自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)是自動化、機(jī)電等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是信息科學(xué)的一個(gè)重要分支。本書采用按用途分章的方法進(jìn)行敘述，便于讀者對傳感器進(jìn)行類比、選型。本書立足基本理論，面向應(yīng)用技術(shù)，本著“必需、夠用”的原則，對傳感器的基本原理、結(jié)構(gòu)、性能、用途及基本測量電路進(jìn)行了介紹，給出了其物理概念、規(guī)律及必要的公式，并結(jié)合傳感器的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行講解，引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)自動檢測技術(shù)。
《自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)（第2版）》可作為電氣工程與自動化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及生產(chǎn)過程自動化、電子信息工程等專業(yè)的教材，也可供其他專業(yè)學(xué)生和有關(guān)技術(shù)人員參考，或作為自學(xué)用書。
前 言
自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)是自動化、機(jī)電等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是信息科學(xué)的一個(gè)重要分支。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，傳感器被用來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
傳感器的應(yīng)用極其廣泛，且其種類繁多，涉及的學(xué)科也很多。為便于讀者對傳感器進(jìn)行類比、選型，立足基本理論，面向應(yīng)用技術(shù)，本書本著“必需、夠用”的原則，對傳感器的基本原理、結(jié)構(gòu)、性能、用途及基本測量電路進(jìn)行了介紹，給出了其物理概念、規(guī)律及必要的公式，并結(jié)合傳感器的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行講解，引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)自動檢測技術(shù)。本書在第1版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，針對核心知識點(diǎn)開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目做出了改善。
本書共分11章：第1章是傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)知識；第2～9章為一些常用物理量的檢測，包括溫度、壓力、流量、物位、厚度、位移、速度、磁場、氣體成分等的檢測；第10章介紹抗干擾技術(shù)。第11章為實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。每章章后都附有一定量的思考題與練習(xí)題，同時(shí)，摘錄了自動化相關(guān)論壇的部分資源，其中包含傳感器新技術(shù)及其應(yīng)用，也有部分傳感器技術(shù)人員在使用中遇到的實(shí)際問題和網(wǎng)友的幫助解答，這部分內(nèi)容僅供讀者學(xué)習(xí)參考。
本書可作為電氣工程與自動化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及生產(chǎn)過程自動化、電子信息工程等專業(yè)的教材，也可供其他專業(yè)學(xué)生和有關(guān)技術(shù)人員參考，或作為自學(xué)用書。
本書由沈潔、謝飛任主編，于玲、王欣、張益任副主編，王建明任主審，其中第2、6、10章由沈潔編寫，第1、4、8章由謝飛編寫，第3、7章由于玲編寫，第5、9章由張益和李娜編寫，王欣、姚策、于婷婷、侯俊芳編寫了第11章。
在本書的編寫過程中，參閱了多種同類教材和專著，在此向其編、著者致謝。同時(shí)感謝清華大學(xué)出版社有關(guān)同志的大力支持，在此表示感謝。本書涉及的學(xué)科眾多，編者學(xué)識有限，書中難免存在疏漏和不妥之處，懇請讀者批評指正。
編 者
第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)
1.1 認(rèn)識身邊的傳感器
1.1.1 自動檢測與傳感器
1.1.2 傳感器的組成
1.1.3 傳感器的分類
1.2 掌握測量的基本方法
1.2.1 直接測量
1.2.2 間接測量
1.2.3 組合測量
1.3 分析測量誤差的來源及分類
1.3.1 測量誤差的表示方法
1.3.2 測量誤差的來源
1.3.3 測量誤差的分類
1.4 了解傳感器的基本特性
1.4.1 靜態(tài)特性
1.4.2 動態(tài)特性
思考題與習(xí)題
拓展知識
第2章 常用溫度傳感器
2.1 學(xué)習(xí)溫標(biāo)的概念并了解溫度檢測的測量方法
2.1.1 溫度的概念
2.1.2 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)
2.1.3 熱力學(xué)溫標(biāo)
2.1.4 國際實(shí)用溫標(biāo)
2.2 了解熱膨脹式溫度傳感器的原理及應(yīng)用
2.2.1 固體膨脹式溫度計(jì)--雙金屬溫度計(jì)
2.2.2 氣體、固體膨脹式溫度計(jì)--壓力式溫度計(jì)
2.3 掌握熱電阻溫度傳感器的原理及應(yīng)用
2.3.1 熱電阻溫度傳感器的原理
2.3.2 熱電阻溫度傳感器的應(yīng)用
2.3.3 如何選用熱電阻溫度計(jì)
2.4 掌握熱敏電阻傳感器的原理及應(yīng)用
2.4.1 熱敏電阻傳感器的原理
2.4.2 熱敏電阻傳感器的應(yīng)用
2.4.3 如何選用熱敏電阻溫度計(jì)
2.5 掌握熱電偶溫度傳感器的原理及應(yīng)用
2.5.1 熱電偶傳感器的原理
2.5.2 熱電偶傳感器的應(yīng)用
2.5.3 如何選用熱電偶溫度傳感器
思考題與習(xí)題
拓展知識
第3章 壓力及力檢測
3.1 壓力的概念及單位
3.1.1 什么是壓力
3.1.2 壓力的單位
3.1.3 壓力表
3.1.4 壓力表的分類
3.2 應(yīng)變式傳感器的原理及應(yīng)用
3.2.1 應(yīng)變式傳感器的特點(diǎn)
3.2.2 應(yīng)變片的工作原理
3.2.3 電阻應(yīng)變片的分類
3.2.4 應(yīng)變片的選用及型號命名規(guī)則
3.2.5 應(yīng)變片的溫度誤差及補(bǔ)償
3.2.6 測量轉(zhuǎn)換電路
3.2.7 應(yīng)變式壓力傳感器
3.2.8 應(yīng)變式容器內(nèi)液體重量傳感器
3.3 壓電壓力傳感器的原理及應(yīng)用
3.3.1 壓電壓力傳感器的應(yīng)用
3.3.2 壓電壓力傳感器的原理
3.3.3 壓電元件
3.3.4 壓電傳感器中壓電片的連接方式
3.3.5 壓電式壓力傳感器
3.3.6 常規(guī)應(yīng)用
3.3.7 新型壓電材料的應(yīng)用
3.4 壓磁式傳感器的原理及應(yīng)用
3.4.1 壓磁效應(yīng)
3.4.2 壓磁式傳感器的工作原理
3.4.3 壓磁元件
3.4.4 激勵(lì)安匝數(shù)的選擇
3.4.5 壓磁式傳感器的分類
3.5 電容式壓力及力傳感器
3.5.1 電容式傳感器的工作原理
3.5.2 電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
3.5.3 電容式傳感器
3.5.4 引申小知識
3.6 霍爾式壓力計(jì)
3.6.1 霍爾效應(yīng)
3.6.2 霍爾元件及結(jié)構(gòu)
3.6.3 霍爾元件的基本電路及主要參數(shù)
3.6.4 霍爾型傳感器的應(yīng)用
3.7 壓力檢測儀表的選擇與校驗(yàn)
思考題與習(xí)題
拓展知識
第4章 流量檢測
4.1 什么是流量測量
4.1.1 流量的表示方法
4.1.2 流量的主要測量方法
4.2 差壓式流量計(jì)的原理與安裝
4.2.1 節(jié)流裝置的工作原理
4.2.2 取壓方式
4.2.3 節(jié)流裝置的安裝要求
4.3 了解容積式流量計(jì)的工作原理
4.3.1 橢圓齒輪流量計(jì)
4.3.2 腰輪流量計(jì)
4.3.3 刮板式流量計(jì)
4.4 速度式流量計(jì)
4.4.1 葉輪流量計(jì)
4.4.2 渦輪流量計(jì)
4.5 振動式流量計(jì)
4.5.1 渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)與工作原理
4.5.2 渦街流量計(jì)特點(diǎn)
4.6 電磁式流量計(jì)
4.6.1 電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)及原理
4.6.2 電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
4.6.3 電磁流量計(jì)誤差產(chǎn)生的原因分析
4.7 質(zhì)量流量計(jì)
4.7.1 間接式質(zhì)量流量計(jì)
4.7.2 直接式質(zhì)量流量計(jì)
4.8 流量計(jì)的選擇與應(yīng)用
4.8.1 各種流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)比較
4.8.2 流量計(jì)的選型原則
思考題與習(xí)題
拓展知識
第5章 物位及厚度檢測
5.1 了解浮力式物位檢測的原理及應(yīng)用
5.1.1 恒浮力式物位檢測
5.1.2 變浮力式物位檢測
5.2 了解靜壓式物位檢測的原理及應(yīng)用
5.2.1 壓力式液位計(jì)
5.2.2 差壓式液位計(jì)
5.2.3 量程遷移
5.3 掌握電容式物位檢測的原理及其應(yīng)用
5.3.1 電容式物位計(jì)的原理
5.3.2 電容式物位計(jì)分類
5.3.3 電容式物位計(jì)的應(yīng)用
5.4 掌握超聲波物位檢測的原理及應(yīng)用
5.4.1 超聲波檢測的原理
5.4.2 超聲波傳感器
5.4.3 超聲波傳感器的應(yīng)用
5.5 掌握電渦流厚度檢測的原理及應(yīng)用
5.5.1 電渦流傳感器的原理
5.5.2 電渦流傳感器測量電路
5.5.3 電渦流傳感器厚度檢測的應(yīng)用
思考題與習(xí)題
第6章 位移傳感器
6.1 學(xué)習(xí)電感式傳感器的原理及應(yīng)用
6.1.1 電感傳感器的工作原理及分類
6.1.2 電感式傳感器的應(yīng)用
6.1.3 如何選用電感傳感器
6.2 學(xué)習(xí)電位器式傳感器的原理及應(yīng)用
6.2.1 電位器式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)
6.2.2 電位器式傳感器的應(yīng)用
6.2.3 如何選用電位器式位移傳感器
6.3 學(xué)習(xí)感應(yīng)同步器的原理及應(yīng)用
6.3.1 感應(yīng)同步器的工作原理及結(jié)構(gòu)
6.3.2 感應(yīng)同步器的應(yīng)用
6.3.3 如何選用感應(yīng)同步器
6.4 學(xué)習(xí)光柵位移測試原理及應(yīng)用
6.4.1 光柵位移傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)
6.4.2 光柵位移傳感器的應(yīng)用
6.4.3 如何選用光柵位移傳感器
6.5 學(xué)習(xí)碼盤式傳感器的原理及應(yīng)用
6.5.1 光電碼盤式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)
6.5.2 光電碼盤式傳感器的應(yīng)用
6.5.3 如何選用光電碼盤式傳感器
思考題與習(xí)題
拓展知識
第7章 速度及加速度檢測
7.1 磁電感應(yīng)式速度傳感器
7.1.1 磁電式傳感器的變換原理
7.1.2 磁電式傳感器的分類
7.1.3 磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)
7.2 光電式轉(zhuǎn)速計(jì)
7.2.1 直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器
7.2.2 反射型光電轉(zhuǎn)速計(jì)
7.3 測速發(fā)電機(jī)
7.3.1 直流測速發(fā)電機(jī)
7.3.2 交流測速發(fā)電機(jī)
7.4 光束切斷法
7.5 多普勒測速
7.6 電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計(jì)
7.7 加速度傳感器
7.7.1 壓電式加速度傳感器
7.7.2 電阻應(yīng)變式加速度傳感器
7.7.3 電容式加速度傳感器
思考題與習(xí)題
拓展知識
第8章 光電檢測
8.1 光電效應(yīng)及光電器件
8.1.1 外光電效應(yīng)及器件
8.1.2 內(nèi)光電效應(yīng)及器件
8.2 光電耦合器件
8.2.1 光電耦合器件的結(jié)構(gòu)和原理
8.2.2 光電耦合器的組合形式
8.3 光電開關(guān)
8.4 CCD與數(shù)碼照相機(jī)
8.4.1 CCD技術(shù)
8.4.2 互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體
8.4.3 數(shù)碼照相機(jī)的特點(diǎn)與組成
思考題與習(xí)題
拓展知識
第9章 磁場及氣體成分參數(shù)檢測
9.1 學(xué)習(xí)磁場檢測方法
9.1.1 磁敏電阻傳感器原理
9.1.2 電磁感應(yīng)法測量磁場
9.1.3 磁通門磁強(qiáng)計(jì)測量磁場
9.1.4 霍爾效應(yīng)測量磁場
9.1.5 核磁共振法測量磁場
9.2 了解氣體成分檢測傳感器的原理及應(yīng)用
9.2.1 氣敏傳感器的分類
9.2.2 電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器
9.2.3 非電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器
9.2.4 氣敏傳感器的應(yīng)用
9.3 了解濕度檢測傳感器的原理及應(yīng)用
9.3.1 濕度的定義
9.3.2 電阻式濕度傳感器
9.3.3 濕敏傳感器的應(yīng)用
思考題與習(xí)題
拓展知識
第10章 抗干擾技術(shù)
10.1 干擾的類型及產(chǎn)生
10.1.1 電磁干擾
10.1.2 機(jī)械干擾
10.1.3 干擾的產(chǎn)生
10.2 常用的抗干擾技術(shù)
10.2.1 屏蔽技術(shù)
10.2.2 接地技術(shù)
10.2.3 浮置
10.3 其他抑制干擾措施
10.3.1 隔離
10.3.2 濾波
10.3.3 平衡電路
10.3.4 軟件抗干擾設(shè)計(jì)
思考題與習(xí)題
拓展知識
第11章 傳感器小制作
11.1 溫度傳感器實(shí)訓(xùn)--恒溫控制器
11.1.1 電路分析
11.1.2 技能訓(xùn)練
11.2 壓阻式壓力傳感器實(shí)訓(xùn)--數(shù)字電子秤
11.2.1 電路分析
11.2.2 技能訓(xùn)練
11.3 霍爾測速傳感器實(shí)驗(yàn)
11.3.1 電路分析
11.3.2 元件介紹
11.3.3 基本工作原理
11.3.4 技能訓(xùn)練
11.4 光電傳感器實(shí)訓(xùn)--聲光控延遲節(jié)能燈
11.4.1 電路分析
11.4.2 技能訓(xùn)練
11.5 簡易超聲距離傳感器的制作
11.5.1 基本原理
11.5.2 單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)硬件組成
11.5.3 單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)程序流程
11.5.4 元件清單
參考文獻(xiàn)
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