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绪论1

第1章 检测技术的基本知识7

任务一 传感器的认知8

任务二 测量误差的分析及处理10

1.1 测量方法10

1.1.1 测量的概念10

1.1.2 测量的分类方法11

1.2 误差的概念12

1.2.1 测量误差的定义及表示法12

1.2.2 测量误差的分类15

1.3 测量误差的处理方法15

1.3.1 系统误差的分析与处理15

1.3.2 随机误差的分析与处理18

1.3.3 粗大误差的分析与处理20

1.4 检测系统的基本特性21

1.4.1 静态特性21

1.4.2 动态特性24

1.5 传感器的选用原则25

1.5.1 传感器应用中的基本要求25

1.5.2 传感器的选用25

本章小结26

思考与练习26

第2章 电阻式传感器29

任务 电子台秤的重量检测30

2.1 应变式传感器31

2.1.1 弹性敏感元件31

2.1.2 电阻应变式传感器33

2.1.3 测量电路37

2.2 压阻式传感器39

2.2.1 压阻式压力传感器的工作原理与结构39

2.2.2 压阻式压力传感器的特点40

2.3 电阻式传感器的应用41

本章小结43

思考与练习43

第3章 电感式传感器45

任务一 轴承滚柱直径检测46

3.1 自感式传感器47

3.1.1 自感式电感传感器的结构及工作原理47

3.1.2 自感式传感器的测量转换电路51

3.2 差动变压器53

3.2.1 差动变压器的组成及工作原理54

3.2.2 零点残余电压54

3.2.3 差动变压器的测量电路55

3.2.4 电感式传感器的应用57

任务二 转速检测59

3.3 电涡流式传感器61

3.3.1 电涡流式传感器的结构形式61

3.3.2 工作原理62

3.3.3 转换电路63

3.3.4 电涡流式传感器的应用65

本章小结69

思考与练习69

第4章 电容式传感器71

任务 液位检测72

4.1 电容式传感器的结构及工作原理73

4.1.1 结构73

4.1.2 工作原理74

4.2 电容式传感器的类型及特性74

4.2.1 变极距型电容式传感器74

4.2.2 变面积型电容式传感器75

4.2.3 变介电常数型电容式传感器76

4.3 电容式传感器的测量电路77

4.3.1 调频电路77

4.3.2 运算放大器式电路78

4.3.3 交流电桥电路78

4.3.4 脉冲宽度调制电路79

4.4 电容式传感器的应用81

4.4.1 电容式压力传感器81

4.4.2 电容式振动位移传感器82

4.4.3 电容式加速度传感器83

4.4.4 电容式荷重传感器83

4.4.5 电容式厚度传感器84

4.4.6 电容式接近开关84

4.4.7 电容式油量表85

4.4.8 电容式传声器86

4.4.9 电容式料位传感器86

本章小结87

思考与练习87

第5章 磁电式传感器89

任务一 柴油机转向机构扭矩测量90

5.1 磁电感应式传感器91

5.1.1 基本概念和工作原理91

5.1.2 变磁通式磁电感应传感器91

5.1.3 恒磁通式磁电感应传感器93

5.1.4 磁电感应式传感器的应用94

任务二 山地车的速度监测95

5.2 霍尔传感器96

5.2.1 霍尔传感器的外形和结构96

5.2.2 工作原理96

5.2.3 霍尔传感器的分类97

5.2.4 霍尔传感器应用实例98

任务三 小型镗床位移量的精确控制101

5.3 磁栅式传感器103

5.3.1 磁栅式传感器的外形103

5.3.2 磁栅103

5.3.3 磁头结构和原理104

5.3.4 磁栅式传感器的组成和测量原理106

5.3.5 磁栅式传感器的应用106

本章小结107

思考与练习107

第6章 压电式传感器109

任务 压电式金属加工切削力测量110

6.1 压电式传感器的工作原理111

6.1.1 压电效应111

6.1.2 石英晶体的压电效应112

6.1.3 压电陶瓷的压电效应114

6.2 压电材料及压电元件的结构115

6.2.1 压电材料115

6.2.2 压电元件常用的结构形式117

6.3 压电式传感器的测量电路117

6.3.1 压电式传感器的等效电路117

6.3.2 应用压电式传感器的测量电路118

6.4 压电式传感器的应用119

6.4.1 压电式加速度传感器119

6.4.2 压电式力传感器120

6.4.3 煤气灶电子点火器121

6.4.4 压电式玻璃破碎报警器121

本章小结122

思考与练习122

第7章 光电式传感器125

任务一 电机转速测量126

7.1 光电效应128

7.1.1 光电效应的概念128

7.1.2 外光电效应128

7.1.3 内光电效应129

7.2 光电器件及其特征129

7.2.1 基于外光电效应的光电器件129

7.2.2 基于内光电效应的光电器件131

任务二 油库油罐液位信号的监测137

7.3 光纤传感器138

7.3.1 光纤传感器的工作原理与分类138

7.3.2 光纤传感器的应用140

7.4 激光式传感器142

7.4.1 激光原理142

7.4.2 激光式传感器的工作原理142

7.4.3 激光式传感器的应用143

7.5 红外传感器144

7.5.1 红外辐射的基本知识144

7.5.2 红外传感器的工作原理145

7.5.3 常见红外传感器146

7.5.4 红外传感器的应用147

7.6 CCD图像传感器148

7.6.1 CCD图像传感器的基本原理148

7.6.2 CCD图像传感器的特点149

7.6.3 CCD图像传感器的分类149

7.6.4 CCD图像传感器的应用150

本章小结151

思考与练习152

第8章 热电式传感器153

任务一 工业锅炉蒸汽温度检测154

8.1 热电阻传感器155

8.1.1 热电阻的外形和结构155

8.1.2 热电阻的性能156

8.1.3 热电阻传感器的工作原理158

及测量电路158

8.1.4 热电阻式流量计159

任务二 电动机的过热保护160

8.2 热敏电阻161

8.2.1 热敏电阻的外形及结构161

8.2.2 热敏电阻的工作原理162

8.2.3 热敏电阻的分类162

8.2.4 热敏电阻传感器的应用163

任务三 热电偶测量炉温165

8.3 热电偶传感器166

8.3.1 热电偶的外形、结构、分类和特性166

8.3.2 热电偶的工作原理168

8.3.3 热电偶的基本定律171

8.3.4 热电偶的冷端补偿172

8.3.5 热电偶测温电路174

本章小结175

思考与练习176

第9章 波式和射线式传感器177

任务 超声波金属材料探伤178

9.1 超声波传感器179

9.1.1 超声波的基本概念179

9.1.2 超声波传感器的外形、结构和特性181

9.1.3 超声波传感器的工作原理与结构184

9.1.4 超声波探头及耦合技术185

9.1.5 超声波传感器的应用186

9.2 微波式传感器188

9.2.1 微波的性质与特点188

9.2.2 微波式传感器的原理及其分类188

9.2.3 微波式传感器的组成、特点及检测方法188

9.2.4 微波式传感器的应用190

9.3 射线式传感器192

9.3.1 核辐射的特性192

9.3.2 测量中常用的同位素193

9.3.3 射线式传感器的组成及工作原理193

9.3.4 射线式传感器的应用196

本章小结197

思考与练习198

第10章 数字式传感器199

任务一 加工中心位移量的检测200

10.1 光栅式传感器201

10.1.1 光栅式传感器的外形与光栅的分类及结构202

10.1.2 莫尔条纹203

10.1.3 光栅式传感器的组成204

10.1.4 光栅式传感器测量位移的原理205

10.1.5 辨向原理206

10.1.6 细分技术207

任务二 数控机床位移量检测208

10.2 光电编码器209

10.2.1 光电编码器外形图210

10.2.2 绝对式光电编码器210

10.2.3 增量式光电编码器211

10.3 感应同步器212

10.3.1 直线感应同步器的结构212

10.3.2 感应同步器的工作原理213

10.3.3 直线感应同步器的信号检测214

本章小结215

思考与练习216

第11章 检测装置的信号处理技术217

任务一 传感器信号放大电路设计218

11.1 信号放大电路218

11.1.1 测量放大器218

11.1.2 可编程增益放大器220

11.1.3 隔离放大器221

任务二 信号变换技术225

11.2 信号在传输过程中的变换技术226

11.2.1 电压／频率（V/f）变换电路226

11.2.2 电压／电流（V/I）变换电路227

11.2.3 电流／电压（I/V）变换电路227

任务三 传感器信号的线性化228

11.3 信号的非线性补偿技术229

11.3.1 硬件补偿法229

11.3.2 软件补偿法229

本章小结231

思考与练习231

第12章 检测装置的干扰抑制技术233

任务 检测装置的干扰抑制技术234

12.1 干扰的来源235

12.1.1 常见的干扰类型235

12.1.2 信噪比236

12.2 干扰的耦合方式及传输途径236

12.2.1 耦合方式237

12.2.2 传输途径239

12.3 差模干扰和共模干扰240

12.3.1 差模干扰240

12.3.2 共模干扰241

12.4 干扰抑制技术242

12.4.1 抑制干扰的方法242

12.4.2 屏蔽技术242

12.4.3 接地243

12.4.4 浮置244

12.4.5 隔离245

12.4.6 滤波246

本章小结246

思考与练习247

附录 标准化热电偶分度表248

参考文献252