本书主要介绍了常用传感器的工作原理、基本结构及相应的测量电路,并介绍了大量的应用实例。在取材上,强调理论够用、实用性和先进性,突出基本技能的培养,加强了实验的内容。本书内容主要包括:检测技术的一般概念和测量方法、误差分析;电阻式、变磁阻式、电容式、热电式、霍尔式、光电式及压电式等常用传感器;新型的光纤传感器;数字式传感器、智能传感器和过程控制参数检测及检测装置的信号处理技术。
本次修订后,既保持原教材的特色、精选理论教学内容,适用够用,又**突出,各章增加例题、习题和习题解答,以便更方便、更好地为教学服务。
自动检测与转换技术(第3版)_苏家健 主编_电子工业出版社_

本书是在“淡化理论,够用为度,培养技能,重在运用,能力本位”的教学改革的指导思想下,对前2版的不足之处进行修改的情况下编写而成的。本书第3版在保持第2版的基本结构、基本内容不变的前提下,跟踪自动检测和传感器的新发展、新动向、新技术,对全书的内容做了调整和补充,使本书第3版内容更加翔实,编排更加合理,实例更加丰富,更有利于教学的组织及学生的自学阅读。
本书针对高职的特点,以岗位核心能力为目标,精选内容,力图使学生通过对本课程的学习,能掌握生产一线技术人员和运行人员必须具备的传感器和检测技术的基本知识和应用、操作技能。
本书于2013年被上海市教委列为高职市级精品课程,并建立了相应的网站,网址是wwwauroracollegecn。
本书的主要特点如下。
(1)更加注重理论适度够用,注重实例介绍,压缩大量的理论推导,突出教材的实用性。
(2)增加传感器的应用实例,特别是日常生活中的应用。
(3)在取材方面,既考虑了传感器和检测技术的数字化发展趋势和新技术的应用,又考虑高职学生的学习基础和特点,使本书既有一定的深度,又有一定的广度。
本书各章具有一定的独立性,在教学中,教师可以根据专业的方向和特点选用不同的章节。本书参考学时为48~80学时。其他有关专业(如教控、汽车等专业)可根据需要选用不同的章节,安排课时。
本书共有14章。第1章介绍检测技术的基本知识,第2~8章介绍各种常用的传感器,如电阻应变片、热电阻、气敏电阻、湿敏电阻、电感式、电容式、热电偶、压电式、光电式各种传感器,第9章介绍光纤传感器,第10章介绍过程参数的控制,第11章介绍检测装置的信号处理及接口技术,第12章介绍自动检测技术的综合应用,第13章介绍数字式传感器技术,第14章介绍自动检测技术的新发展。
本书由上海震旦职业学院苏家健任主编,上海震旦职业学院徐文文、上海不二越精密轴承有限公司张磊任副主编。
其中,徐文文编写了第2、3、4、6、9、10、11章及附录A,张磊编写了第12、13、14章,苏家健编写了第1、5、7、8章并统稿。
本书可作为高职高专工业生产自动化技术、电气自动化技术、应用电子技术、机电一体化技术、计算机控制技术及相近专业的教材,也可作为相关专业技术人员的参考书。
本书在编写过程中,参阅了许多专家的著作、论文和教材,还得到电子工业出版社和同行的大力支持,在此表示衷心的感谢。
由于编者的水平有限,对于在本版中存在的错误和不妥之处,恳请广大读者批评指正。
编者

第1章检测技术的基础知识
1.1测量的基本概念
1.1.1测量
1.1.2测量方法
1.2测量误差及其分���
1.2.1测量误差及其表示方法
1.2.2测量误差的分类
1.3测量误差的分析与处理
1.3.1随机误差的统计特性
1.3.2粗大误差
1.3.3系统误差
1.3.4直接测量数据的误差分析
1.4传感器及其基本特性
1.4.1传感器的定义及组成
1.4.2传感器的分类
1.4.3传感器的基本特性
1.4.4传感器技术的发展趋势
1.5弹性敏感元件
1.5.1弹性敏感材料的弹性特性
1.5.2弹性敏感元件的材料及其基本
要求
1.5.3弹性敏感元件的变换原理
小结
思考与练习
第2章电阻式传感器
2.1电位器式传感器
2.1.1线性电位器
2.1.2电位器式传感器的应用
2.2电阻应变式传感器
2.2.1电阻应变片的种类与结构
2.2.2电阻的应变效应
2.2.3应变片测试原理
2.2.4测量电路
2.3电阻应变式传感器的应用
2.4压阻式传感器
2.4.1压阻效应与压阻系数
2.4.2测量原理
2.4.3温度补偿
2.4.4压阻式传感器的应用
2.5气敏电阻传感器
2.6湿敏电阻传感器
小结
思考与练习
第3章变磁阻式传感器
3.1自感式传感器
3.1.1基本自感式传感器
3.1.2差动变间隙式传感器
3.1.3螺管型自感式传感器
3.1.4测量电路
3.2变压器式传感器
3.2.1螺线管式差动变压器
3.2.2测量电路
3.3电涡流式传感器
3.3.1电涡流式传感器的工作原理
3.3.2电涡流式传感器种类
3.3.3测量电路
3.4变磁阻式传感器的应用
3.4.1自感式传感器的应用
3.4.2变压器式传感器的应用
3.4.3电涡流式传感器的应用
小结
思考与练习
第4章电容式传感器
4.1电容式传感器的工作原理
4.1.1变面积式电容传感器
4.1.2变间隙式电容传感器
4.1.3变介电常数式电容传感器
4.2测量电路
4.2.1调幅型电路
4.2.2差动脉冲宽度调制电路
4.2.3调频型电路
4.3电容式传感器的应用
小结
思考与练习
第5章热电偶传感器
5.1热电偶工作原理
5.1.1热电偶工作原理
5.1.2热电偶的基本定律
5.2热电偶的材料、结构及种类
5.2.1热电偶材料
5.2.2热电偶结构
5.2.3热电偶种类及分度表
5.3热电偶的冷端补偿
5.4热电偶测温线路
5.5热电阻
5.5.1金属热电阻
5.5.2半导体热敏电阻
5.5.3集成温度传感器
小结
思考与练习
第6章光电式传感器
6.1光电效应及光电器件
6.1.1光电效应
6.1.2光电管
6.1.3光敏电阻
6.1.4光敏晶体管
6.1.5光电池
6.2红外传感器
6.2.1红外辐射
6.2.2红外探测器
6.3光电式传感器应用举例
6.3.1光敏电阻传感器的应用
6.3.2光敏晶体管的应用
6.3.3光电池的应用
6.3.4红外测温仪
6.4光电开关和光电断续器
6.4.1光电开关
6.4.2光电断续器
6.5CCD图像传感器及应用
6.5.1CCD图像传感器的工作原理
6.5.2CCD图像传感器的分类
6.5.3CCD图像传感器的应用
小结
思考与练习
第7章霍尔传感器
7.1霍尔元件工作原理
7.2霍尔元件的基本结构和主要特性参数
7.2.1基本结构
7.2.2主要特性参数
7.3霍尔元件的测量电路及补偿
7.3.1基本测量电路
7.3.2温度误差的补偿
7.3.3不等位电势的补偿
7.4霍尔集成电路
7.5霍尔传感器的应用
小结
思考与练习
第8章压电式传感器
8.1压电效应
8.1.1石英晶体的压电效应
8.1.2石英晶体
8.1.3压电陶瓷的压电效应
8.1.4压电陶瓷
8.2压电材料
8.3压电式传感器测量电路
8.3.1压电器件的串联与并联
8.3.2压电式传感器的等效电路
8.3.3压电式传感器的测量电路
8.4压电式传感器应用举例
小结
思考与练习
第9章光纤传感器
9.1光纤传感器的原理、结构及种类
9.1.1光纤传感器的原理
9.1.2光纤的结构
9.1.3光纤的种类
9.2光的传输原理
9.2.1光的全反射定律
9.2.2光纤的传光原理
9.3光纤传感器的类型
9.3.1光纤传感器的分类
9.3.2功能型和非功能型光纤传感器
9.3.3光纤传感器的主要部件
9.4功能型光纤传感器
9.4.1相位调制型光纤传感器
9.4.2光强调制型光纤传感器
9.5非功能型光纤传感器
9.5.1遮断光路的光强调制型光纤
传感器
9.5.2改变光纤相对位置的光强调
制型光纤传感器
9.6光纤传感器的应用
9.6.1光纤微位移测量传感器
9.6.2光纤流量传感器
9.6.3光纤图像传感器
小结
思考与练习
第10章过程参数的控制
10.1压力测量
10.1.1弹簧管压力表
10.1.2压力、差压变送器的基本原理
10.2液位测量
10.2.1浮力式液位仪表
10.2.2光纤液位计
10.2.3静压式液位计
10.2.4电阻式液位计
10.3流量测量
10.3.1容积式流量传感器
10.3.2差压式流量传感器
10.3.3速度式流量传感器
10.3.4流体阻力式流量传感器
小结
思考与练习
第11章检测装置的信号处理及接口技术
11.1信号的放大与隔离技术
11.1.1运算放大器
11.1.2测量放大器
11.1.3隔离放大器
11.1.4程控测量放大器PGA
11.2信号变换技术
11.2.10~10mA的电压/电流变换
(V/I变换)
11.2.24~20mA的电压/电流变换
(V/I变换)
11.3过程输入通道
11.3.1模拟量输入通道
11.3.2A/D转换器及其与单片机的
接口
11.4信号的非线性补偿技术
11.4.1线性化处理方法
11.4.2利用微机进行非线性化处理
小结
思考与练习
第12章自动检测技术的综合应用
12.1传感器的选用原则
12.2综合应用举例
12.2.1高炉炼铁自动检测与控制
12.2.2蒸馏塔自动检测与控制
12.2.3传感器在汽车中的应用
12.2.4传感器在空气污染监测中的
应用
12.2.5IC卡智能水表的应用
12.2.6传感器在全自动洗衣机中的
应用
12.2.7传感器在电冰箱中的应用
12.2.8传感器在空调器中的应用
12.2.9传感器在厨具中的应用23212.2.10传感器在燃气热水器中的
应用
12.2.11传感器在家用吸尘器中的
应用
12.2.12家用电器中常用的部分国
产热敏电阻
小结
思考与练习
第13章数字式传感器技术
13.1光栅传感器
13.1.1光栅的基本知识
13.1.2莫尔条纹及其测量原理
13.1.3光栅测量系统
13.1.4光栅测量系统的应用
13.2磁栅传感器
13.2.1磁栅及其分类
13.2.2磁头及其结构
13.2.3信号处理方式
13.2.4磁栅传感器的应用
13.3数字编码器
13.3.1接触式码盘编码器
13.3.2光电式编码器
13.3.3光电编码传感器的应用
13.4感应同步器
13.4.1感应同步器的结构
13.4.2感应同步器的工作原理
13.4.3数字位置测量系统
小结
习题与思考题
第14章自动检测技术的新发展
14.1智能传感器
14.1.1智能传感器发展的历史背景
14.1.2智能传感器的功能与特点
14.1.3智能传感器实现的途径
14.2虚拟仪器
14.2.1虚拟仪器的定义
14.2.2虚拟仪器的应用
14.2.3虚拟仪器的特点
14.2.4虚拟仪器的产生
14.2.5虚拟仪器的分类
14.2.6虚拟仪器的体系结构
14.2.7虚拟仪器的发展趋势
14.3微型传感器
14.3.1微机电系统(MEMS)
14.3.2微型传感器
14.4网络传感器
14.4.1基于现场总线技术的网络化
测控系统
14.4.2面向Internet网络测控系统
14.4.3网络化检测仪器与系统实例
14.4.4无线传感器网络化测控系统
14.5多传感器数据融合
14.5.1工作原理
14.5.2多传感器数据融合的意义
14.5.3融合方法
14.5.4多传感器信息融合的实例
14.6软测量技术
小结
思考与习题
附录A思考与练习部分答案
参考文献