自动检测与转换技术(第4版)

本书主要介绍常用传感器的工作原理、基本结构及相应的测量电路，并穿插介绍了大量的应用实例。在取材上，在不削弱传统传感器基本内容的前提下，以较大的篇幅介绍了新技术和目前使用较多的新型传感器，强调内容的实用性和优选性，突出基本技能的培养。
本书共有14章。第1章介绍检测技术的基础知识；第2～8章介绍各种常用的传感器，包括电阻式、变磁阻式、电容式、热电偶、光电式、霍尔、压电式等各种传感器；第9章介绍光纤传感器；第10章介绍过程参数的控制；第11章介绍超声波传感器；第12章介绍自动检测技术的综合应用；第13章介绍数字式传感器技术；第14章介绍物联网传感器技术及其应用。
本次修订后，既保持原教材的特色，精选理论教学内容，体现适用、够用原则，又重点突出，各章增加例题、习题和习题解答，以便更方便、更好地为教学服务。

第1章检测技术的基础知识1
1.1测量的基本概念1
1.1.1测量1
1.1.2测量方法1
1.2测量误差及其分类3
1.2.1测量误差及其表示方法3
1.2.2测量误差的分类5
1.3测量误差的分析与处理6
1.3.1随机误差的统计特性6
1.3.2粗大误差9
1.3.3系统误差9
1.3.4直接测量数据的误差分析10
1.4传感器及其基本特性12
1.4.1传感器的定义及组成12
1.4.2传感器的分类13
1.4.3传感器的基本特性15
1.4.4传感器技术的发展趋势19
1.5弹性敏感元件20
1.5.1弹性敏感元件的弹性特性20
1.5.2弹性敏感元件的材料及其基本要求21
1.5.3弹性敏感元件的转换原理21
小结25
思考与练习25

第2章电阻式传感器27
2.1电位器式传感器27
2.1.1线性电位器27
2.1.2电位器式传感器的应用29
2.2电阻应变式传感器30
2.2.1电阻应变片的种类与结构30
2.2.2电阻的应变效应31
2.2.3应变片测量原理32
2.2.4测量电路33
2.3电阻应变式传感器的应用36
2.4压阻式传感器40
2.4.1压阻效应与压阻系数40
2.4.2测量原理40
2.4.3温度补偿41
2.4.4压阻式传感器的应用41
2.5气敏电阻传感器42
2.6湿敏电阻传感器45
小结48
思考与练习48

第3章变磁阻式传感器50
3.1自感式传感器50
3.1.1基本变间隙式自感传感器50
3.1.2差动变间隙式传感器51
3.1.3螺管型自感式传感器52
3.1.4测量电路52
3.2变压器式传感器54
3.2.1螺线管式差动变压器55
3.2.2测量电路56
3.3电涡流式传感器59
3.3.1电涡流式传感器的工作原理59
3.3.2电涡流式传感器种类59
3.3.3测量电路61
3.4变磁阻式传感器的应用63
3.4.1自感式传感器的应用63
3.4.2变压器式传感器的应用64
3.4.3电涡流式传感器的应用64
小结66
思考与练习66

第4章电容式传感器68
4.1电容式传感器的工作原理68
4.1.1变面积式电容传感器68
4.1.2变间隙式电容传感器70
4.1.3变介电常数式电容传感器72
4.2测量电路75
4.2.1调幅型电路75
4.2.2差动脉冲宽度调制电路76
4.2.3调频型电路78
4.3电容式传感器的应用78
小结80
思考与练习80

第5章热电偶传感器82
5.1热电偶工作原理和基本定律82
5.1.1热电偶工作原理82
5.1.2热电偶的基本定律84
5.2热电偶的材料、结构及种类85
5.2.1热电偶材料85
5.2.2热电偶结构86
5.2.3热电偶种类及分度表87
5.3热电偶的冷端补偿90
5.4热电偶测温电路93
5.5热电阻94
5.5.1金属热电阻94
5.5.2半导体热敏电阻98
5.5.3集成温度传感器98
小结103
思考与练习103

第6章光电式传感器105
6.1光电效应及光电器件105
6.1.1光电效应105
6.1.2光电管105
6.1.3光敏电阻106
6.1.4光电二极管和光电晶体管108
6.1.5光电池110
6.2红外传感器111
6.2.1红外辐射111
6.2.2红外探测器112
6.3光电式传感器应用举例113
6.3.1光敏电阻传感器的应用113
6.3.2光电晶体管的应用115
6.3.3光电池的应用117
6.3.4红外测温仪118
6.4光电开关和光电断续器119
6.4.1光电开关119
6.4.2光电断续器120
6.5CCD图像传感器及其应用120
6.5.1CCD图像传感器的工作原理121
6.5.2CCD图像传感器的分类122
6.5.3CCD图像传感器的应用123
小结124
思考与练习124

第7章霍尔传感器126
7.1霍尔元件工作原理126
7.2霍尔元件的基本结构和主要特性参数127
7.2.1基本结构127
7.2.2主要特性参数128
7.3霍尔元件的测量电路及补偿129
7.3.1基本测量电路129
7.3.2温度误差的补偿129
7.3.3不等位电势的补偿131
7.4霍尔集成电路132
7.5霍尔传感器的应用133
小结135
思考与练习136

第8章压电式传感器137
8.1压电效应137
8.1.1石英晶体的压电效应137
8.1.2石英晶体的类型139
8.1.3压电陶瓷的压电效应139
8.1.4压电陶瓷的类型140
8.2压电材料的选用140
8.3压电式传感器测量电路140
8.3.1压电器件的串联与并联140
8.3.2压电式传感器的等效电路141
8.3.3压电式传感器的测量电路141
8.4压电式传感器应用举例142
小结145
思考与练习146

第9章光纤传感器147
9.1光纤传感器的原理、结构及种类147
9.1.1光纤传感器的原理147
9.1.2光纤的结构148
9.1.3光纤的种类148
9.2光的传输原理149
9.2.1光的全反射定律149
9.2.2光纤的传光原理150
9.3光纤传感器的类型150
9.3.1光纤传感器的分类150
9.3.2功能型和非功能型光纤传感器151
9.3.3光纤传感器的主要部件152
9.4功能型光纤传感器152
9.4.1相位调制型光纤传感器152
9.4.2光强调制型光纤传感器154
9.5非功能型光纤传感器155
9.5.1遮断光路的光强调制型光纤传感器155
9.5.2改变光纤相对位置的光强调制型光纤传感器156
9.6光纤传感器的应用157
9.6.1光纤微位移传感器157
9.6.2光纤流量传感器157
9.6.3光纤图像传感器158
小结159
思考与练习160

第10章过程参数的控制161
10.1压力测量161
10.1.1弹簧管压力表162
10.1.2压力、差压变送器的基本原理163
10.2液位测量164
10.2.1浮力式液位仪表165
10.2.2光纤液位计166
10.2.3静压式液位计168
10.2.4电阻式液位计171
10.3流量测量172
10.3.1容积式流量传感器173
10.3.2差压式流量传感器175
10.3.3速度式流量传感器183
10.3.4流体阻力式流量传感器190
小结194
思考与练习194

第11章超声波传感器196
11.1超声波物理基础196
11.2超声波传感器的原理及性能指标197
11.3超声波传感器的应用199
小结202
思考与练习202

第12章自动检测技术的综合应用204
12.1传感器的选用原则204
12.2综合应用举例205
12.2.1高炉炼铁自动检测与控制205
12.2.2蒸馏塔自动检测与控制209
12.2.3传感器在汽车中的应用210
12.2.4传感器在空气污染监测中的应用213
12.2.5IC卡智能水表的应用214
12.2.6传感器在全自动洗衣机中的应用216
12.2.7传感器在电冰箱中的应用216
12.2.8传感器在空调中的应用218
12.2.9传感器在厨具中的应用219
12.2.10传感器在燃气热水器中的应用220
12.2.11传感器在家用吸尘器中的应用221
小结222
思考与练习222

第13章数字式传感器技术223
13.1光栅传感器223
13.1.1光栅的基本知识223
13.1.2莫尔条纹及其测量原理225
13.1.3光栅测量系统227
13.1.4光栅测量系统的应用231
13.2磁栅传感器231
13.2.1磁栅及其分类232
13.2.2磁头及其结构233
13.2.3信号处理方式235
13.2.4磁栅传感器的应用236
13.3数字编码器238
13.3.1接触式码盘编码器238
13.3.2光电编码器240
13.3.3光电编码器的应用243
13.4感应同步器243
13.4.1感应同步器的结构243
13.4.2感应同步器的工作原理245
13.4.3数字位置测量系统246
小结247
思考与练习248

第14章物联网传感器技术及其应用249
14.1物联网基础知识249
14.1.1什么是物联网249
14.1.2物联网的核心技术和体系结构250
14.2物联网中常用的传感器252
14.3传感器在智能家居领域的应用253
14.4物联网传感器技术在其他领域的应用257
小结257
思考与练习257
参考文献258