本教材是為高等工科院校電氣信息類專業“自動檢測技術”課程編寫的。經多年使用,現補充修訂后再版。本教材取材廣泛,深度適宜,注重應用實例的介紹,同時盡力反映檢測技術領域內的新技術、新動向。全書主要內容包括檢測技術的基本知識,常用傳感器的工作原理、基本結構、主要性能、測量電路和應用方法。同時介紹了檢測系統中的信號處理、干擾抑制技術和微機在檢測技術中的應用。
本教材可供高等工科教育、高等工程專科教育、高等職業教育和成人教育自動化、電氣工程及其自動化、電氣技術、應用電子技術、計算機應用等專業選作教材,也可供檢測技術領域的科技人員參考。
本書是針對高等學校電氣信息類專業教學需要編寫的檢測技術課程教材,初次編寫時曾由十余所學校的教師對課程教學大綱和教材基本內容進行了認真的研討。在1994年第1版的基礎上,經修訂于2000年出版第2版。本書是普通高等工科教育規劃教材,并被列入普通高等教育“九五”部級重點教材。多年來承蒙很多學校將此書選作教材,使之多次重印,并在教學實踐中得到檢驗。根據使用本教材教師的反饋意見和課程建設的需要,我們對《自動檢測技術》進行了再次修訂。
本書選材廣泛,深度適宜,內容講述由淺入深、循序漸進、條理清晰,基本理論和基本概念的講述確切,注重應用實例的介紹,同時盡力反映檢測技術領域內的新技術和新動向。第一章講述檢測技術的基本知識,第二章第十一章介紹常用傳感器的工作原理、基本結構、主要性能、測量電路和應用方法,此次修訂增加了關于容柵傳感器和旋轉編碼器的內容。第十二章介紹檢測裝置的信號處理技術,主要包括微弱信號放大、變換和線性化處理。第十三章講述檢測裝置的干擾抑制技術。第3版中新編的第十四章對微型計算機在現代檢測技術中的應用作了簡明扼要的綜述,介紹了微機自動檢測系統的主要環節及設計方法,提供了微機自動檢測系統的應用實例。這些實例均來自編者參與完成的科研項目。
本書可供高等工科教育、高等工程專科教育、高等職業教育和成人教育自動化、電氣工程及其自動化、電氣技術、應用電子技術、計算機應用等專業選為教材,也可供檢測技術領域的科技人員參考。
本書由河南工業大學馬西秦任主編,南京工程學院許振中和上海應用技術學院賴申江任副主編。第一、八章由馬西秦編寫,第二、五章由許振中編寫,第六、七、九和十四章由賴申江編寫,第十、十一章的第一-第三節由河南工業大學王艷芳編寫,第十一章第四節、第十二、十三章由哈爾濱理工大學梁冰茹編寫
中原工學院凌德麟教授擔任主審。他認真負責地審閱了全書,并提出了寶貴的修改意見。
在本書的編寫和修訂過程中參閱了多種同類教材和著作,在此向其編著者致謝。
編者
前言
第一章 檢測技術的基本知識
第一節 概述
第二節 測量方法
第三節 檢測系統的基本特性
第四節 誤差的概念
第五節 隨機誤差的處理方法
第六節 系統誤差的消除方法
思考題與習題
第二章 電阻式傳感器
第一節 電阻應變式傳感器
第二節 固態壓阻式傳感囂
第三節 熱電阻式傳感器
第四節 氣敏電阻
第五節 濕敏電阻
思考題與習題
第三章 電容式傳感器
第一節 電容式傳感器的工作原理
第二節 電容式傳感器的類型及特性
第三節 電容式傳感器的測量電路
第四節 電容式傳感器的應用
思考題與習題
第四章 電感式傳感器
第一節 自感式電感傳感器
第二節 差動變壓囂
第三節 電渦流式傳感器
思考題與習題
第五章 壓電式傳感器
第一節 壓電式傳感器的工作原理
第二節 壓電材料及壓電元件的結構
第三節 壓電式傳感器的測量電路
第四節 壓電式傳感器的應用
思考題與習題
第六章 磁電式傳感器
第一節 磁電式傳感器的工作原理
第二節 磁電式傳感器的結構和應用
思考題與習題
第七章 熱電偶傳感器
第一節 熱電偶工作原理及基本定律
第二節 熱電偶的材料、結構及種類
第三節 熱電偶的冷端補償
第四節 熱電偶測溫電路
思考題與習題
第八章 光電傳感器
第一節 光電效應與光電器件
第二節 光電傳感器與光電檢測
第三節 光導纖維傳感器
思考題與習題
第九章 霍耳傳感器
第一節 霍耳傳感器的工作原理
第二節 集成霍耳傳感器
第三節 霍耳傳感器的應用
思考題與習題
第十章 位移數字傳感器
第一節 光柵傳感器
第二節 磁柵傳感器
第三節 客柵傳感器
第四節 旋轉編碼器
第五節 感應同步器
思考題與習題
第十一章 其他傳感器
第一節 超聲波傳感器
第二節 紅外傳感器
第三節 激光傳感器
第四節 新型傳感器簡介
思考題與習題
第十二章 檢測裝置的信號處理技術
第一節 信號的放大與隔離
第二節 信號在傳輸過程中的變換技術
第三節 信號的非線性補償技術
思考題與習題
第十三章 檢測裝置的干擾抑制技術
第一節 干擾的來源
第二節 干擾的耦合方式及傳輸途徑
第三節 差模干擾和共模干擾
第四節 干擾抑制技術
思考題與習題
第十四章 微型計算機在檢測技術中的應用
第一節 現代檢測技術綜述
第二節 微機自動檢測系統設計
第三節 微機自動檢測系統應用實例
思考題與習題
參考文獻
第一章 檢測技術的基本知識
第一節 概述
一、檢測技術的含義、作用和地位
在人類的各項生產活動和科學實驗中,為了了解和掌握整個過程的進展及其最后結果,經常需要對各種基本參數或物理量進行檢查和測量,從而獲得必要的信息,并以之作為分析判斷和決策的依據。可以認為檢測技術就是人們為了對被測對象所包含的信息進行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技術措施。隨著人類社會進入信息時代,以信息的獲取、轉換、顯示和處理為主要內容的檢測技術已經發展成為一門完整的技術學科,在促進生產發展和科技進步的廣闊領域內發揮著重要作用。其主要應用如下:
1)檢測技術是產品檢驗和質量控制的重要手段。借助于檢測工具對產品進行質量評價是人們十分熟悉的,這是檢測技術重要的應用領域。但傳統的檢測方法只能將產品區分為合格品和廢品,起到產品驗收和廢品剔除的作用。這種被動檢測方法,對廢品的出現并沒有預先防止的能力。在傳統檢測技術基礎上發展起來的主動檢測技術或稱之為在線檢測技術使檢測和生產加工同時進行,及時、主動地用檢測結果對生產過程進行控制,使之適應生產條件的變化或自動地調整到最佳狀態。這樣檢測的作用已經不只是單純的檢查產品的最終結果,而且要過問和干預造成這些結果的原因,從而進入質量控制的領域。
2)檢測技術在大型設備安全經濟運行監測中得到廣泛應用。電力、石油、化工、機械等行業的一些大型設備通常在高溫、高壓、高速和大功率狀態下運行,保證這些關鍵設備安全運行在國民經濟中具有重大意義。為此,通常設置故障監測系統對溫度、壓力、流量、轉速、振動和噪聲等多種參數進行長期動態監測,以便及時發現異常情況,加強故障預防,達到早期診斷的目的。這樣做可以避免嚴重的突發事故,保證設備和人員安全,-提高經濟效益。即使設備發生故障,也可以從監測系統提供的數據中找出故障原因,縮短檢修周期,提高檢修質量。另外,在日常運行中,這種連續監測可以及時發現設備故障前兆,采取預防性檢修。隨著計算機技術的發展,這類監測系統已經發展到故障自診斷系統,可以采用計算機來處理檢測信息,進行分析、判斷,及時診斷出設備故障并自動報警或采取相應的對策。
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