介紹了傳感器與檢測技術的基本概念、基本原理和典型應用。按照傳感器原理、檢測技術與檢測系統三大模塊組織內容，分為概述、傳感器基本特性、電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁敏式傳感器、熱電式傳感器、光電式傳感器、輻射與波式傳感器、化學傳感器、生物傳感器、新型傳感器；參數檢測、微弱信號檢測、軟測量、多傳感器數據融合、測量不確定度與回歸分析；虛擬儀器、自動檢測系統。
本書是“十二五” 普通高等教育本科國家級規劃教材、國家精品課程教材. 本書第１版(２００９ 年)、第２ 版(２０１３ 年) 先后被國內百余所不同層次和類別的高校選用. 教學資源被全國近千名任課教師共享. 覆蓋面不斷擴大. 其內容體系優化更新源于國內外高等教育的發展大勢、國家精品課程建設的經驗積累、長期的課程教學實踐和持續改進. 并得益于一批教改研究成果的應用推廣及教材等課程教學資源使用者的意見反饋.“工業４.. ０” “中國制造２０２５” “互聯網＋ ” 等發展戰略正前所未有地推進信息化與工業化深度融合. 重構新時代人們的工作模式、生活范式和思維方式. 先進的信息技術成為引領和衡量社會邁向高度現代化的支撐性技術之一. 傳感器與檢測技術位于信息鏈之首. 是泛在感知、智能制造等的基石. 助推信息技術成為不同對象相互交叉、聯結、融合和涌現的內生動力. 新技術、新產業、新業態、新模式層出不窮. 以融合創新為核心特征的數字經濟與新經濟呼喚“新工科” 建設. 傳感器與檢測技術被賦予新的、更加偉大的歷史使命. 便捷、可靠、智能、安全地獲取、處理與應用信息. 推動建立人機網互聯融合的數字化智慧型社會成為新的發展趨勢. 以進一步解放生產力、提高工作效率、促進人的創造性勞動. 滿足人民日益增長的美好生活需要. 我國政府高度重視儀器儀表產業發展. 緊緊抓住第三次信息技術浪潮和第四次工業革命的歷史機遇. 力推智能感知、物聯網、大數據、人工智能、機器人、網絡安全等戰略性新興產業. 傳感器與檢測技術有關內容被列入國家中長期科技發展規劃“重點領域及其優先主題”. 我國儀器儀表產業的一系列戰略目標正在實現. 儀器科學與技術的研究與產業取得了重大進展. 在儀器儀表產品無線化、微型化、集成化、網絡化、智能化、安全化、虛擬化等方向緊跟國際發展步伐. 并加大具有自主知識產權的先進儀器儀表研制力度. 新經濟的發展、產業的升級、技術的演進、應用的研發、儀器的使用與維護等需要大批高素質創新型人才為支撐. 與此同時. 它們也對人才培養的內容和目標提出了與時俱進的新要求. “注重依托優質學習資源. 優化知識路徑. 深度學習模式啟發心智. 培養學生學習發展、創新性思維、適應智能感知與儀器工程要求的關鍵能力” 是本書的基本遵循.本書探索進入傳感器與檢測技術教材改革與建設的“深水區” 與“無人區”. 順應與信息技術深度融合的智能檢測技術與儀器發展趨勢. 瞄準新時期傳感器與檢測技術系統性領域知識構建、素質提升和能力發展的現實需求. 力爭精準地介紹傳感器與檢測技術基礎概念、基本原理、典型應用與技術發展. 傳感器原理、檢測技術與檢測系統三大模塊涵蓋: 概述、傳感器的基本特性、電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁敏式傳感器、熱電式傳感器、光電式傳感器、輻射與波式傳感器、化學傳感器、生物傳感器、新型傳感器. 參數檢測、微弱信號檢測、軟測量、多傳感器數據融合、誤差理論與數據處理基礎. 虛擬儀器、自動檢測系統. 本書體系結構合理. 邏輯清晰. 內容新穎. 重點突出. 工程性強. 資源豐富. 形式上追求貫穿學習過程的目標導向、問題牽引與基于ＰＢＬ (Ｐｒｏｂｌｅｍ￣ⅣＢａｓｅｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ) 的“學思交融” 深度學習模式. 內容上注重經典知識與前沿技術結合. 目標上強調新工科背景下工程實踐應用與創新性思維.本書體現以學習者為中心、突出工程教育、好學易用的格局和寫作定位. 以編寫國內一流的傳感器與檢測技術特色教材為目標. 在第２ 版基礎上強化了工程內涵、領域前沿、交流與微思考和創新性思維訓練. 新增了質疑、工程案例詳解、學習拓展與探究式研討、復雜工程問題實踐、學習收獲與反思等. 突出工程教育和產出導向(Ｏｕｔｃｏｍｅｓ￣Ｂａｓｅｄ Ｅｄｕ￣ｃａｔｉｏｎ. ＯＢＥ) 理念. 每一章都首先給出導學內容. 列出本章的知識單元與知識點、能力點、重難點、學習要求和問題導引. 彰顯教學目標與教材內容的高度統一性. 明確學習者的努力方向. 強化對自主學習的引領. 本書有豐富的優質學習資源支持. 配有ＰＰＴ 演示文稿、Ｆｌａｓｈ 動畫課件、微視頻、習題庫、試題庫、課后習題參考答案(完全版) 和精品資源共享課網站等. 提供課內學習與課外拓展、課程學習與自評自測相結合的集成學習平臺. 更多信息請訪問機械工業出版社學習考試網: ｈｔｔｐ:/ / ｂｋｋｓ.. ｃｍｐｅｄｕ.. ｃｏｍ 和微信公眾號“傳感器與檢測技術精品資源課程”.本書可作為高等院校測控技術與儀器、自動化、電氣工程及其自動化、機械設計制造及其自動化、機器人工程、電子信息工程、物聯網工程、智能電網信息工程、車輛工程、交通工程、計算機科學與技術、應用物理學等專業本科生教材. 也可供從事傳感器與檢測技術相關領域應用和設計開發的研究人員、工程技術人員參考.本書由胡向東、李銳、徐洋、耿道渠、樸昌浩、白銀編著. 程安宇、陳勇、向敏、蔡軍、羅萍、陳功貴等參加了資料的搜集、案例的撰寫或修改意見的提供. 李仁杰、許奧狄、錢宏偉、郭佳、周巧、陳兆濤、王見、李汀等研究生參與了部分書稿的資料整理、圖表繪制等工作. 胡向東負責全書的統稿. 特別感謝清華大學王俊杰教授. 天津大學曾周末教授、靳世久教授. 上海交通大學蔡萍教授、田作華教授. 西安交通大學韓九強教授. 電子科技大學陳光教授. 重慶大學王代華教授、劉京誠教授、石為人教授. 東南大學周杏鵬教授. 燕山大學侯培國教授. 北京交通大學曾國宏教授. 重慶理工大學余成波教授和重慶郵電大學林金朝教授、劉宴兵教授、胡學剛教授等在課程和教材建設與改革過程中給予的指導、支持和幫助. 以及參考文獻中所列各位作者. 包括眾多未能在參考文獻中一一列出的作者. 正是因為他們在各自領域的獨到見解和特別的貢獻. 為編著者提供了寶貴而豐富的參考資料. 才能夠在總結現有成果基礎上. 汲取各家之長. 不斷凝練提升. 最終形成這本國家級規劃教材的迭代更新版.本書的編著受到重慶市高等教育教學改革研究重點課題(１６２０２２)、國家級新工科研究與實踐項目、教育部￣中國移動基金項目(ＭＣＭ２０１５０２０２)、重慶市巴渝學者計劃(精密儀器與機械學科)、重慶市教委科學技術研究項目(ＫＪ１６０２２０１) 等的資助. 機械工業出版社的編輯為本書的高質量出版付出了辛勤勞動. 在此一并表示衷心感謝.傳感器與檢測技術內容豐富、應用廣泛、發展快速. 新工科時代的教材內涵建設任重而道遠. 本書的再版體現我們在此領域的最新努力. 其間融入了“立德樹人、執著育才、錘煉精品、共享教育” 的情懷. 限于自身的水平和學識. 書中難免存在疏漏和錯誤之處. 誠望讀者不吝賜教. 以利修正. 讓更多的讀者獲益. 編著者電子郵箱: ｈｕｘｄ＠ ｃｑｕｐｔ.. ｅｄｕ.. ｃｎ.編著者２０１８ 年１ 月于重慶南山(文峰書院)Ⅴ前 言目 錄前 言上篇 傳感器原理第１
前 言
上篇 傳感器原理
第１ 章 概述 １
１. １ 課程簡介 １
１. １. １ 本課程的地位和作用 １
�。�. １. ２ 本課程的內容體系 ４
�。�. １. ３ 本課程的任務及目標 ５
�。�. ２ 傳感器的定義與組成 ７
１. ３ 傳感器的分類 ９
１. ４ 傳感器技術的發展 １２
�。�. ４. １ 提高與改善傳感器的性能 １２
�。�. ４. ２ 開展基礎理論研究 １３
�。�. ４. ３ 傳感器的無線化 １６
�。�. ４. ４ 傳感器的微型化 １６
�。�. ４. ５ 傳感器的集成化 １７
�。�. ４. ６ 傳感器的網絡化 １７
１. ４. ７ 傳感器的智能化 １８
�。�. ４. ８ 傳感器的安全化 １９
�。�. ４. ９ 傳感器的虛擬化 ２０
學習拓展與探究式研討 ２０
習題云 ２０
第２ 章 傳感器的基本特性 ２２
２. １ 傳感器的靜態特性 ２３
�。�. １. １ 線性度 ２３
２. １. ２ 靈敏度 ２３
�。�. １. ３ 分辨率 ２４
�。�. １. ４ 遲滯 ２５
２. １. ５ 重復性 ２５
�。�. １. ６ 漂移 ２５
２. ２ 傳感器的動態特性 ２５
�。�. ２. １ 傳感器的數學模型 ２６
２. ２. ２ 傳遞函數 ２７
�。�. ２. ３ 頻率響應函數 ２８
�。�. ２. ４ 傳感器的動態特性分析 ２８
２. ３ 傳感器的標定與校準 ３２
�。�. ３. １ 靜態標定 ３２
２. ３. ２ 動態標定 ３３
學習拓展與探究式研討 ３３
習題云 ３４
第３ 章 電阻式傳感器 ３５
�。�. １ 工作原理 ３６
�。�. １. １ 應變效應 ３６
�。�. １. ２ 電阻應變片種類 ３７
�。�. １. ３ 電阻應變片溫度誤差及其
補償 ３９
�。�. １. ４ 工程測試中的注意事項 ４２
３. ２ 測量電路 ４２
�。�. ２. １ 直流電橋 ４３
�。�. ２. ２ 交流電橋 ４６
３. ３ 典型應用 ４９
�。�. ３. １ 電阻式力傳感器 ４９
�。�. ３. ２ 電阻式壓力傳感器 ５２
�。�. ３. ３ 電阻式差壓傳感器 ５３
３. ３. ４ 電阻式液體重量傳感器 ５４
�。�. ３. ５ 電阻式加速度傳感器 ５５
學習拓展與探究式研討 ５６
復雜工程問題實踐 ５６
習題云 ５６
第４ 章 電感式傳感器 ５８
４. １ 變磁阻電感式傳感器(自感式) ５９
Ⅵ
�。�. １. １ 工作原理 ５９
�。�. １. ２ 輸出特性 ６０
４. １. ３ 測量電路 ６３
�。�. １. ４ 變磁阻電感式傳感器的應用 ６６
４. ２ 差動變壓器電感式傳感器
(互感式) ６７
４. ２. １ 變隙式差動變壓器 ６７
�。�. ２. ２ 螺線管式差動變壓器 ７０
�。�. ２. ３ 差動變壓器電感式傳感器的
應用 ７６
�。�. ３ 電渦流電感式傳感器(互感式) ７７
�。�. ３. １ 工作原理 ７７
４. ３. ２ 等效電路 ７８
４. ３. ３ 測量電路 ７９
�。�. ３. ４ 電渦流電感式傳感器的應用 ８１
學習拓展與探究式研討 ８２
習題云 ８２
第５ 章 電容式傳感器 ８３
�。�. １ 工作原理 ８４
�。�. １. １ 變面積型 ８６
５. １. ２ 變介質型 ８７
�。�. １. ３ 變極距型 ８９
�。�. ２ 測量電路 ９２
�。�. ２. １ 調頻電路 ９２
５. ２. ２ 運算放大器 ９３
５. ２. ３ 變壓器式交流電橋 ９４
�。�. ２. ４ 二極管雙Ｔ 型交流電橋 ９４
�。�. ２. ５ 脈沖寬度調制電路
(ＰＷＭ 方式) ９６
�。�. ３ 典型應用 ９８
�。�. ３. １ 電容式壓力傳感器 ９９
５. ３. ２ 電容式位移傳感器 １００
�。�. ３. ３ 電容式加速度傳感器 １００
�。�. ３. ４ 電容式厚度傳感器 １０１
學習拓展與探究式研討 １０１
復雜工程問題實踐 １０２
習題云 １０２
第６ 章 壓電式傳感器 １０３
６. １ 工作原理 １０３
�。�. １. １ 壓電效應 １０３
�。�. １. ２ 壓電材料 １０４
�。�. ２ 測量電路 １０９
６. ２. １ 等效電路 １０９
６. ２. ２ 測量電路 １１０
�。�. ２. ３ 壓電元件的連接 １１３
�。�. ３ 典型應用 １１４
６. ３. １ 壓電式力傳感器 １１４
６. ３. ２ 壓電式加速度傳感器 １１４
６. ３. ３ 壓電式交通檢測 １１５
學習拓展與探究式研討 １１６
習題云 １１６
第７ 章 磁敏式傳感器 １１７
�。�. １ 磁電感應式傳感器 １１７
７. １. １ 工作原理 １１８
７. １. ２ 測量電路 １２２
�。�. １. ３ 磁電感應式傳感器的應用 １２３
�。�. ２ 霍爾式傳感器 １２５
７. ２. １ 工作原理 １２６
７. ２. ２ 測量電路 １３１
�。�. ２. ３ 霍爾式傳感器的應用 １３１
學習拓展與探究式研討 １３３
復雜工程問題實踐 １３４
習題云 １３４
第８ 章 熱電式傳感器 １３５
８. １ 熱電偶 １３６
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