传感器与检测技术 (2008 年度畅销榜NO.39314 )

本书是教育科学“十五”国家规划课程研究成果，针对应用型本科教育的特点，以便于学习和应用为前提，以信息的传感、转换、处理为核心，以温度、压力、物位、厚度、流量、位移、速度、磁场、气体成分、浓度及视觉等参数检测为主线，按传感器的用途分章讲述各类传感器的工作原理、结构、技术指标及使用特点。同时对传感器的特性、标定、补偿、抗干扰技术以及多传感器信息融合技术进行了讲述。
本书的编写力求系统性、实用性与先进性相结合，理论与实践相交融，既注重传统知识的讲授，又兼顾新技术、新成果的应用。
本书可作为电气工程与自动化、机械设计制造及其自动化、电子信息工程、测控技术与仪器等专业的教材，也可供其他专业学生和有关技术人员参考，或作为自学用书。

第1章 检测技术的基础知识
1.1 检测技术的基本概念
1.1.1 检测技术
1.1.2 自动检测系统
1.1.3 传感器
1.2 测量方法
1.2.1 直接测量、间接测量与联立测量
1.2.2 比较式测量
1.3 测量误差
1.3.1 误差的基本概念及表达方式
1.3.2 误差的分类与来源
1.3.3 系统误差和随机误差的表达式
1.3.4 基本误差和附加误差
1.3.5 测量误差的估计和校正
1.3.6 测量误差的合成与分配
1.4 传感器的基本特性
1.4.1 传感器的静态特性
1.4.2 传感器的动态特性
思考题与习题一
第2章 温度检测
2.1 温标及测温方法
2.1.1 温标
2.1.2 温度检测的主要方法及分类
2.2 膨胀式温度计
2.2.1 双金属温度计
2.2.2 压力式温度计
2.3 电阻式温度传感器
2.3.1 金属热电阻传感器
2.3.2 半导体热敏电阻传感器
2.4 热电偶传感器
2.4.1 热电偶测温原理
2.4.2 热电极材料及常用热电偶
2.4.3 热电偶的结构
2.4.4 热电偶冷端温度补偿
2.4，5 热电偶常用测温线路
2.5 辐射式温度传感器
2.5.1 辐射测温的物理基础
2.5.2 辐射测温方法
2.6 石英晶体测温传感器
2.7 光纤传感器
2.7.1 光纤传感原理
2.7.2 光纤温度传感器
2.8 薄膜热传感器
2.8.1 金属薄膜热电阻
2.8.2 多晶硅薄膜热电阻
2.9 集成温度传感器
2.9。1 电流输出型集成温度传感器AD590
2.9.2 集成温控开关
2.10 测温系统实例
2.10.1 高精度K型热电偶数字温度仪表
2.10.2 红外热辐射温度仪
思考题与习题二
第3章 压力检测
3.1 压力的概念及单位
3.2 应变式压力计
3.2，1 电阻应变效应
3.2.2 电阻应变片
3.2.3 电阻应变片的粘贴及温度补偿
3.2.4 转换电路
3.2.5 应变式压力传感器
3.3 薄膜应变片
3.3.1 薄膜应变片的原理
3.3.2 薄膜应变片的制作及应用
3.4 压电式压力传感器
3.4.1 压电效应
3.4.2 压电材料
3.4.3 测量电路
3.4.4 压电传感器及其特点
3.5 电容式压力传感器
3.5.1 电容式传感器的工作原理
3.5.2 差动电容传感器
3.5.3 测量电路
3.5.4 电容式压力传感器
3.6 霍尔式压力计
3.6.1 霍尔效应
3.6.2 霍尔式压力计工作原理
3.6.3 霍尔式压力计的误差及补偿
3.6.4 霍尔式压力计
3.7 电子秤
3.7.1 电子秤的原理
3.7.2 称重传感器原理
3.7.3 电子秤的应用
3.8 光纤压力传感器
3.8.1 马赫—泽德光纤压力传感器
3.8.2 偏振型光纤压力传感器
3.9 集成压敏传感器
3.9.1 硅电容式集成传感器
3.9.2 扩散硅压敏传感器
3.10 测压系统实例
3.10.1 应变式压力测量系统
3.10.2 电子扫描多点压力测量系统
思考题与习题三
第4章 物位及厚度检测
4.1 浮力式物位检测
4.1.1 恒浮力式物位检测
4.1.2 变浮力式物位检测
4.2 静压式物位检测
4.2.1 静压式物位检测原理
4.2.2 压力式液位计
4.2.3 压差式液位计
4.2.4 量程迁移
4.3 电容式物位计
4.3.1 电容式物位计工作原理
4.3.2 电容式物位传感器
4，3.3 电容式物位传感器应用举例
4.4 超声传感器与物位、厚度检测
4.4.1 超声波检测原理
4.4.2 超声传感器
4.4.3 超声传感器测物位
4.4.4 超声传感器测厚度
4.5 微波式传感器
4.5.1 微波传感器的组成、原理及分类
4.5.2 微波传感器测物位与液位
4.5.3 微波传感器测厚度
4.6 核辐射物位与厚度检测
4.6.1 放射源和探测器
4.6.2 测量电路
4.6.3 核辐射厚度计
4.6.4 核辐射液位计
4.7 电涡流传感器及厚度检测
4.7.1 涡流效应
4.7.2 高频反射式涡流传感器
4，7.3 低频透射式涡流传感器
思考题与习题四
第5章 流量检测
5.1 流量的检测方法
5.1.1 节流差压法
5.1.2 容积法
5.1.3 速度法
5.1.4 流体阻力法
5.1.5 流体振动法
5.1.6 质量流量测量
5.2 差压式流量计
5.2.1 节流装置的工作原理
5.2.2 流量方程
5.2.3 流量系数的确定
5.2.4 标准节流装置
5.2.5 取压方式
5.2.6 差压计
5.2.7 标准节流装置的安装要求
5.2.8 差压式流量计的使用
5.3 容积式流量计
5.3.1 椭圆齿轮流量计
5.3.2 腰轮流量计
5.3.3 旋转活塞式流量计
5.3.4 刮板式流量计
5.4 速度式流量计
5.4.1 叶轮式流量计
5，4.2 涡轮式流量计
5.5 振动式流量计
5.5.1 旋涡流量计
5.5.2 旋进式旋涡流量计
5.6 电磁流量计
5.6，1 电磁流量计的工作原理
5.6.2 电磁流量计的结构
5.7 超声流量计
5.7.1 时间差法测量流量
5.7.2 多普勒频移法测量流量
5.8 质量流量的测量
5.8.1 推导式质量流量测量
5.8.2 直接式质量流量测量
思考题与习题五
第6章 位移及速度检测
6.1 电感式传感器与位移检测
6.1.1 电感式传感器的工作原理及分类
6.1，2 电感式传感器的输出特性
6.1.3 差动电感传感器原理
6.1.4 电感式位移计
6.2 差动变压器
6.2.1 差动变压器的工作原理及特性
6.2.2 差动变压器位移计
6.3 电位器传感器
6.3.1 电位器传感器的基本工作原理
6.3.2 电位器传感器的输出特性
6.3.3 电位器传感器的结构
6.3.4 电位计式位移传感器
6.4 感应同步器
6.4.1 感应同步器的结构
6.4.2 感应同步器的工作原理
6.4.3 感应同步器的电气参数
6.4.4 数字位置测量系统
6.5 光栅位移测试
6.5.1 光栅的基本结构
6.5.2 光栅传感器的工作原理
6.6 码盘式传感器
6.6.1 光电码盘式传感器的工作原理
6.6。2 光电码盘介绍
6.6.3 光电码盘的应用
6.7 电涡流位移计
6.8 电容式位移传感器
6.8.1 单电极的电容式位移传感器及其应用
6.8.2 变面积差动式电容位移传感器及其应用
6.9 激光式传感器
6.9.1 激光的特性和稳频方法
6.9.2 激光干涉传感器测长原理
6.10 磁电感应式速度传感与测试
6，10.1 磁电感应式传感器工作原理及测量电路
6.10.2 磁电感应式传感器的灵敏度
6.10.3 磁电式速度传感器
6.11 光电效应及光电器件
6.11.1 外光电效应及器件
6.11.2 内光电效应及器件
6.11.3 阻挡层光电效应及器件
6.11.4 光电式转速计
6.12 测速发电机及电磁脉冲式转速计
6.12.1 测速发电机
6.12.2 电磁脉冲式转速计
思考题与习题六
第7章 磁场与成分参数检测
7.1 磁敏传感器
7.1.1 磁敏电阻
7.1.2 磁敏二极管
7.1.3 磁敏晶体管
7.2 磁场检测
7.2.1 电磁感应法测量磁场
7.2.2 磁通门磁强计测量磁场
7.2.3 霍尔效应测量磁场
7.2.4 核磁共振法测量磁场
7.3 气体成分检测
7.3.1 热导式气体分析仪
7.3.2 热磁式气体分析仪
7.3.3 红外线气体分析仪
7.4 气敏传感器
7.4.1 半导体气敏传感器
7.4.2 红外吸收式气敏传感器
7.4.3 薄膜气敏传感器
7.5 湿度和含水量的检测
7.5.1 湿度的检测
7.5.2 含水量的检测
7.6 液体浓度的检测
7.6.1 溶液的电导率与浓度的关系
7.6.2 电导检测器及测量电路
思考题与习题七
第8章 视觉检测
8.1 视觉检测技术概述
8.1.1 视觉检测及特点
8.1.2 视觉检测系统的组成
8.1.3 计算机视觉
8.2 视觉传感器
8.2.1 CCD的基本工作原理
8.2.2 CCD器件
8.2.3 光电位置传感器(PSD)
8.3 数码照相机
8.3.1 数码照相机的特点
8.3.2 数码照相机的组成原理
8.3.3 数码照相机的发展
8.4 数字图像处理基础
8.4.1 图像处理概述
8.4.2 图像数字化及图像变换
8.4.3 图像数据压缩与编码
8.4.4 图像增强与图像复原
8.4.5 数字图像分析
8.4.6 图像理解
8.5 视觉检测技术应用
8.5.1 视觉检测技术应用概述
8.5.2 机器人视觉系统
8.5.3 自动调焦系统
思考题与习题八
第9章 多传感器信息融合技术概述
9.1 信息融合的理论基础
9.1.1 信息融合的目的和意义
9.1.2 信息融合的基本原理
9.2 信息融合系统的功能模型
9.2.1 检测级融合
9.2.2 位置级融合
9.2.3 属性级融合
9.2，4 态势评估与威胁估计
9.3 多传感器目标识别的信息融合方法
9.3.1 物理模型方法
9.3.2 参数分类方法
9：3.3 基于知识的方法
9.4 多传感器目标检测基础
9.4.1 集中式目标检测
9.4.2 分布式目标检测
9.5 信息融合技术的应用
9.5.1 信息融合的民事应用领域
9.5.2 信息融合技术在军事上的应用
思考题与习题九
第10章 传感器的补偿与标定
10.1 非线，睦补偿技术
10.1.1 造成非线性的原因
10.1.2 模拟线性化
10.1.3 数字线性化
10.2 温度补偿技术
10.2.1 温度补偿原理
10.2.2 温度补偿方式
10.2.3 温度补偿方法
10.3 传感器的标定
10.3.1 传感器的静态标定
10.3.2 传感器的动态标定
思考题与习题十
第11章 抗干扰技术
11.1 干扰的类型及产生
11.1.1 干扰的类型
11.1.2 干扰的产生
11.1.3 信噪比和干扰叠加
11.2 干扰信号的耦合方式
11.2.1 静电电容耦合
11.2.2 电磁耦合
11.2.3 共阻抗耦合
11.2.4 漏电流耦合
11.2.5 电子测量装置的两种干扰
11.2.6 共模干扰抑制比
11.3 常用的抑制干扰措施
11.3.1 屏蔽技术
11.3.2 接地技术
11.3.3 浮置
11.4 其他抑制干扰措施
11.4.1 隔离
11.4.2 滤波
11.4.3 平衡电路
11.4.4 脉冲电路的噪声抑制技术
思考题与习题十一
参考文献

检测技术作为信息科学的一个重要分支，与计算机技术、自动控制技术和通信技术等一起构成了信息技术的完整学科。在人类进入信息时代的今天，人们的一切社会活动都是以信息获取与信息转换为中心的，传感器作为信息获取与信息转换的重要手段，是实现信息化的基础技术之一。“没有传感器就没有现代科学技术”的观点已为全世界所公认。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。它广泛地应用于工业、农业、国防和科研等领域，已成为工科院校大部分专业的学生必修的专业基础课。 本书涉及领域广泛，包括许多新技术、新器件在检测技术领域里的应用。全书共分11章：第1章是检测技术的基础知识；第2～8章为一些常用参数的检测，包括温度、压力、流量、物位、厚度、位移、速度、磁场、成分、视觉等参数的检测；第9章介绍了多传感器融合技术；第10、11章讲述了传感器的标定、补偿及抗干扰技术。每章后都附有一定量的思考题与习题。 本书是在充分体现应用型本科教育的特点，提高学生分析问题及解决问题能力的基础上编写的，具有以下特点： 1.精选教学内容，基本上根据我国当前工业生产及科研应用的实际，以信息的传感、转换、处理为核心，从基本物理概念入手，阐述热工量、机械量、几何量等参数的检测原理及方法。重点突出，应用性强，注重新技术、新成果的应用。 2.采用按用途分章的方法进行讲述，便于使用者对传感器类比、选型，突出了教材的实用性，且检测的参数、方法较多，应用领域广泛。 3.力求基础知识、科研新成果及发展新动向相结合，以检测系统的器件集成化、信息数字化和测试智能化为主线。 4.立足基本理论，面向应用技术，以必须、够用为尺度，以掌握概念、强化应用为重点，加强了理论知识和实际应用的统一。 本书可作为电气工程与自动化、机械设计制造及其自动化、电子信息工程、测控技术与仪器等专业的教材，也可供其他专业学生和有关技术人员参考，或作为自学用书。 本书由宋文绪、杨帆主编，其中第1、10、11章由宋文绪编写，第3、5章由张秀梅编写，第2章由赵玉刚编写，第4、6、7、8、9章由杨帆编写。与本书配套的CAI电子课件由北华大学赵玉刚、刘学庆编写制作。 本书由电子科技大学雷霖教授审阅，雷教授对本书的总体结构和内容细节等进行了全面审订，提出许多宝贵的审阅意见，在此表示衷心的感谢。 本书在编写和出版过程中，得到了高等教育出版社高等理工分社编辑的指导和支持，对他们的辛勤劳动和无私奉献表示真挚的谢意。同时，对本书参考文献中的有关作者致以诚挚的感谢。 由于编者水平所限，书中错误、不妥之处在所难免，殷切希望广大读者提出宝贵意见。