现代检测装置135

6.1 CCD图像传感器135

6.1.1 CCD的结构及工作原理135

6.1.2 CCD图像传感器的特性参数137

6.1.3 CCD图像传感器的应用138

6.2 光纤传感器140

6.2.1 光纤140

6.2.2 光纤传感器的组成141

6.2.3 光纤传感器分类142

6.2.4 光纤传感器的工作原理143

6.2.5 光纤传感器的应用144

6.3 红外传感器146

6.3.1 工作原理146

6.3.2 红外传感器的应用148

6.4 超声波传感器149

6.4.1 超声检测的物理基础150

6.4.2 超声波传感器原理151

6.4.3 超声波传感器应用152

6.5 核辐射传感器154

6.5.1 核辐射传感器的物理基础154

6.5.2 核辐射传感器155

6.5.3 核辐射传感器的应用157

6.6 微型传感器159

6.6.1 MEMS技术与微型传感器159

6.6.2 硅电容式集成压力传感器160

6.6.3 压阻式微型流量传感器161

6.6.4 电感式微型传感器162

思考题与习题163

第7章 测量误差分析164

7.1 测量误差的基本概念164

7.1.1 测量误差及研究的意义和内容164

7.1.2 测量误差的来源165

7.1.3 主要的名词术语165

7.1.4 测量误差表示方法166

7.1.5 测量误差的分类168

7.1.6 测量不确定度与置信概率169

7.1.7 测量误差与测量不确定度的关系170

7.1.8 误差公理及测量结果的报告170

7.2 随机误差的处理171

7.2.1 随机误差的特征和概率分布171

7.2.2 算术平均值和剩余误差（残余误差）172

7.2.3 随机误差的方差和标准差173

7.2.4 测量的极限误差175

7.2.5 不等精度直接测量的数据处理176

7.3 系统误差的分析177

7.3.1 系统误差的性质及分类177

7.3.2 系统误差的判别177

7.3.3 系统误差的消除与削弱179

7.4 粗大误差的剔除180

7.4.1 莱以特准则180

7.4.2 格拉布斯准测181

7.5 误差合成与误差分配183

7.5.1 随机误差合成183

7.5.2 系统误差合成184

7.5.3 系统误差与随机误差合成184

7.5.4 误差分配185

7.6 测量不确定度评定186

7.6.1 不确定度评定步骤186

7.6.2 不确定度A类评定和B类评定186

7.6.3 合成不确定度与扩展不确定度评定189

7.6.4 测量不确定度评定应用举例190

7.7 数据处理的基本方法192

7.7.1 有效数字和数据舍入规则192

7.7.2 最小二乘法原理及应用193

7.7.3 测量数据处理举例194

思考题与习题199

第8章 测量信号调理201

8.1 信号放大201

8.1.1 仪表放大器201

8.1.2 隔离放大器203

8.1.3 可变增益放大器205

8.2 信号滤波206

8.2.1 概述206

8.2.2 RC有源滤波电路209

8.2.3 无源滤波电路218

8.3 信号变换221

8.3.1 电压-电流变换221

8.3.2 电压-频率变换223

思考题与习题226

第9章 测量信号处理227

9.1 信号的基本概念227

9.1.1 信号的描述与分类227

9.1.2 常见的连续时间信号230

9.1.3 常见的离散时间信号234

9.1.4 信号的分解与合成237

9.2 线性系统理论240

9.2.1 连续时间系统240

9.2.2 离散时间系统240

9.2.3 线性时不变系统的性质240

9.2.4 连续时间LTI系统的响应与卷积积分242

9.2.5 离散时间LTI系统的响应与卷积和244

9.3 连续时间信号的傅里叶变换245

9.3.1 周期信号的傅里叶级数分析245

9.3.2 连续时间非周期信号的频谱分析与傅里叶变换248

9.3.3 傅里叶变换的基本性质251

9.3.4 周期信号的傅里叶变换254

9.4 采样与量化255

9.4.1 采样信号的傅里叶变换255

9.4.2 采样定理258

9.4.3 量化260

9.5 离散时间信号的傅里叶变换260

9.5.1 离散傅里叶变换260

9.5.2 快速傅里叶变换262

9.5.3 基于DFT算法的频谱分析讨论262

9.5.4 离散傅里叶变换的性质263

9.6 信号的时域分析264

9.6.1 信号预处理264

9.6.2 时域波形分析267

9.6.3 时域平均268

9.6.4 相关分析269

9.6.5 概率密度函数与概率分布271

思考题与习题272

第10章 现代检测系统及应用274

10.1 虚拟仪器技术274

10.1.1 虚拟仪器概述274

10.1.2 虚拟仪器的构成275

10.1.3 虚拟仪器的软件开发平台278

10.2 现场总线仪表281

10.2.1 概述281

10.2.2 CAN总线系统283

10.2.3 FF总线系统286

10.2.4 工业以太网技术288

10.3 无线传感器网络292

10.3.1 无线传感器网络的概念292

10.3.2 ZigBee技术293

10.3.3 ZigBee技术在无线传感器网络中的应用296

10.4 检测系统的智能化和网络化技术299

10.4.1 检测技术的发展趋势299

10.4.2 智能检测系统的组成300

10.4.3 检测系统网络化技术303

思考题与习题305

参考文献307