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第1章　概论1

1.1　检测技术1

1.1.1　检测技术的定义1

1.1.2　检测系统的基本结构1

1.2　传感器调理电路2

1.3　传感器调理电路设计的理论基础3

1.3.1　信号放大电路3

1.3.2　信号处理电路3

1.3.3　调制与解调电路4

1.3.4　检测仪表非线性特性的线性化4

1.3.5　检测微弱信号的方法4

1.3.6　抗干扰技术5

1.3.7　可靠性设计和预计5

1.3.8　调理电路仿真5

1.4　检测技术的发展方向6

习题与思考题7

第2章　信号放大电路8

2.1　小信号放大器的设计8

2.1.1　小信号交流放大器的设计8

2.1.2　线性集成运算放大器的设计19

2.1.3　实用参考电路29

2.2　数据放大器的设计32

2.2.1　数据放大器的静态特性指标32

2.2.2　数据放大器的动态特性指标33

2.2.3　集成运放对称组装式数据放大器35

2.2.4　动态校零数据放大器38

2.2.5　实用参考电路40

2.3　低漂移直流放大器的设计41

2.3.1　单管直流放大器温度漂移的计算41

2.3.2　差动放大器温度漂移的计算44

2.3.3　双通道放大器电路49

2.3.4　低漂移直流放大器制作工艺51

2.3.5　实用参考电路52

2.4　高输入阻抗放大器的设计58

2.4.1 自举反馈型高输入阻抗放大器58

2.4.2　高输入阻抗放大器的计算62

2.4.3　高输入阻抗放大器的信号保护65

2.4.4　高输入阻抗放大器的制作装配工艺66

2.4.5　实用参考电路66

2.5　电荷放大器的设计69

2.5.1　电荷放大器原理69

2.5.2　电荷放大器特性70

2.5.3　电荷放大器单元电路分析74

2.5.4　电荷放大器的设计方法78

2.6　光电转换放大电路80

2.6.1　真空光电管测量电路81

2.6.2　光电倍增管测量电路81

2.6.3　半导体光电检测器件光电转换放大电路83

2.7　低噪声放大器设计93

2.7.1　噪声的基本知识93

2.7.2　噪声电路的计算95

2.7.3　信噪比与噪声系数96

2.7.4　前置放大器的噪声模型98

2.7.5　一些常用电路的等效输入噪声99

2.7.6　低噪声电路设计原则101

习题与思考题105

第3章　信号处理电路109

3.1　有源滤波器的设计109

3.1.1　有源滤波器的分类和基本参数109

3.1.2　组成有源滤波器的基本方法112

3.1.3　有源滤波器的设计步骤114

3.1.4　集成有源滤波器120

3.2　常用特征值检测电路122

3.2.1　绝对值检测电路123

3.2.2　峰值检测电路126

3.2.3　真有效值检测电路129

3.3　采样／保持电路133

3.3.1 电路原理133

3.3.2　模拟开关135

3.3.3　采样／保持实用电路137

3.4　常用的信号转换电路139

3.4.1　电压比较电路139

3.4.2　电压／频率转换电路143

3.4.3　电压／电流转换电路147

习题与思考题151

第4章　调制与解调电路154

4.1　振幅调制与解调电路154

4.1.1　调幅原理与方法154

4.1.2　调幅波的解调157

4.2　频率调制与解调电路162

4.2.1　调频原理与方法162

4.2.2　调频波的解调164

4.3　相位调制与解调电路167

4.3.1　调相原理与方法167

4.3.2　调相波的解调169

4.4　脉冲调制式测量电路171

4.4.1　脉冲调制原理与方法171

4.4.2　脉冲调制信号的解调173

习题与思考题174

第5章　仪表非线性特性的线性化176

5.1　仪表组成环节的非线性176

5.1.1　指数曲线型非线性特性176

5.1.2　有理代数函数型非线性特性178

5.2　经典非线性特性的补偿方法180

5.2.1　开环式非线性补偿法180

5.2.2　闭环式非线性补偿法182

5.2.3　最佳参数选择法185

5.2.4　差动补偿法186

5.2.5　数字控制分段校正法187

5.3　线性化电路的设计190

5.4　智能传感器中非线性特性的补偿方法193

5.4.1　查表法194

5.4.2　最小二乘曲线拟合法195

5.4.3　函数链神经网络法195

习题与思考题196

第6章　检测微弱信号的一般方法198

6.1　微弱信号检测的基本概念198

6.1.1　微弱信号检测概述198

6.1.2　微弱信号检测的基本方法199

6.1.3　微弱信号检测的发展趋势200

6.2　常用的微弱信号检测方法200

6.2.1　窄带滤波法200

6.2.2　锁定放大法201

6.2.3　取样积分法202

6.2.4　相关分析法207

6.3　弱离散信号的检测209

6.3.1　离散信号检测的特点209

6.3.2　光子计数器的基本原理210

6.3.3　光子计数器应用举例212

6.4　微弱并行检测技术214

6.4.1　微弱并行检测技术概述214

6.4.2　光学多道分析仪的原理215

6.4.3　光学多道分析仪应用举例216

习题与思考题218

第7章　抗干扰技术219

7.1　干扰的来源219

7.1.1　外部干扰219

7.1.2 内部干扰220

7.2　干扰的传输途径220

7.2.1 电场耦合220

7.2.2　磁场耦合（互感性耦合）222

7.2.3　漏电流效应223

7.2.4　共阻抗耦合224

7.3　差模干扰与共模干扰225

7.3.1　概述225

7.3.2　差模干扰226

7.3.3　共模干扰227

7.4　抗干扰技术229

7.4.1　滤波技术229

7.4.2　屏蔽技术232

7.4.3　隔离技术236

7.4.4　去耦电路240

7.4.5　接地技术243

7.4.6　浮空（浮置、浮接）技术251

7.4.7　静电放电干扰252

7.4.8　漏电干扰的防止措施253

习题与思考题254

第8章　传感器调理电路的可靠性设计255

8.1　概述255

8.2　举例电路简介255

8.2.1　调理电路的功能255

8.2.2　电路介绍256

8.2.3　电路中的元器件260

8.3　调理电路的可靠性设计262

8.3.1　原理设计的可靠性措施262

8.3.2　元器件选型及应用的可靠性措施265

8.3.3　印刷电路板设计的可靠性措施266

8.4　调理电路的可靠性预计267

8.4.1　有关的基本概念268

8.4.2　可靠性预计方法268

8.4.3　可靠性的预计269

8.4.4　可靠性预计的结果275

8.4.5　可靠性预计的结论275

8.4.6　可靠性预计的注意事项276

习题与思考题276

第9章　传感器调理电路的仿真277

9.1　电路的计算机仿真277

9.1.1　电路仿真的基本概念277

9.1.2　电路仿真软件OrCAD介绍278

9.1.3 电路仿真软件OrCAD/PSpice的仿真功能278

9.1.4　使用OrCAD/PSpice进行电路仿真的步骤280

9.1.5　电路的仿真实例283

9.1.6　电路仿真过程284

9.1.7　仿真结果分析296

9.2　印刷电路板的热分析296

9.2.1　热分析的目的与方法297

9.2.2　BETAsoft-Board软件的特点297

9.2.3　印刷电路板的热分析方法299

9.3　印刷电路板的热测试303

9.3.1　热测试的目的与方法303

9.3.2　印刷电路板的热测试步骤303

9.3.3　热测试的结果与改进措施304

习题与思考题306

第10章　传感器调理电路实例分析307

10.1　航空发动机磨损在线监测仪电路307

10.1.1　监测的理论基础308

10.1.2　监测系统的组成309

10.1.3　能谱的数据处理311

10.1.4　实验结果314

10.1.5　结论316

10.2　基于磁致伸缩机理的航空燃油液位测量仪电路316

10.2.1　磁致伸缩效应317

10.2.2　磁致伸缩液位传感器测量机理318

10.2.3　磁致伸缩液位测量系统319

10.2.4　液位测量系统实验326

10.2.5　结论328

10.3　高精度航空燃油密度实时测量仪电路329

10.3.1　测量的机理329

10.3.2　测量系统的构成330

10.3.3　测量系统对飞机燃油密度的测量333

10.3.4　提高航空燃油密度测量精度的方法336

10.3.5　结论340

10.4　航空数字人感系统电路340

10.4.1　人感系统的组成340

10.4.2　人感系统的工作原理341

10.4.3　人感系统的仿真342

10.4.4　传感器调理电路343

10.4.5　直流电机驱动电路346

10.4.6　保护电路347

10.4.7　人感系统软件348

10.4.8　结论349

10.5　基于压电传感器阵列的结构健康监测仪电路349

10.5.1　压电传感器进行结构损伤检测的机理350

10.5.2　基于压电传感器阵列的健康监测仪总体方案351

10.5.3　压电传感器的布局352

10.5.4　监测仪调理电路353

10.5.5　实验及结果356

10.5.6　结论359

10.6　航空标定转台的角速度波动检测仪电路359

10.6.1　角速度波动技术研究的内容360

10.6.2　检测仪的组成360

10.6.3　系统的软件组成367

10.6.4　系统联调367

10.7　转速标准装置电路370

10.7.1　无刷直流电机转速控制原理370

10.7.2　电机锁相控制371

10.7.3　转速标准装置的组成及工作原理372

10.7.4　频率量测量方法377

10.7.5　标定实验及分析378

10.7.6　结论380

10.8　航空电力设备中高精度直流大电流测试仪电路380

10.8.1　测试仪的组成381

10.8.2 巨磁电阻传感器环节的设计与调试382

10.8.3　数据采集和数据处理模块的设计与调试385

10.8.4　测试仪的误差分析与补偿386

10.9　VXI总线仪器自动计量校准方法389

10.9.1　VXI仪器校准的方法390

10.9.2　VXI仪器的校准391

10.9.3　E1418A模块校准举例393

10.9.4　VXI仪器校准的发展趋势399

10.10　二氧化碳分压传感器调理电路400

10.10.1　测量机理400

10.10.2　传感器的组成401

10.10.3　关键技术403

10.10.4　传感器性能408

10.10.5　结论410

10.11　卫星推进系统通道流量测试仪电路410

10.11.1　测试仪的组成411

10.11.2　气体流量探头的组成及原理411

10.11.3　气体流量探头数学模型的建立414

10.11.4　气体流量探头的试验数据处理415

10.11.5　数据采集与处理系统415

10.12　制造火箭推进剂的混合机桨叶安全状况实时测试仪电路416

10.12.1　测试仪的组成417

10.12.2　测试系统关键环节的设计与调试418

10.12.3　测试仪的标定421

10.12.4　测试仪现场实测结果分析423

10.13　光纤pH值实时监测仪电路424

10.13.1　单光路的光电转换与放大电路424

10.13.2　双光路的光电转换与放大电路426

10.13.3　结论429

10.14　高精度光纤静位移传感器调理电路429

10.14.1　高精度光纤位移传感器430

10.14.2　前置放大器的设计与调试430

10.14.3　有源滤波器434

10.14.4　A/D转换器435

10.14.5　结论436

10.15　安全火花型集成电路温度变送器电路436

10.15.1　主要技术指标436

10.15.2　工作原理436

10.15.3　系统试验440

10.15.4　结论441

10.16　电子式差定温探测器电路441

10.16.1　探测器的工作原理442

10.16.2　电桥参数选定443

10.16.3　具体算例446

10.17　光电感烟火灾探测器调理电路及信号的远距离传输449

10.17.1　光电感烟火灾探测器的工作原理449

10.17.2　光电感烟火灾探测器的调理电路设计450

10.17.3　火灾自动报警系统中信号的远距离传输454

10.18　电阻率测井仪电路459

10.18.1　测井仪测量原理459

10.18.2　测井仪电路设计460

10.18.3　结论462

10.19　光纤布拉格光栅用于太阳能帆板模型的振动监测462

10.19.1　光纤布拉格光栅的传感原理463

10.19.2　光纤布拉格光栅传感模型分析464

10.19.3　太阳能帆板模型振动监测系统的组成466

10.19.4　光纤光栅解调系统466

10.19.5　光纤布拉格光栅的标定及温度补偿469

10.19.6　太阳能帆板振动监测系统实验及结果分析471

10.20　无创呼吸末二氧化碳监测仪电路474

10.20.1　无创呼吸末二氧化碳监测仪的组成475

10.20.2　传感器组件的工作原理476

10.20.3　调理电路的设计476

10.20.4　结论483

10.21　无创血流动力监测仪电路484

10.21.1　胸腔阻抗法基本原理484

10.21.2　监测仪的组成486

10.21.3　阻抗测量电路487

10.21.4　心电信号放大电路495

10.21.5　A/D转换电路498

10.21.6　单片机控制电路498

10.21.7　光电隔离通信电路499

10.21.8　结论500

10.22　人工电子耳蜗系统电路500

10.22.1　电子耳蜗系统的组成501

10.22.2　系统关键环节的设计与调试502

10.22.3　人工耳蜗系统的联调506

10.22.4　结论507

10.23　用于高压输电线路的组合式电流／电压测试仪电路508

10.23.1　测试仪电路的组成508

10.23.2　测试仪电路关键环节的设计与调试509

10.23.3　测试仪电路的认证513

10.23.4　结论514

10.24　钻孔倾斜度测量仪电路514

10.24.1　测量仪原理515

10.24.2　加速度计电路设计516

10.24.3　磁阻传感器电路设计517

10.24.4　结论520

参考文献521