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第1章 检测技术的基础知识1

1.1 检测技术的基本概念1

1.1.1 检测技术1

1.1.2　自动检测系统1

1.1.3　传感器2

1.2　测量误差及修正4

1.2.1　误差的基本概念及表达方式4

1.2.2　误差的分类与来源5

1.2.3　系统误差和随机误差的表达式6

1.2.4　基本误差和附加误差6

1.2.5　系统误差的发现与校正7

1.3　传感器的基本特性8

1.3.1　传感器的静态特性9

1.3.2　传感器的动态特性14

1.4　传感器的标定18

1.4.1 静态标定18

1.4.2　动态标定19

1.5　传感器的选用20

1.5.1　传感器的指标及选用原则20

1.5.2　选用条件要求22

思考题与习题一22

第2章　温度检测24

2.1 温标及测温方法24

2.1.1 温标24

2.1.2　温度检测的主要方法及分类25

2.2　电阻式温度传感器26

2.2.1　金属热电阻传感器26

2.2.2　半导体热敏电阻传感器29

2.3　薄膜热传感器32

2.3.1　金属薄膜热电阻32

2.3.2　多晶硅薄膜热电阻34

2.4　热电偶传感器36

2.4.1　热电偶测温原理36

2.4.2　热电极材料及常用热电偶40

2.4.3　热电偶的结构42

2.4.4　热电偶冷端温度补偿43

2.4.5　热电偶常用测温线路46

2.5　辐射式温度传感器48

2.5.1 辐射测温的物理基础48

2.5.2　辐射测温方法49

2.6　石英晶体测温传感器52

2.7　光纤传感器53

2.7.1　光纤传感原理53

2.7.2　光纤温度传感器54

2.8　集成数字温度传感器57

2.8.1 集成温度传感器工作原理及分类57

2.8.2 电压型集成温度传感器μPC616A/C57

2.8.3　电流型集成温度传感器AD59059

2.8.4　数字输出型传感器DS18B2060

思考题与习题二64

第3章　压力检测66

3.1 压力的概念及单位66

3.2　应变式压力计68

3.2.1　电阻应变效应68

3.2.2　电阻应变片69

3.2.3 电阻应变片的粘贴及温度补偿71

3.2.4　转换电路72

3.2.5　应变式压力传感器74

3.3　薄膜应变片78

3.3.1　薄膜应变片原理79

3.3.2　薄膜应变片的制作及应用80

3.4　压电式压力传感器81

3.4.1 压电效应81

3.4.2　压电材料84

3.4.3　测量电路86

3.4.4　压电式压力及力传感器89

3.5 电容式压力传感器91

3.5.1 电容式传感器的工作原理91

3.5.2　差动电容式传感器93

3.5.3　测量电路94

3.5.4　电容式压力传感器98

3.6　霍尔式压力计100

3.6.1 霍尔效应100

3.6.2　霍尔式压力计工作原理101

3.6.3 霍尔式压力计的误差及补偿102

3.6.4　霍尔式压力计105

3.7　电子秤105

3.7.1　电子秤的原理106

3.7.2　秤重传感器原理107

3.7.3　电子秤的应用108

3.8　集成压敏传感器109

3.8.1　硅电容式集成传感器109

3.8.2　扩散硅压敏传感器112

3.9　数字式压力计113

3.9.1　MPX压力传感器113

3.9.2　测量电路114

思考题与习题三116

第4章　物位及厚度检测117

4.1 电涡流传感器及厚度检测117

4.1.1 涡流效应117

4.1.2 高频反射式涡流传感器118

4.1.3　低频透射式涡流传感器122

4.2　电容式物位计123

4.2.1 电容式物位计原理123

4.2.2 电容式物位传感器124

4.2.3 电容式物位传感器应用举例125

4.3 微波物位及厚度检测126

4.3.1 微波传感器的组成及工作原理126

4.3.2　微波传感器测物位与液位127

4.3.3　微波传感器测厚度129

4.4　超声波物位及厚度检测130

4.4.1　超声波检测原理130

4.4.2　超声波传感器132

4.4.3　超声波传感器测物位133

4.4.4　超声波传感器测厚度136

4.5 核辐射物位与厚度检测137

4.5.1　放射源和探测器138

4.5.2　测量电路141

4.5.3　核辐射厚度计142

4.5.4　核辐射液位计143

思考题与习题四143

第5章　流量检测145

5.1 流量的检测方法145

5.1.1　节流差压法145

5.1.2　容积法145

5.1.3　速度法146

5.1.4　流体阻力法146

5.1.5　流体振动法146

5.1.6　质量流量测量146

5.2　差压式流量计147

5.2.1　节流装置的工作原理147

5.2.2　流量方程148

5.2.3　流量系数的确定149

5.2.4　标准节流装置149

5.2.5　取压方式151

5.2.6　差压计152

5.2.7　标准节流装置的安装要求153

5.2.8　差压式流量计的使用156

5.3　容积式流量计157

5.3.1　椭圆齿轮流量计157

5.3.2　腰轮流量计158

5.3.3　旋转活塞式流量计158

5.3.4　刮板式流量计158

5.4　速度式流量计160

5.4.1　叶轮式流量计160

5.4.2　涡轮式流量计161

5.5　振动式流量计162

5.5.1　漩涡流量计163

5.5.2　旋进式旋涡流量计165

5.6　电磁流量计165

5.6.1 电磁流量计的工作原理165

5.6.2　电磁流量计的结构166

5.7　质量流量的测量167

5.7.1　推导式质量流量测量167

5.7.2　直接式质量流量测量169

思考题与习题五170

第6章　位移、速度及加速度检测172

6.1 电感式传感器172

6.1.1 电感式传感器的工作原理及分类172

6.1.2　电感式传感器输出特性173

6.1.3　差动电感传感器原理174

6.1.4 电感式位移计176

6.2　差动变压器位移计177

6.2.1 差动变压器工作原理及特性178

6.2.2　差动变压器位移计的结构179

6.2.3 差动变压器位移计的测量电路179

6.3　电位器传感器181

6.3.1 电位器传感器基本工作原理181

6.3.2　电位器传感器输出特性181

6.3.3 电位器传感器结构182

6.3.4 电位计式位移传感器183

6.4 电容式位移传感器183

6.4.1 单电极的电容式位移传感器及其应用183

6.4.2　变面积差动电容式位移传感器及其应用184

6.5　光栅位移测试186

6.5.1　光栅的基本结构187

6.5.2　光栅传感器的工作原理187

6.6　码盘式传感器191

6.6.1 光电码盘式传感器的工作原理191

6.6.2　光电码盘192

6.6.3　光电码盘的应用195

6.7　激光式传感器196

6.7.1　激光的特性和稳频方法196

6.7.2　激光干涉传感器测长原理198

6.8 磁电感应式速度传感器199

6.8.1 磁电感应式传感器工作原理及测量电路199

6.8.2 磁电感应式传感器的灵敏度K201

6.8.3　磁电式速度传感器203

6.9　光电式转速计205

6.9.1　工作原理205

6.9.2　基本测量电路206

6.10　加速度传感器206

6.10.1 压电式加速度传感器206

6.10.2 电阻应变式加速度传感器209

6.10.3　力平衡式加速度传感器209

思考题与习题六210

第7章 成分与含量的检测211

7.1　气敏传感器211

7.1.1 半导体气敏传感器211

7.1.2　薄膜气敏传感器214

7.1.3　红外线吸收式气敏传感器216

7.2　湿敏传感器221

7.2.1　湿敏传感器的分类与特性分析221

7.2.2　干湿球湿度计223

7.2.3　氯化锂湿敏电阻传感器223

7.2.4　半导体陶瓷湿敏电阻传感器224

7.2.5　湿度传感器的应用225

7.3　液体浓度的检测226

7.3.1 溶液的电导率与浓度的关系226

7.3.2　电导检测器及测量电路227

7.4　生物传感器227

7.4.1 生物传感器的工作原理和分类227

7.4.2　酶传感器229

7.4.3　微生物传感器230

思考题与习题七232

第8章　光电检测234

8.1 光电效应及光电器件234

8.1.1　外光电效应及器件234

8.1.2　内光电效应及器件236

8.1.3　阻挡层光电效应及器件238

8.2　光电耦合器件241

8.2.1 光电耦合器件的结构和原理242

8.2.2　光电耦合器的组合形式242

8.2.3　光电耦合器的特性曲线243

8.2.4　光电耦合器的应用243

8.3 电荷耦合器件（CCD）244

8.3.1　CCD的基本工作原理244

8.3.2　CCD器件247

8.4 图像传感器及其应用250

8.4.1 图像的获取技术250

8.4.2　图像传感器的应用254

思考题与习题八256

第9章 自动检测系统及其组成257

9.1 自动检测系统的基本组成257

9.1.1 自动检测系统的基本结构257

9.1.2 自动检测系统的特点259

9.1.3 自动检测系统的工作流程260

9.1.4 自动检测系统的主要器件简介260

9.2　现代测控总线技术263

9.2.1 测控总线的类型与标准263

9.2.2 GPIB总线264

9.2.3 USB总线267

9.2.4　VXI总线269

9.3 虚拟仪器技术272

9.3.1　虚拟仪器概述272

9.3.2　虚拟仪器的构成273

9.3.3　虚拟仪器在测控系统中的应用275

9.4　多传感器信息融合技术275

9.4.1 多传感器信息融合的定义276

9.4.2　多传感器信息融合的特点277

9.4.3 多传感器信息融合的分类278

9.4.4　多传感器目标识别的信息融合方法283

9.4.5　信息融合技术的应用285

思考题与习题九287

第10章　检测装置的补偿及抗干扰技术289

10.1　非线性补偿技术289

10.1.1　模拟线性化289

10.1.2　数字线性化294

10.2　温度补偿技术296

10.2.1　温度补偿原理296

10.2.2　温度补偿方式297

10.2.3　温度补偿方法298

10.3　干扰的类型及产生299

10.3.1　干扰的类型299

10.3.2　干扰的产生301

10.3.3　信噪比和干扰叠加301

10.4　干扰信号的耦合方式302

10.4.1　静电电容耦合302

10.4.2　电磁耦合302

10.4.3　共阻抗耦合303

10.4.4　漏电流耦合304

10.4.5 电子测量装置的两种干扰304

10.4.6　共模干扰抑制比306

10.5　常用的抑制干扰措施306

10.5.1　屏蔽技术306

10.5.2　接地技术307

10.5.3　浮置310

思考题与习题十310

参考文献312