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第1章 检测技术基础1

1.1 基础知识1

1.1.1 概述1

1.1.2 检测仪表（传感器）的品质指标3

1.1.3 量值传递与仪表的校准7

1.2 测量误差与数据处理基础8

1.2.1 测量误差及其分类9

1.2.2 系统误差的消除方法12

1.2.3 随机误差及其估算14

1.2.4 测量误差的合成及最小二乘法的应用18

1.2.5 测量结果的数据处理24

1.3 智能检测系统30

1.3.1 智能检测系统中的传感器30

1.3.2 数据采集34

1.3.3 输入输出通道处理电路38

1.3.4 智能检测系统中的软件40

思考题与习题141

第2章 热敏元件、温度传感器及其应用44

2.1 热电偶44

2.1.1 热电效应44

2.1.2 热电偶的基本法则46

2.1.3 热电偶冷端温度及其补偿48

2.2 热电阻53

2.2.1 铂电阻54

2.2.2 铜热电阻54

2.2.3 其他热电阻54

2.3 热敏电阻54

2.3.1 NTC热敏电阻的温度特性55

2.3.2 NTC热敏电阻的温度系数55

2.3.3 伏安特性U＝f（I）56

2.3.4 NTC热敏电阻的安时特性57

思考题与习题257

第3章 应变式电阻传感器及应用60

3.1 应变式电阻传感器的工作原理60

3.2 测量电路62

3.2.1 直流电桥62

3.2.2 交流电桥67

3.3 应变式传感器的温度特性69

3.3.1 使应变片产生热输出的因素69

3.3.2 电阻应变片的温度补偿方法70

3.4 应变式电阻传感器的应用71

3.4.1 几种常见的弹性元件的应变值ε与外作用力F之间的关系71

3.4.2 应变式电阻传感器的应用73

思考题与习题374

第4章 电感式传感器及应用79

4.1 变磁阻式传感器79

4.1.1 工作原理79

4.1.2 输出特性80

4.1.3 测量电路82

4.1.4 变磁阻式传感器的应用83

4.2 差动变压器式传感器84

4.2.1 工作原理84

4.2.2 基本特性85

4.2.3 差动变压器式传感器测量电路86

4.2.4 差动变压式传感器的应用88

4.3 电涡流式传感器89

4.3.1 工作原理89

4.3.2 基本特性90

4.3.3 电涡流形成范围91

4.3.4 电涡流式传感器的应用92

思考题与习题494

第5章 电容式传感器及应用98

5.1 电容式传感器的工作原理和结构98

5.1.1 变极距型电容式传感器98

5.1.2 变面积型电容式传感器99

5.1.3 变介质型电容式传感器100

5.2 电容式传感器的灵敏度和非线性101

5.3 电容式传感器的信号调节电路102

5.3.1 运算放大器式电路102

5.3.2 电桥电路103

5.4 电容器式传感器的应用104

5.4.1 电容式位移传感器104

5.4.2 电容式荷重传感器105

5.4.3 电容式压力传感器105

思考题与习题5106

第6章 压电传感器及应用111

6.1 压电效应111

6.1.1 压电材料的主要特性参数111

6.1.2 压电晶体的压电效应112

6.1.3 压电陶瓷的压电效应113

6.2 压电方程114

6.2.1 电场为零114

6.2.2 应力为零115

6.3 电荷放大器115

6.3.1 电荷放大器的输出电压115

6.3.2 实际电荷放大器的运算误差117

6.3.3 电荷放大器的下限截止频率117

6.3.4 电荷放大器的噪声及漂移特性118

6.4 压电传感器的应用120

6.4.1 压电水下声学接收换能器——水听器120

6.4.2 压电式加速度传感器122

6.4.3 压电式压力传感器125

思考题与习题6126

第7章 光电与光纤传感器及应用129

7.1 光电效应129

7.1.1 外光电效应129

7.1.2 内光电效应129

7.2 光敏电阻130

7.2.1 光敏电阻的原理和结构130

7.2.2 光敏电阻的主要参数和基本特性131

7.2.3 光敏电阻与负载的匹配133

7.3 光电池134

7.3.1 光电池的结构原理135

7.3.2 基本特性136

7.3.3 光电池的转换效率及最佳负载匹配137

7.4 光敏二极管和光敏三极管138

7.4.1 光敏管的结构和工作原理138

7.4.2 光敏管的基本特性139

7.4.3 光敏晶体电路的分析方法141

7.5 光电传感器的类型及应用142

7.5.1 光电传感器的类型142

7.5.2 应用143

7.6 光纤传感器146

7.6.1 光导纤维导光的基本原理147

7.6.2 光纤传感器及其应用149

思考题与习题7153

第8章 集成化与数字化传感器及其应用155

8.1 集成传感器155

8.1.1 概述155

8.1.2 集成压阻式传感器156

8.1.3 集成霍尔式传感器159

8.2 数字传感器173

8.2.1 概述173

8.2.2 振弦式传感器173

8.2.3 压电式谐振传感器176

8.2.4 光栅传感器及应用177

思考题与习题8183

第9章 超声波传感器186

9.1 超声波传感器的工作原理186

9.1.1 超声波的激发186

9.1.2 超声波的接收186

9.2 超声波传感器的性能指标186

9.3 超声波的特性187

9.3.1 声场特性188

9.3.2 传播特性189

9.4 超声波传感器的应用190

9.4.1 超声波测距190

9.4.2 超声波测流速192

9.4.3 超声波探伤193

思考题与习题9197

第10章 激光与红外传感器198

10.1 概述198

10.1.1 激光传感器的基本概念198

10.1.2 红外传感器基本概念199

10.2 激光传感器的主要应用200

10.2.1 激光测长200

10.2.2 激光测距201

10.2.3 激光测振201

10.2.4 激光测速201

10.2.5 激光传感器在工程机械中的应用201

10.3 红外传感器的主要应用205

10.3.1 红外测温仪206

10.3.2 红外线气体分析仪206

10.3.3 红外传感器在汽车改造技术中的应用208

10.3.4 反射式红外传感器在智能型节水系统中的应用208

思考题与习题10209

第11章 气体传感器210

11.1 概述210

11.1.1 气体传感器的分类和工作原理210

11.1.2 几种常见气体的传感器211

11.2 相关应用214

11.2.1 气体传感器在潜水中的应用214

11.2.2 气体传感器在瓦斯检测中的应用215

11.2.3 气体传感器在多参数气体检测仪中的应用215

11.2.4 矿用气体传感器校验装置216

11.2.5 电化学气体传感器在烟气监测中的应用217

11.2.6 QCM气体传感器在安全检测中的应用218

11.2.7 气体传感器的其他应用219

思考题与习题11220

第12章 视觉传感器221

12.1 视觉检测技术221

12.1.1 机器视觉的发展221

12.1.2 视觉检测的应用分类221

12.1.3 视觉检测的特点222

12.2 视觉传感器的硬件组成223

12.2.1 照明系统223

12.2.2 光学镜头225

12.2.3 摄像机227

12.2.4 图像处理器228

12.3 视觉传感器的工作原理228

12.3.1 视觉传感的成像模型228

12.3.2 视觉传感的图像处理232

12.4 视觉传感器的应用234

12.4.1 单目视觉传感系统234

12.4.2 双目视觉传感系统235

思考题与习题12236

第13章 微机电系统237

13.1 概述237

13.1.1 MEMS简介237

13.1.2 MEMS现状及发展239

13.2 MEMS在军事航天领域的应用242

13.2.1 MEMS技术在军事领域的应用242

13.2.2 MEMS技术在航空航天领域的应用246

13.3 MEMS技术在民用领域的应用247

13.3.1 MEMS技术在汽车产业的应用248

13.3.2 MEMS技术在生物医学中的应用250

13.3.3 MEMS传感器实例——基于MEMS加速度传感器ADXL311的倾角仪设计252

思考题与习题13254

第14章 传感器网络255

14.1 传感器的网络化255

14.1.1 传感器网络的概念255

14.1.2 传感器网络的发展255

14.2 多传感器信息融合256

14.2.1 多传感器信息融合的必要性257

14.2.2 多传感器信息的融合的层次模型258

14.2.3 多传感器信息融合的结构模型259

14.2.4 多传感器信息融合算法260

14.3 无线传感器网络262

14.3.1 无线传感器网络的体系结构263

14.3.2 无线传感器网络的特点265

14.3.3 无线传感器网络关键技术267

14.3.4 无线传感器网络的应用270

思考题与习题14272

参考文献273