本教材是作者在多年來從事傳感器教學(xué)及科研的基礎(chǔ)上寫成的，內(nèi)容豐富、全面、新穎，敘述力求由淺入深，對(duì)傳感器原理力爭講清物理概念，對(duì)傳感器的應(yīng)用充分結(jié)合生產(chǎn)和工程實(shí)踐，使教材具有一定的實(shí)用性和參考價(jià)值。本教材突出應(yīng)用性和針對(duì)性，強(qiáng)化實(shí)踐能力的培養(yǎng)，將傳感器和工程檢測方面的知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來，使讀者在掌握傳感器原理的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地應(yīng)用這方面的知識(shí)以解決工程檢測中的具體問題。同時(shí)，在編寫過程中，本書注意補(bǔ)充反映新器件、新技術(shù)的內(nèi)容，力求使讀者了解前沿學(xué)科。
全書共8章，主要內(nèi)容包括傳感器與檢測技術(shù)概論、檢測系統(tǒng)的誤差合成、常用傳感器的工作原理、常用非電參數(shù)的檢測方法、微弱信號(hào)檢測、檢測系統(tǒng)抗干擾技術(shù)、測量信號(hào)的調(diào)理及處理、現(xiàn)代檢測系統(tǒng)。
本書內(nèi)容全面而實(shí)用，適用面廣，不僅可以作為電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、機(jī)電一體化、自動(dòng)化、電子信息、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為廣大從事傳感器檢測技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的工程技術(shù)人員的自學(xué)用書。
再版前言
“傳感器與現(xiàn)代檢測技術(shù)”是一門儀器科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域各學(xué)科的共同理論基礎(chǔ)課程，通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)選擇各種傳感器，并應(yīng)用這些傳感器構(gòu)成系統(tǒng)，進(jìn)一步能夠解決工程、生產(chǎn)及科研中遇到的各種具體或特殊的傳感器與測試的問題。
本書的編寫力求將系統(tǒng)性、實(shí)用性與先進(jìn)性相結(jié)合，理論與實(shí)踐相交融，既注重傳統(tǒng)知識(shí)的講授，又兼顧新技術(shù)、新成果的應(yīng)用。本書具有如下特色：
(1) 應(yīng)用型特色——充分結(jié)合生產(chǎn)和工程實(shí)踐。以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線，突出應(yīng)用性和針對(duì)性，強(qiáng)化實(shí)踐能力的培養(yǎng)。將傳感器和工程檢測方面的知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來，使學(xué)生在掌握傳感器原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步應(yīng)用這方面的知識(shí)以解決工程檢測中的具體問題。
(2) 課程體系創(chuàng)新——知識(shí)結(jié)構(gòu)合理、知識(shí)體系完整。首先從檢測技術(shù)基本概念與應(yīng)用概述入手，以常用傳感器工作原理分析來鋪開傳感器與檢測技術(shù)的基本實(shí)現(xiàn)手段，并強(qiáng)調(diào)新型傳感器的介紹及應(yīng)用，最后對(duì)如何組成檢測系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)在檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用及系統(tǒng)抗干擾和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用等作了分析。書稿內(nèi)容翔實(shí)、結(jié)構(gòu)合理、知識(shí)體系完整。
(3) 內(nèi)容豐富新穎——精選最新科技成果。注意補(bǔ)充反映新器件、新技術(shù)的內(nèi)容，如IP傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能傳感器、微弱信號(hào)檢測原理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)等，力求使讀者了解前沿學(xué)科。
(4) 提供與本書配套的教學(xué)資源。除了提供各章的PPT講稿、習(xí)題解答外，還提供我們自行開發(fā)的電子教學(xué)資源，如試題庫、虛擬測試儀器、網(wǎng)絡(luò)測試儀器、課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)等。
全書共8章，主要內(nèi)容包括傳感器與檢測技術(shù)概論、檢測系統(tǒng)的誤差合成、常用傳感器的工作原理、常用非電參數(shù)的檢測方法、微弱信號(hào)檢測、檢測系統(tǒng)抗干擾技術(shù)、測量信號(hào)的調(diào)理及處理、現(xiàn)代檢測系統(tǒng)。
本書由余成波、陶紅艷組織編寫，負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿和審校。其中，陶紅艷編寫了第1章； 王士彬編寫了第2章； 余成波、唐海燕、陳學(xué)軍編寫了第3章； 楊佳、熊飛編寫了第4章； 秦華鋒編寫了第5章； 李洪兵編寫了第6章； 楊如民、李彥林編寫了第7章； 余成波、楊數(shù)強(qiáng)編寫了第8章； 另外，參加部分內(nèi)容編寫的還有張冬梅、周召敏、劉彥飛、晏召奎、趙西超、田引黎、代琪怡、肖丹、楊翼駒、王帥、柯艷紅等。
本書在編寫過程中得到了眾多高等學(xué)校、科研單位、廠礦企業(yè)等的大力支持和幫助，并獲得了許多寶貴意見。在此，一并表示衷心的感謝。
本書內(nèi)容全面而實(shí)用，適用面廣，不僅可以作為電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、機(jī)電一體化、自動(dòng)化、電子信息、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為廣大從事傳感器檢測技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的工程技術(shù)人員的自學(xué)用書。
編者熱忱地期望各位讀者和同仁對(duì)本書中錯(cuò)誤和不足之處提出指正和建議。
編者
2014年7月
初版前言
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，人們在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律及生產(chǎn)活動(dòng)中，必須從外界獲得信息，要及時(shí)正確地獲取這些信息，就必須合理地選擇和應(yīng)用各種傳感器和檢測技術(shù)。21世紀(jì)是信息化時(shí)代，其特征是人類社會(huì)活動(dòng)和生產(chǎn)活動(dòng)的信息化，傳感器和檢測技術(shù)的重要性更為突出。本教材是作者在多年來從事傳感器教學(xué)及科研的基礎(chǔ)上寫成的。根據(jù)高校電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、機(jī)電一體化、自動(dòng)化、電子信息及測控技術(shù)與儀器等專業(yè)傳感器與檢測技術(shù)課程的基本要求，吸收近年來各高校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在編寫過程中力求內(nèi)容豐富、全面、新穎，敘述由淺入深，對(duì)傳感器原理力爭講清物理概念，按照少而精和理論聯(lián)系實(shí)踐的原則編寫，使教料具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。本教材突出應(yīng)用性和針對(duì)性，強(qiáng)化實(shí)踐能力的培養(yǎng)，將傳感器和工程檢測方面的知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系起來，使學(xué)生在掌握傳感器原理的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地應(yīng)用這方面的知識(shí)以解決工程檢測中的具體問題。同時(shí)，在編寫過程中，注意了補(bǔ)充反映新器件、新技術(shù)的內(nèi)容，力求使讀者了解前沿學(xué)科。
全書共8章，主要內(nèi)容包括傳感器與檢測技術(shù)基本概論、檢測系統(tǒng)的誤差合成、常用傳感器的工作原理、常用非電參數(shù)的檢測方法、微弱信號(hào)檢測原理、檢測系統(tǒng)抗干擾技術(shù)、測量信號(hào)的調(diào)理及處理、現(xiàn)代檢測技術(shù)等。
本書由重慶工學(xué)院陶紅艷，余成波主編并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿和審校。參加編寫的有張冬梅（第1章）； 王士彬、張方方（第2章）； 謝東坡、胡柏棟、劉彥飛、劉賀、高云、張睿（第3章）； 彭秋（第4章）； 秦華鋒、龔智（第5章）； 許超明、李泉（第6章）； 楊如民、崔焱喆（第7章）； 楊數(shù)強(qiáng)（第8章）。
本書在編寫過程中得到了眾多高等學(xué)校、科研單位、廠礦企業(yè)等的大力支持和幫助，并獲得了許多寶貴意見。在此，一并表示衷心的感謝。
本書內(nèi)容全面而實(shí)用，適用面廣，不僅可以作為電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、機(jī)電一體化、自動(dòng)化、電子信息、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)及相關(guān)專業(yè)本科教材，也可作為廣大從事傳感器檢測技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的工程技術(shù)人員的自學(xué)用書。
熱忱地期望各位讀者和同仁對(duì)本書的錯(cuò)誤和不足提出指正和建議。
編者
2008年04月
第1章傳感器與檢測技術(shù)概論
1.1檢測技術(shù)概論
1.1.1檢測的定義
1.1.2檢測技術(shù)的作用
1.1.3工業(yè)檢測技術(shù)的類型和內(nèi)容
1.1.4檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
1.2傳感器的基本概論
1.2.1傳感器的定義
1.2.2傳感器的組成
1.2.3傳感器的分類
1.3傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向
1.4檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性與性能指標(biāo)
1.5檢測系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與性能指標(biāo)
1.5.1微分方程
1.5.2傳遞函數(shù)
1.5.3頻率響應(yīng)函數(shù)
1.5.4實(shí)現(xiàn)不失真測量的條件
習(xí)題1
第2章檢測系統(tǒng)的誤差合成
2.1測量誤差的基本概念
2.1.1測量誤差的名詞術(shù)語
2.1.2測量誤差的分類
2.1.3誤差產(chǎn)生的原因
2.1.4測量誤差的表示方法
2.2隨機(jī)誤差及其處理
2.2.1隨機(jī)誤差的概率分布
2.2.2隨機(jī)誤差的估計(jì)
2.3系統(tǒng)誤差的處理
2.3.1系統(tǒng)誤差的判別
2.3.2減小或消除系統(tǒng)誤差的方法
2.4測量粗大誤差的存在判定準(zhǔn)則
2.4.1拉依達(dá)準(zhǔn)則(3σ準(zhǔn)則)
2.4.2格拉布斯(Grubbs)準(zhǔn)則
2.4.3狄克松(Dixon)準(zhǔn)則
2.4.4羅曼諾夫斯基準(zhǔn)則(t檢驗(yàn)準(zhǔn)則)
2.5測量系統(tǒng)的誤差計(jì)算方法
2.5.1隨機(jī)誤差的計(jì)算
2.5.2系統(tǒng)誤差的計(jì)算
2.5.3總誤差的計(jì)算
2.6測量系統(tǒng)最佳測量方案的確定
2.6.1微小誤差準(zhǔn)則
2.6.2確定最佳測量條件
2.6.3函數(shù)誤差的分配
習(xí)題2
第3章常用傳感器的工作原理
3.1電阻式傳感器
3.1.1金屬電阻應(yīng)變片
3.1.2半導(dǎo)體應(yīng)變片
3.1.3應(yīng)變片的命名
3.1.4電阻式傳感器的測量電路
3.1.5電阻式傳感器的應(yīng)用
3.2電容式傳感器
3.2.1電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)
3.2.2電容式傳感器的測量電路
3.2.3電容式傳感器的應(yīng)用舉例
3.3電感式傳感器
3.3.1自感式傳感器
3.3.2互感式傳感器
3.3.3電感式傳感器的應(yīng)用
3.4電渦流式傳感器
3.4.1工作原理
3.4.2等效電路
3.4.3測量電路
3.4.4應(yīng)用舉例
3.5壓電式傳感器
3.5.1工作原理
3.5.2等效電路和測量電路
3.5.3壓電式傳感器的合理使用
3.5.4壓電式傳感器的應(yīng)用
3.6磁電式傳感器
3.6.1動(dòng)圈式磁電傳感器
3.6.2磁阻式磁電傳感器
3.6.3磁電式傳感器的測量電路
3.7熱電式傳感器
3.7.1熱電偶傳感器
3.7.2熱電阻傳感器
3.8光電式傳感器
3.8.1光電效應(yīng)
3.8.2光電導(dǎo)器件
3.8.3光生伏特器件
3.8.4光電耦合器件
3.8.5電荷耦合器件
3.8.6光電式傳感器的其他應(yīng)用
3.9霍爾式傳感器
3.9.1工作原理
3.9.2霍爾集成傳感器
3.9.3霍爾式傳感器的應(yīng)用
3.10光纖傳感器
3.10.1光纖傳感器的組成
3.10.2光纖傳感器的分類
3.10.3光纖傳感器的工作原理
3.10.4光纖傳感器的實(shí)際應(yīng)用
3.11超聲波傳感器
3.11.1超聲檢測的物理基礎(chǔ)
3.11.2超聲波傳感器的原理與結(jié)構(gòu)
3.11.3超聲波傳感器的基本應(yīng)用電路
3.12微波傳感器
3.12.1微波的基本知識(shí)
3.12.2微波傳感器及其分類
3.12.3微波傳感器的優(yōu)點(diǎn)與存在的問題
3.12.4微波傳感器的應(yīng)用
3.13紅外線傳感器
3.13.1紅外線傳感器概述
3.13.2紅外線傳感器的應(yīng)用
3.14核輻射式傳感器
3.14.1核輻射的基本概念
3.14.2核輻射式傳感器的原理及組成
3.14.3核輻射式傳感器的應(yīng)用
3.15化學(xué)傳感器
3.15.1氣敏傳感器
3.15.2濕敏傳感器
3.15.3離子敏傳感器
3.16數(shù)字式傳感器
3.16.1數(shù)字式傳感器概述
3.16.2編碼器
3.16.3光柵式傳感器
3.16.4感應(yīng)同步器
3.16.5磁柵式傳感器
3.16.6容柵式傳感器
3.17生物傳感器
3.17.1生物傳感器的原理、特點(diǎn)及分類
3.17.2幾種生物傳感器
3.18智能傳感器
3.18.1智能傳感器的特點(diǎn)
3.18.2智能傳感器的實(shí)現(xiàn)
3.18.3智能傳感器的應(yīng)用
3.18.4智能傳感器的設(shè)計(jì)思路
3.19微型傳感器
3.19.1MEMS技術(shù)與微型傳感器
3.19.2壓阻式微型傳感器
3.19.3電容式微型傳感器
3.19.4電感式微型傳感器
3.19.5熱敏電阻式微型傳感器
3.19.6隧道效應(yīng)式微型傳感器
3.20模糊傳感器
3.20.1模糊傳感器的概念及特點(diǎn)
3.20.2模糊傳感器的結(jié)構(gòu)
3.20.3典型模糊傳感器舉例
3.21網(wǎng)絡(luò)傳感器
3.21.1網(wǎng)絡(luò)傳感器的概念
3.21.2網(wǎng)絡(luò)傳感器的類型
3.21.3基于IEEE 1451標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)傳感器
3.21.4網(wǎng)絡(luò)傳感器所在網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
習(xí)題3
第4章常見非電參數(shù)的檢測方法
4.1力、壓力和轉(zhuǎn)矩的測量
4.1.1力的測量原理
4.1.2壓力的測量
4.1.3轉(zhuǎn)矩的測量
4.1.4力、壓力和轉(zhuǎn)矩的測量的應(yīng)用
4.2位移、物位和厚度的測量
4.2.1位移測量
4.2.2物位測量
4.2.3厚度測量
4.3速度、加速度與振動(dòng)的測量
4.3.1速度的測量
4.3.2加速度與振動(dòng)的測量
4.4轉(zhuǎn)速的測量
4.4.1常用轉(zhuǎn)速傳感器
4.4.2磁電式傳感器數(shù)字轉(zhuǎn)速儀測量電路
4.4.3霍爾轉(zhuǎn)速測量裝置
4.5噪聲測量
4.5.1聲測量基礎(chǔ)
4.5.2噪聲的頻譜和頻帶
4.5.3噪聲的主觀評(píng)價(jià)
4.5.4噪聲測量的基本原理和常用儀器
4.5.5工業(yè)噪聲測量
4.6溫度的測量
4.6.1溫度的概念和測量方法
4.6.2接觸式溫度測量
4.6.3非接觸式溫度測量
4.6.4溫度傳感器的典型應(yīng)用
4.7流量的測量
4.7.1流量概述和測量方法
4.7.2轉(zhuǎn)速(速度)法測量流量
4.7.3差壓(力)法測量流量
4.7.4頻率法測量流量
4.7.5時(shí)差法測量流量
4.8成分量的測量
4.8.1濕度傳感器的典型應(yīng)用實(shí)例
4.8.2氣體傳感器的典型應(yīng)用實(shí)例
4.8.3濃度的測量
習(xí)題4
第5章微弱信號(hào)檢測
5.1微弱信號(hào)檢測的基本概念
5.1.1何謂微弱信號(hào)檢測
5.1.2噪聲的基本性質(zhì)
5.2微弱信號(hào)檢測方法
5.2.1微弱信號(hào)的時(shí)域檢測方法
5.2.2微弱信號(hào)的頻域檢測方法
5.3微弱信號(hào)檢測技術(shù)
5.3.1電容檢測
5.3.2壓阻檢測
5.3.3壓電檢測
5.3.4隧道檢測
5.3.5熱流式檢測
5.3.6諧振式檢測
5.3.7光纖式檢測
5.3.8混沌檢測
習(xí)題5
第6章檢測系統(tǒng)抗干擾技術(shù)
6.1干擾的分類
6.1.1外部干擾
6.1.2內(nèi)部干擾
6.2干擾的引入
6.2.1串模干擾
6.2.2共模干擾
6.3干擾的抑制方法
6.3.1計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的接地
6.3.2接地的類型
6.3.3隔離與耦合
6.3.4布線抗干擾措施
6.3.5軟件抗干擾措施
習(xí)題6
第7章測量信號(hào)的調(diào)理及處理
7.1信號(hào)調(diào)理電路
7.1.1信號(hào)放大電路
7.1.2信號(hào)濾波電路
7.1.3信號(hào)轉(zhuǎn)換電路
7.1.4信號(hào)的非線性校正與補(bǔ)償
7.1.5信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)
7.2多傳感器信息融合
7.2.1信息融合的基本概念
7.2.2信息融合的基本原理
7.2.3多傳感器信息融合的結(jié)構(gòu)及功能模型
7.2.4多傳感器信息融合算法
7.2.5多傳感器信息融合技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例
習(xí)題7
第8章現(xiàn)代檢測系統(tǒng)
8.1計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)
8.1.1概述
8.1.2數(shù)據(jù)的采集與保持
8.1.3輸入通道的計(jì)算機(jī)接口技術(shù)
8.1.4輸出通道的計(jì)算機(jī)接口技術(shù)
8.1.5計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.1.6計(jì)算機(jī)檢測技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
8.2虛擬儀器
8.2.1虛擬儀器概述
8.2.2虛擬儀器的整體設(shè)計(jì)
8.2.3虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
8.2.4虛擬儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)
8.2.5虛擬儀器的綜合實(shí)例和工程實(shí)例
8.3網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)
8.3.1系統(tǒng)總體分析和規(guī)劃
8.3.2網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)
8.4視覺檢測系統(tǒng)
8.4.1視覺檢測系統(tǒng)組成
8.4.2視覺檢測系統(tǒng)的應(yīng)用
8.5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
8.5.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程
8.5.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征
8.5.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
8.5.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
8.5.5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
8.5.6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)
8.5.7無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺(tái)
習(xí)題8
參考文獻(xiàn)
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