自动检测技术与装置(第3版自动化国家级特色专业系列规划教材十二五普通高等教育本科国

本书以信息为主线，从信息的获取、变换与处理、输出与显示等角度来介绍检测技术、检测仪表和检测系统。本书首先介绍检测技术的一般概念和检测仪表的共性知识，包括测量误差、准确度等；然后介绍各种检测元件的检测原理和使用特点；接着重点介绍各种常见参数的检测方法和检测仪表；最后简单介绍检测技术的最新进展，包括软测量技术、机器视觉系统及其图像处理等。 本书可以作为高等学校自动化、测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化等相关专业的教材，也可以作为从事检测技术及仪表的研究生、科研工作者及工程技术人员的参考用书。

张宏建，浙江大学，副校长，教授，浙江大学控制科学与工程学院教授，一直从事检测技术与自动化装置方向的教学科研工作，具有丰富的教学科研经验。负责的专业课程包括传感与检测（本科）、现代传感技术与过程检测系统（本科）、智能检测技术（硕士生）和过程信息处理与先进传感技术（博士生）等；负责和参与的科研项目主要包括国家自然科学基金项目基于超声波技术的非侵入式压力检测方法研究、国家自然科学基金重点项目燃煤锅炉关键参量检测与燃烧控制中的基础理论研究等多项纵向横向项目。

1检测技术基础1 1.1检测技术的基本概念1 1.2检测仪表的基本概念1 1.2.1检测仪表的定义1 1.2.2检测仪表的分类3 1.2.3检测仪表的基本性能6 1.3测量误差的理论基础9 1.3.1测量误差的分类与测量不确定度10 1.3.2误差的估计和评价处理方法12 1.3.3消除和减少误差的一般方法19 思考题与习题21 参考文献22 2检测技术与检测元件23 2.1检测技术的一般原理23 2.1.1参数检测的一般方法23 2.1.2敏感元件25 2.2机械式检测元件25 2.2.1弹性式检测元件26 2.2.2其他机械式检测元件31 2.2.3机械式检测元件的应用32 2.3电阻式检测元件33 2.3.1应变式检测元件33 2.3.2热电阻检测元件39 2.3.3其他电阻式检测元件42 2.4电容式检测元件44 2.4.1电容检测元件的工作原理45 2.4.2电容元件的结构和特性45 2.4.3电容式检测元件的温度补偿及抗干扰问题48 2.4.4电容式检测元件的应用50 2.5热电式检测元件50 2.5.1热电偶检测元件50 2.5.2晶体管温度检测元件54 2.6压电式检测元件55 2.6.1压电效应与压电材料55 2.6.2压电式检测元件的等效电路及连接方式57 2.6.3压电式检测元件的误差58 2.6.4压电式检测元件的应用59 2.7光电式检测元件60 2.7.1光电效应60 2.7.2光电器件的基本特性60 2.7.3光敏元件及特性61 2.7.4光电式检测元件的应用65 2.8磁电式检测元件66 2.8.1磁电感应式检测元件66 2.8.2霍尔检测元件70 2.9磁弹性式检测元件73 2.9.1磁弹性效应73 2.9.2磁弹性式检测元件的结构及工作原理74 2.10核辐射式检测元件77 2.10.1放射源77 2.10.2探测器79 2.10.3核辐射式检测元件的应用84 2.11红外传感器84 2.11.1红外传感器的分类85 2.11.2红外传感器的基本特性86 2.11.3红外辐射的基本定律87 2.11.4红外传感器的结构88 2.11.5红外传感器的应用88 2.12超声波传感器89 2.12.1超声波90 2.12.2超声波的传播特性91 2.12.3超声波的激发与接收93 2.12.4超声探头的频率特性与指向性94 2.12.5超声波传感器工作原理96 2.12.6误差影响因素97 2.12.7超声波传感器的应用97 思考题与习题97 参考文献98 3检测仪表100 3.1检测仪表的构成和设计方法100 3.1.1检测仪表的组成100 3.1.2检测仪表的设计方法101 3.1.3检测仪表中常见的信号变换方法110 3.1.4检测仪表常用非线性补偿方法126 3.1.5检测仪表常用信号传输方式和标准128 3.2温度检测仪表131 3.2.1概述131 3.2.2热电偶温度计133 3.2.3热电阻温度计139 3.2.4其他接触式温度检测仪表141 3.2.5非接触式温度检测仪表145 3.2.6温度检测仪表的使用148 3.3压力检测仪表150 3.3.1概述150 3.3.2液体压力计151 3.3.3弹性式压力检测仪表153 3.3.4电远传式压力检测仪表155 3.3.5物性型压力传感器162 3.3.6压力检测仪表的使用165 3.4物位检测仪表170 3.4.1概述170 3.4.2静压式液位计171 3.4.3浮力式液位计174 3.4.4电容式物位计175 3.4.5超声波物位计177 3.4.6射线式物位计180 3.4.7微波物位计181 3.4.8磁致伸缩式液位计183 3.4.9物位检测的使用184 3.5流量检测仪表185 3.5.1概述185 3.5.2节流式流量计187 3.5.3转子流量计195 3.5.4涡街流量计197 3.5.5电磁流量计200 3.5.6容积式流量计203 3.5.7质量流量计205 3.5.8涡轮流量计207 3.5.9超声波流量计208 3.5.10多相流流量测量方法209 3.5.11流量检测仪表的使用212 3.6气体成分分析仪表214 3.6.1概述214 3.6.2氧量分析仪215 3.6.3热导式气体分析仪217 3.6.4红外式气体分析仪219 3.6.5色谱仪221 3.6.6气体成分分析仪表的使用224 3.7显示装置与仪表226 3.7.1概述226 3.7.2模拟显示仪表228 3.7.3数字式显示仪表235 思考题与习题238 参考文献239 4现代检测技术240 4.1软测量技术240 4.1.1软测量技术的概念240 4.1.2软测量技术的数学描述241 4.1.3软测量的结构和实现步骤242 4.1.4影响软测量技术的因素242 4.1.5软测量模型建模方法244 4.1.6软测量技术应用举例?基于相关分析的软测量251 4.2机器视觉系统及其图像处理技术254 4.2.1概述254 4.2.2机器视觉系统的构成255 4.2.3数字图像处理技术260 4.2.4过程层析成像270 4.3多传感器数据融合技术276 4.3.1概述276 4.3.2多传感器数据融合技术的类别278 4.3.3多传感器数据融合算法282 4.3.4多传感器数据融合的应用285 思考题与习题286 参考文献287 附录1热电偶的分度表288 附录2主要热电偶的参考函数和逆函数303 附录3热电阻分度表306 附录4压力单位换算表310 附录5节流件和管道常用材质的热膨胀系数311