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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 测量不确定度13

1.3.8 数据处理的基本方法15

1.4 传感器的一般特性16

1.4.1 传感器的静态特性16

1.4.2 传感器的动态特性19

1.5 传感器的标定和校准24

1.5.1 传感器的静态标定24

1.5.2 传感器的动态标定26

思考题与习题31

第2章 电阻式传感器原理与应用33

2.1 应变式传感器33

2.1.1 金属电阻应变片的工作原理33

2.1.2 电阻应变片的特性35

2.1.3 电阻应变片的测量电路38

2.1.4 电阻应变式传感器的应用40

2.2 压阻式传感器48

2.2.1 半导体的压阻效应48

2.2.2 体型半导体电阻应变片49

2.2.3 扩散型压阻式压力传感器49

2.2.4 压阻式加速度传感器51

2.2.5 测量桥路及温度补偿51

思考题与习题52

第3章 变电抗式传感器原理与应用54

3.1 自感式传感器54

3.1.1 工作原理54

3.1.2 变气隙式自感传感器55

3.1.3 变面积式自感传感器57

3.1.4 螺线管式自感传感器57

3.1.5 自感式传感器测量电路59

3.1.6 自感式传感器应用举例63

3.2 差动变压器64

3.2.1 变隙式差动变压器64

3.2.2 螺线管式差动变压器66

3.2.3 差动变压器应用72

3.3 电涡流式传感器74

3.3.1 电涡流式传感器的工作原理74

3.3.2 电涡流式传感器的类型76

3.3.3 电涡流式传感器的应用79

3.4 电容传感器81

3.4.1 电容传感器的工作原理81

3.4.2 电容传感器的主要性能84

3.4.3 电容传感器的特点和设计要点85

3.4.4 电容传感器等效电路87

3.4.5 电容传感器测量电路87

3.4.6 电容传感器的应用91

思考题与习题96

第4章 光电式传感器原理与应用97

4.1 光电效应和光电器件97

4.1.1 光电管97

4.1.2 光电倍增管97

4.1.3 光敏电阻98

4.1.4 光敏二极管和光敏晶体管101

4.1.5 光电池104

4.1.6 光电式传感器的应用106

4.2 光电码盘107

4.2.1 工作原理107

4.2.2 码盘和码制107

4.2.3 二进制码与循环码的转换109

4.2.4 光电码盘的应用110

4.3 电荷耦合器件111

4.3.1 电荷耦合器件的结构和工作原理111

4.3.2 CCD图像传感器115

4.3.3 图像传感器的应用117

4.4 光纤传感器118

4.4.1 光导纤维的结构和导光原理118

4.4.2 光导纤维的主要参数121

4.4.3 光纤传感器的结构原理121

4.4.4 光纤传感器的分类122

4.4.5 光纤传感器的特点124

4.4.6 光纤传感器的应用124

4.5 光栅传感器127

4.5.1 光栅传感器的结构128

4.5.2 莫尔条纹形成的原理128

4.5.3 莫尔条纹技术的特点129

4.5.4 光栅的光路130

4.5.5 辨向原理131

4.5.6 细分技术131

思考题与习题134

第5章 电动势式传感器原理与应用136

5.1 磁电式传感器136

5.1.1 磁电式传感器的工作原理136

5.1.2 动圈式磁电传感器137

5.1.3 磁阻式磁电传感器137

5.1.4 磁电式传感器的动态特性138

5.2 霍尔传感器140

5.2.1 霍尔传感器的工作原理140

5.2.2 霍尔元件的结构和基本电路141

5.2.3 霍尔元件的主要特性参数142

5.2.4 霍尔元件的误差及补偿143

5.2.5 霍尔式传感器的应用145

5.3 压电式传感器146

5.3.1 压电式传感器的工作原理146

5.3.2 压电元件的等效电路及信号变换电路149

5.3.3 压电式传感器的应用153

思考题与习题155

第6章 温度检测156

6.1 概述156

6.1.1 温度的基本概念和测量方法156

6.1.2 温标157

6.2 热电阻式传感器158

6.2.1 金属热电阻158

6.2.2 半导体热敏电阻161

6.2.3 热电阻式传感器的应用165

6.3 热电偶传感器168

6.3.1 热电偶测温原理168

6.3.2 热电偶的基本定律170

6.3.3 热电偶的冷端处理和补偿171

6.3.4 标准化热电偶173

6.3.5 非标准化热电偶175

6.3.6 热电偶结构形式176

6.3.7 热电偶安装注意事项177

6.3.8 热电偶非线性补偿与应用177

6.4 非接触式测温179

6.4.1 热辐射基本定理180

6.4.2 光学高温计183

6.4.3 光电高温计184

6.4.4 辐射温度计186

6.4.5 比色温度计188

思考题与习题190

第7章 流量检测191

7.1 流量的基本概念191

7.1.1 流量测量的基本概念191

7.1.2 流量检测的方法和分类191

7.2 差压式流量计192

7.2.1 差压式流量计组成及测量原理193

7.2.2 节流装置195

7.2.3 安装注意事项198

7.3 电磁流量计199

7.3.1 电磁流量计结构与原理199

7.3.2 选用与安装注意事项201

7.4 涡轮流量计203

7.4.1 结构和工作原理203

7.4.2 特点和应用205

7.4.3 安装注意事项205

7.5 涡街流量计206

7.5.1 工作原理与结构206

7.5.2 安装使用注意事项209

7.6 超声流量计211

7.6.1 工作原理及组成211

7.6.2 选用与安装注意事项213

7.7 质量流量计215

7.7.1 直接式质量流量计215

7.7.2 间接式质量流量计221

思考题与习题222

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 氧化锆氧量分析仪232

8.3.1 工作原理232

8.3.2 氧化锆探头233

8.3.3 氧化锆氧量分析仪的应用233

8.4 红外线气体分析仪234

8.4.1 测量原理234

8.4.2 红外线气体分析仪结构236

8.4.3 红外线分析仪的应用239

8.5 气相色谱仪239

8.5.1 色谱分析方法的由来239

8.5.2 气相色谱法的分离原理240

8.5.3 定性分析和定量分析243

8.5.4 工业气相色谱仪的基本组成245

8.5.5 气相色谱仪的新发展248

思考题与习题249

第9章 自动检测的共性技术及新发展250

9.1 误差修正技术250

9.1.1 系统误差的数字修正方法250

9.1.2 随机误差的数字滤波方法253

9.1.3 动态补偿方法与实现256

9.2 MEMS技术与微型传感器259

9.2.1 MEMS技术260

9.2.2 微型传感器261

9.3 虚拟仪器266

9.3.1 定义和特点266

9.3.2 产生和分类267

9.3.3 体系结构268

9.4 无线传感器网络272

9.4.1 定义和组成272

9.4.2 特点和局限272

9.4.3 路由协议274

9.4.4 传感器的应用275

9.5 多传感器数据融合276

9.5.1 基本概念276

9.5.2 融合方法277

9.5.3 应用举例280

9.6 软测量技术282

9.6.1 辅助变量的选取282

9.6.2 测量数据的处理283

9.6.3 软测量模型的建立284

9.6.4 软仪表的在线校正285

9.6.5 软测量的工业应用285

思考题与习题286

附录A 常用铂铑10-铂热电偶（S型）E（t）分度表287

附录B 铂热电阻（Pt100型）R（t）分度表292

参考文献295