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1 绪论1

1.1传感器与检测技术的应用2

1.2传感器与检测技术的现状及发展3

1.2.1传感器与检测技术的现状3

1.2.2传感器与检测技术的发展方向4

1.3课程内容和任务5

2 传感器与检测技术的基本理论7

2.1传感器的组成及分类8

2.1.1传感器的组成8

2.1.2传感器的分类8

2.2传感器的特性10

2.2.1传感器的静态特性10

2.2.2传感器的动态特性12

2.3检测技术的基本概念19

2.3.1测量系统的组成19

2.3.2测量方法的分类20

2.3.3测量的技术性能指标21

2.4测量误差的分析21

2.4.1测量误差的表示方法22

2.4.2测量误差的性质23

本章小结23

习题24

3 无源传感器25

3.1弹性敏感元件26

3.1.1相关概念26

3.1.2弹性元件类型27

3.1.3弹性元件特性30

3.2电阻式传感器31

3.2.1电阻应变片的结构原理31

3.2.2应变式电阻传感器的测量电路33

3.2.3应变片的温度误差及补偿36

3.2.4应变式电阻传感器的应用37

3.3电容式传感器39

3.3.1电容式传感器的分类39

3.3.2电容式传感器的工作原理40

3.3.3电容式传感器的灵敏度42

3.3.4电容式传感器的测量电路43

3.3.5电容式传感器的应用45

3.4电感式传感器45

3.4.1可变磁阻式传感器46

3.4.2变压器式传感器48

3.4.3涡流式传感器51

本章小结53

习题53

4 有源传感器55

4.1压电式传感器56

4.1.1压电效应及压电材料56

4.1.2压电式传感器的工作原理56

4.1.3压电式传感器的应用实例60

4.2霍尔传感器62

4.2.1霍尔效应和霍尔元件62

4.2.2霍尔传感器的工作原理63

4.2.3霍尔集成传感器67

4.2.4霍尔传感器的应用实例68

4.3光电池70

4.3.1光电效应及光电器件71

4.3.2光电池的结构原理及特性72

4.3.3光电池的测量电路74

4.3.4光电池的应用实例74

4.4热电偶77

4.4.1热电偶的测温原理77

4.4.2热电偶的基本定律78

4.4.3常用热电偶的种类80

4.4.4热电偶的冷端补偿方式81

4.4.5热电偶的实用测温电路83

4.4.6热电偶的应用实例84

本章小结85

习题86

5 新型传感器87

5.1光纤传感器88

5.1.1光纤结构及传输原理88

5.1.2光纤传感器的结构及分类89

5.1.3光纤传感器的应用90

5.2超声波传感器91

5.2.1超声波及其物理性质91

5.2.2超声波传感器的结构原理92

5.2.3超声波传感器的应用92

5.3红外传感器94

5.3.1红外辐射的物理基础94

5.3.2红外探测器94

5.3.3红外传感器的应用95

5.4环境传感器97

5.4.1气敏传感器97

5.4.2湿敏传感器98

5.5其他新型传感器99

5.5.1智能传感器99

5.5.2 MEMS传感器100

5.5.3仿生传感器102

本章小结103

习题103

6 传感信号的分析与处理104

6.1信号的预处理105

6.1.1传感信号的放大电路105

6.1.2调制与解调108

6.1.3滤波器109

6.2信号的数字化处理111

6.2.1信号数字化处理的基本步骤111

6.2.2采样、混叠和采样定理112

6.2.3量化和量化误差113

6.3微弱信号的相关检测法114

6.3.1自相关检测法115

6.3.2互相关检测法117

本章小结120

习题120

7 常见工程量检测122

7.1温度检测123

7.1.1常见的测温方法123

7.1.2温度测量实例124

7.2位移检测127

7.2.1常用的位移传感器127

7.2.2位移测量实例128

7.3转速检测134

7.3.1转速的测量方法134

7.3.2转速测量实例135

7.4物位检测138

7.4.1常用的物位传感器138

7.4.2物位测量实例139

本章小结141

习题141

8 现代检测系统142

8.1现代检测系统的组成与设计143

8.1.1现代检测系统的组成143

8.1.2现代检测系统的设计145

8.2多传感器信息融合技术148

8.2.1传感器信息融合的分类和结构149

8.2.2传感器信息融合的一般方法150

8.2.3传感器信息融合的应用152

8.3虚拟仪器152

8.3.1虚拟仪器的基本概念153

8.3.2虚拟仪器的构成和特点153

8.3.3虚拟仪器的开发应用155

本章小结159

习题159

9 传感检测技术应用实例160

9.1传感检测在智能楼宇中的应用161

9.2传感检测在汽车中的应用163

9.2.1应用在汽车上的各种传感器163

9.2.2在汽车中的检测技术164

9.2.3多传感器数据融合技术故障诊断方法165

9.3传感检测在自动化生产线中的应用166

9.3.1传感检测在食品加工中的应用167

9.3.2传感检测在机械加工中的应用167

9.4传感检测在机器人中的应用168

9.4.1机器人的组成及分类169

9.4.2移动机器人169

9.4.3其他机器人171

10 传感器实践指导173

10.1实验平台介绍174

10.2实验项目174

10.2.1实验1金属箔式应变片电桥性能实验174

10.2.2实验2位移特性实验177

10.2.3实验3转速测量实验179

10.2.4实验4温度测量实验180

10.2.5实验5虚拟温度计的设计182

10.3系统设计185

10.3.1智能小车系统设计185

10.3.2烤箱温度控制系统设计186

附录187

附录A 模拟试题187

附录B 模拟试题及习题参考答案190

附录C PT100分度表200

附录D 热电偶K分度表202

参考文献203