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第1章 绪论1

1.1 自动检测技术概述1

1.1.1 自动检测技术的重要性1

1.1.2 自动检测系统的组成2

1.1.3 自动检测技术的发展趋势2

1.2 传感器概述3

1.2.1 传感器的定义3

1.2.2 传感器的组成3

1.2.3 传感器分类4

1.3 测量误差与数据处理4

1.3.1 测量误差的概念和分类4

1.3.2 精度5

1.3.3 测量误差的表示方法5

1.3.4 随机误差7

1.3.5 系统误差11

1.3.6 粗大误差13

1.3.7 数据处理的基本方法14

1.4 传感器的一般特性14

1.4.1 传感器的静态特性15

1.4.2 传感器的动态特性18

1.5 传感器的标定和校准22

1.5.1 传感器的静态标定22

1.5.2 传感器的动态标定24

思考题与习题29

第2章 电阻式传感器原理与应用31

2.1 应变式传感器31

2.1.1 金属电阻应变片的工作原理31

2.1.2 电阻应变片的特性33

2.1.3 电阻应变片的测量电路36

2.1.4 电阻应变式传感器的应用38

2.2 压阻式传感器46

2.2.1 半导体的压阻效应46

2.2.2 体型半导体电阻应变片47

2.2.3 扩散型压阻式压力传感器48

2.2.4 压阻式加速度传感器49

2.2.5 测量桥路及温度补偿49

思考题与习题50

第3章 变阻抗式传感器原理与应用52

3.1 自感式传感器52

3.1.1 工作原理52

3.1.2 变气隙式自感传感器53

3.1.3 变面积式自感传感器55

3.1.4 螺线管式自感传感器55

3.1.5 自感式传感器测量电路56

3.1.6 自感式传感器应用举例61

3.2 差动变压器62

3.2.1 变隙式差动变压器62

3.2.2 螺线管式差动变压器64

3.2.3 差动变压器应用70

3.3 电容传感器72

3.3.1 电容传感器的工作原理72

3.3.2 电容传感器的主要性能75

3.3.3 电容传感器的特点和设计要点76

3.3.4 电容传感器等效电路78

3.3.5 电容传感器测量电路78

3.3.6 电容传感器的应用82

3.4 电涡流式传感器87

3.4.1 电涡流式传感器的工作原理87

3.4.2 电涡流式传感器的类型90

3.4.3 电涡流式传感器的应用92

3.5 压磁式传感器94

3.5.1 基本原理94

3.5.2 压磁传感器的形式95

3.5.3 压磁传感器参数选取的基本原则98

思考题与习题99

第4章 光电式传感器原理与应用100

4.1 光电效应和光电器件100

4.1.1 光电管100

4.1.2 光电倍增管100

4.1.3 光敏电阻101

4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管104

4.1.5 光电池107

4.1.6 光电式传感器的应用109

4.2 光电码盘110

4.2.1 工作原理110

4.2.2 码盘和码制110

4.2.3 二进制码与循环码的转换112

4.2.4 光电码盘的应用113

4.3 电荷耦合器件114

4.3.1 电荷耦合器件的结构和工作原理114

4.3.2 CCD图像传感器118

4.3.3 图像传感器的应用120

4.4 光纤传感器121

4.4.1 光导纤维的结构和导光原理121

4.4.2 光导纤维的主要参数124

4.4.3 光纤传感器的结构原理124

4.4.4 光纤传感器的分类125

4.4.5 光纤传感器的特点127

4.4.6 光纤传感器的应用127

4.5 光栅传感器130

4.5.1 光栅传感器的结构131

4.5.2 莫尔条纹形成的原理131

4.5.3 莫尔条纹技术的特点132

4.5.4 光栅的光路133

4.5.5 辨向原理134

4.5.6 细分技术134

思考题与习题137

第5章 电动势式传感器原理与应用139

5.1 磁电式传感器139

5.1.1 磁电式传感器的工作原理139

5.1.2 动圈式磁电传感器140

5.1.3 磁阻式磁电传感器140

5.1.4 磁电式传感器的动态特性141

5.2 霍尔传感器143

5.2.1 霍尔传感器的工作原理143

5.2.2 霍尔元件的结构和基本电路144

5.2.3 霍尔元件的主要特性参数145

5.2.4 霍尔元件的误差及补偿146

5.2.5 霍尔式传感器的应用148

5.3 压电式传感器149

5.3.1 压电式传感器的工作原理149

5.3.2 压电元件的等效电路及信号变换电路152

5.3.3 压电式传感器应用156

思考题与习题158

第6章 温度检测160

6.1 概述160

6.1.1 温度的基本概念和测量方法160

6.1.2 温标161

6.2 热电阻式传感器162

6.2.1 金属热电阻162

6.2.2 半导体热敏电阻164

6.2.3 热电阻式传感器的应用168

6.3 热电偶传感器171

6.3.1 热电偶测温原理172

6.3.2 热电偶的基本定律173

6.3.3 热电偶的冷端处理和补偿175

6.3.4 标准化热电偶177

6.3.5 非标准化热电偶179

6.3.6 热电偶结构形式180

6.3.7 热电偶安装注意事项181

6.4 非接触式测温181

6.4.1 热辐射基本定理181

6.4.2 光学高温计184

6.4.3 光电高温计186

6.4.4 辐射温度计188

6.4.5 比色温度计190

思考题与习题191

第7章 流量检测193

7.1 流量的基本概念193

7.1.1 流量测量的基本概念193

7.1.2 流量检测的方法和分类193

7.2 差压式流量计194

7.2.1 差压式流量计组成及测量原理195

7.2.2 节流装置197

7.2.3 安装注意事项200

7.3 电磁流量计201

7.3.1 电磁流量计结构与原理201

7.3.2 选用与安装注意事项203

7.4 涡轮流量计205

7.4.1 结构和工作原理205

7.4.2 特点和应用207

7.4.3 安装注意事项207

7.5 涡街流量计208

7.5.1 工作原理与结构208

7.5.2 安装使用注意事项211

7.6 超声流量计213

7.6.1 工作原理及组成213

7.6.2 选用与安装注意事项215

7.7 质量流量计217

7.7.1 直接式质量流量计217

7.7.2 间接式质量流量计221

思考题与习题221

第8章 成分检测223

8.1 概述223

8.1.1 成分分析仪器简介223

8.1.2 成分分析仪器的分类223

8.1.3 成分分析仪器的组成224

8.1.4 成分分析仪器的主要性能指标225

8.2 热导式气体分析仪226

8.2.1 基本原理226

8.2.2 热导池（检测器）228

8.2.3 测量电路231

8.2.4 热导式气体分析仪的应用232

8.3 磁性氧量分析仪233

8.3.1 磁性氧量分析仪的物理基础233

8.3.2 磁力机械式氧量分析仪234

8.3.3 磁压式氧量分析仪236

8.4 氧化锆氧量分析仪237

8.4.1 工作原理237

8.4.2 氧化锆探头238

8.4.3 氧化锆氧量分析仪的应用239

8.5 红外线气体分析仪239

8.5.1 测量原理239

8.5.2 红外线气体分析仪结构241

8.5.3 红外线分析仪的应用243

8.6 气相色谱仪244

8.6.1 色谱分析方法的由来244

8.6.2 气相色谱法的分离原理245

8.6.3 定性分析和定量分析248

8.6.4 工业气相色谱仪的基本组成250

8.6.5 气相色谱仪的新发展253

习题和思考题254

第9章 自动检测的共性技术及新发展255

9.1 误差修正技术255

9.1.1 系统误差的数字修正方法255

9.1.2 随机误差的数字滤波方法258

9.1.3 动态补偿方法与实现262

9.2 MEMS技术与微型传感器265

9.2.1 MEMS技术265

9.2.2 微型传感器267

9.3 虚拟仪器272

9.3.1 定义和特点272

9.3.2 产生和分类272

9.3.3 体系结构273

9.4 无线传感器网络277

9.4.1 定义和组成277

9.4.2 特点和局限278

9.4.3 路由协议279

9.4.4 传感器的应用280

9.5 多传感器数据融合282

9.5.1 基本概念282

9.5.2 融合方法283

9.5.3 应用举例286

9.6 软测量技术288

9.6.1 辅助变量的选取288

9.6.2 测量数据的处理289

9.6.3 软测量模型的建立290

9.6.4 软仪表的在线校正291

9.6.5 软测量的工业应用291

思考题与习题292

附录A 常用铂铑10-铂热电偶（S型）E（t）分度表293

附录B 铂热电阻（Pt100型）R（t）分度表298

参考文献301