現(xiàn)代檢測技術(shù)及儀表

前言

　　為了更好地適應(yīng)當(dāng)前我國高等教育跨越式發(fā)展需要，滿足我國高等學(xué)校從精英教育向大眾化教育的重大轉(zhuǎn)移階段中社會對高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的各類要求，探索和建立我國高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，全國高等學(xué)校教學(xué)研究中心（以下簡稱“教研中心”）在承擔(dān)全國教育科學(xué)“十五”國家規(guī)劃課題——“21世紀(jì)中國高等教育人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實踐”研究工作的基礎(chǔ)上，組織全國100余所以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主的高等學(xué)校，進(jìn)行其子項目課題——“21世紀(jì)中國高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實踐”的研究與探索，在高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容、課程體系研究等方面取得了標(biāo)志性成果，并在高等教育出版社的支持和配合下，推出了一批適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)需要的立體化教材，冠以“教育科學(xué)‘十五’國家規(guī)劃課題研究成果”。　　2002年11月，教研中心在南京工程學(xué)院組織召開了“21世紀(jì)中國高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實踐”課題立項研討會。會議確定由教研中心組織國家級課題立項，為參加立項研究的高等學(xué)校搭建高起點的研究平臺，整體設(shè)計立項研究計劃，明確目標(biāo)。課題立項采用整體規(guī)劃、分步實施、滾動立項的方式，分期分批啟動立項研究計劃。為了確保課題立項目標(biāo)的實現(xiàn)，組建了“2l世紀(jì)中國高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實踐”課題領(lǐng)導(dǎo)小組（亦為高等學(xué)校應(yīng)用型人才立體化教材建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組）。會后，教研中心組織了首批課題立項申報，有63所高等學(xué)校申報了近450項課題。2003年1月，在黑龍江工程學(xué)院進(jìn)行了項目評審，經(jīng)過課題領(lǐng)導(dǎo)小組嚴(yán)格的把關(guān)，確定了首批9項子課題的牽頭學(xué)校、主持學(xué)校和參加學(xué)校。2003年3月至4月，各子課題相繼召開了工作會議，交流了各校教學(xué)改革的情況和面臨的具體問題，確定了項目分工，井全面開始研究工作。計劃先集中力量，用兩年時間形成一批有關(guān)人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和課程體系等理論研究成果報告和在研究報告基礎(chǔ)上同步組織建設(shè)的反映應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色的立體化系列教材?！　∨c過去立項研究不同的是，“21世紀(jì)中國高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實踐”課題研究在審視、選擇、消化與吸收多年來已有應(yīng)用型人才培養(yǎng)探索與實踐成果基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合經(jīng)濟全球化時代高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)工作的實際需要，努力實踐，大膽創(chuàng)新，采取邊研究、邊探索、邊實踐的方式，推進(jìn)高等學(xué)校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)工作，突出重點目標(biāo)，并不斷取得標(biāo)志性的階段成果?！　〗滩慕ㄔO(shè)作為保證和提高教學(xué)質(zhì)量的重要支柱和基礎(chǔ)，作為體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的知識載體，在當(dāng)前培養(yǎng)應(yīng)用型人才中的作用是顯而易見的。探索、建設(shè)適應(yīng)新世紀(jì)我國高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系需要的教材體系已成為當(dāng)前我國高等學(xué)校教學(xué)改革和教材建設(shè)工作面臨的十分重要的任務(wù)。因此，在課題研究過程中，各課題組充分吸收已有的優(yōu)秀教學(xué)改革成果，井和教學(xué)實際結(jié)合起來，認(rèn)真討論和研究教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，組織一批學(xué)術(shù)水平較高、教學(xué)經(jīng)驗較豐富、實踐能力較強的教師，編寫出一批以公共基礎(chǔ)課和專業(yè)、技術(shù)基礎(chǔ)課為主的有特色、適用性強的教材及相應(yīng)的教學(xué)輔導(dǎo)書、電子教案，以滿足高等學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。

內(nèi)容概要

　　本書是為了適應(yīng)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的需要，將傳感器原理、非電量電測量和檢測儀表等課程的主要內(nèi)容有機地整合為一門課程而編寫的新教材。第1～3章介紹傳感器、檢測儀表以及誤差分析和處理的基礎(chǔ)知識；第4～7章從應(yīng)用角度介紹傳感器的基本原理和接口電路；第8～11章歸納和總結(jié)常見非電量電測方法及相應(yīng)的敏感器；第12～14章分別介紹模擬式、數(shù)字式、微機化三類常規(guī)檢測儀表的共性技術(shù)和總體設(shè)計；第15章簡要介紹虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)化儀器和網(wǎng)絡(luò)化傳感器、軟測量技術(shù)以及多傳感器數(shù)據(jù)融合等現(xiàn)代檢測新技術(shù)。
　　本書內(nèi)容具有“全而新”的特點，突出教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，注重歸納共性和總結(jié)規(guī)律，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新思維。既通俗易懂，又簡明實用。此外，還另有配套的電子教案、CAI課件、習(xí)題解答、實驗指導(dǎo)等教學(xué)輔助資料。
　　本書可作為應(yīng)用型(或技術(shù)型)電氣信息類專業(yè)本科生的教材，也可供從事檢測儀表設(shè)計、使用、維護(hù)和管理的工作人員自學(xué)和參考。

書籍目錄

第1章　緒論
　1.1　檢測技術(shù)及儀表的地位與作用
　　1.1.1　檢測儀表的地位與作用
　　1.1.2　檢測技術(shù)是儀器儀表的技術(shù)基礎(chǔ)
　1.2　傳感器概述
　　1.2.1　傳感器的基本概念
　　1.2.2　傳感器的分類和命名法
　1.3　檢測儀表與系統(tǒng)概述
　　1.3.1　檢測儀表與系統(tǒng)的基本組成
　　1.3.2　常規(guī)檢測儀表與系統(tǒng)的基本類型
　　1.3.3　新型儀器儀表的發(fā)展趨勢
　　思考題與習(xí)題
第2章　檢測系統(tǒng)的基本特性
　2.1　靜態(tài)特性及性能指標(biāo)
　　2.1.1　靜態(tài)特性
　　2.1.2　靜態(tài)性能指標(biāo)
　2.2　動態(tài)特性及性能指標(biāo)
　　2.2.1　傳遞函數(shù)
　　2.2.2　階躍響應(yīng)和時域動態(tài)性能指標(biāo)
　　2.2.3　正弦響應(yīng)和頻域動態(tài)性能指標(biāo)
　　2.2.4　無失真檢測條件
　　思考題與習(xí)題
第3章　誤差分析與數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)
　3.1　誤差的概念與分類
　　3.1.1　測量誤差的概念及表達(dá)方式
　　3.1.2　測量誤差的分類
　3.2　隨機誤差的處理
　　3.2.1　隨機誤差的概率分布
　　3.2.2　被測量真值和測量方差的估計值
　　3.2.3　測量結(jié)果的置信度與表示方法
　3.3　系統(tǒng)誤差的處理
　　3.3.1　系統(tǒng)誤差的分類
　　3.3.2　判斷系統(tǒng)誤差的方法
　　3.3.3　系統(tǒng)誤差的消除方法
　3.4　粗大誤差的處理
　　3.4.1　粗大誤差的判別
　　3.4.2　拉依達(dá)準(zhǔn)則
　　3.4.3　格魯布斯準(zhǔn)則
　　思考題與習(xí)題
第4章　阻抗型傳感器
　4.1　電阻式傳感器
　　4.1.1　電位器式傳感器
　　4.1.2　應(yīng)變式傳感器和壓阻式傳感器
　　4.1.3　熱電阻和熱敏電阻
　　4.1.4　氣敏電阻
　　4.1.5　濕敏電阻
　　4.1.6　電阻傳感器接口電路
　4.2　電容式傳感器
　　4.2.1　基本原理與結(jié)構(gòu)類型
　　4.2.2　輸入－輸出特性
　　4.2.3　等效電路分析
　　4.2.4　接口電路
　4.3　電感式傳感器
　　4.3.1　自感式傳感器
　　4.3.2　互感式傳感器(差動變壓器)
　　4.3.3　電渦流式傳感器
　　思考題與習(xí)題
第5章　電壓型傳感器
　5.1　磁電式傳感器
　　5.1.1　基本原理和組成
　　5.1.2　結(jié)構(gòu)類型
　　5.1.3　接口電路
　5.2　壓電式傳感器
　　5.2.1　壓電效應(yīng)及其表達(dá)式
　　5.2.2　壓電材料
　　5.2.3　壓電元件
　　5.2.4　接口電路
　5.3　熱電偶傳感器
　　5.3.1　熱電效應(yīng)
　　5.3.2　熱電偶的材料、型號及結(jié)構(gòu)
　　5.3.3　熱電偶測溫電路
　5.4　光電式傳感器
　　5.4.1　光電器件
　　5.4.2　光電器件的基本特性
　　5.4.3　光電式傳感器的基本組成和類型
　5.5　霍爾傳感器
　　5.5.1　霍爾效應(yīng)
　　5.5.2　霍爾傳感器的組成與基本特性
　　5.5.3　霍爾傳感器的應(yīng)用
　　5.5.4　測量誤差及其補償辦法
　　思考題與習(xí)題
第6章　數(shù)字式傳感器
　6.1　編碼器
　　6.1.1　直接編碼器
　　6.1.2　增量編碼器
　6.2　光柵
　　6.2.1　光柵的結(jié)構(gòu)和基本原理
　　6.2.2　光柵辨向原理與細(xì)分技術(shù)
　6.3　頻率式傳感器
　　6.3.1　振弦式傳感器
　　6.3.2　振筒式傳感器
　　6.3.3　振膜式和振梁式傳感器
　　6.3.4　石英晶體諧振式傳感器
　　思考題與習(xí)題
第7章　新型傳感器
　7.1　光纖傳感器
　　7.1.1　光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和傳光原理
　　7.1.2　光纖傳感器的基本原理和類型
　7.2　CCD圖像傳感器
　　7.2.1　CCD的工作原理
　　7.2.2　CCD圖像傳感器的結(jié)構(gòu)
　7.3　紅外傳感器
　　7.3.1　紅外線及其特性
　　7.3.2　紅外探測器的類型
　　7.3.3　熱釋電紅外探測器
　7.4　超聲波與核輻射傳感器
　　7.4.1　超聲波傳感器
　　7.4.2　核輻射傳感器
　7.5　半導(dǎo)體集成傳感器
　　7.5.1　集成霍爾傳感器
　　7.5.2　集成濕度、壓力、加速度傳感器
　　7.5.3　集成溫度傳感器
　7.6　傳感器的發(fā)展趨勢
　　思考題與習(xí)題
第8章　幾何量的電測法
　8.1　位移的電測法
　　8.1.1　位移電測法的分類
　　8.1.2　位移的間接電測法
　8.2　傾角的電測法
　　8.2.1　擺錘式
　　8.2.2　液體擺式
　　8.2.3　氣體擺式
　8.3　厚度的電測法
　　8.3.1　電感式和電渦流式
　　8.3.2　電容式
　　8.3.3　核輻射式和超聲波式
　8.4　物(液)位的電測法
　　8.4.1　超聲波法
　　8.4.2　浮力法
　　8.4.3　差壓法
　　8.4.4　電容法
　　思考題與習(xí)題
第9章　機械量的電測法
　9.1　轉(zhuǎn)速的電測法
　　9.1.1　模擬式電測法
　　9.1.2　計數(shù)式電測法
　9.2　振動的電測法
　　9.2.1　相對振動傳感器與絕對振動敏感器
　　9.2.2　絕對振動電測法
　9.3　力與荷重的電測法
　　9.3.l力敏感器
　　9.3.2　力的間接電測法
　　9.3.3　荷重傳感器與電子秤
　9.4　力矩的電測法
　　9.4.1　扭軸(扭矩敏感器)
　　9.4.2　力矩的扭軸式電測法
　　思考題與習(xí)題
第10章　熱工量的電測法
　10.1　壓力與差壓的電測法
　　10.1.1　壓力的概念、單位和測量方法
　　10.1.2　壓力敏感器
　　10.1.3　壓力的電測法
　　10.1.4　差壓的電測法
　10.2　溫度的電測法
　　10.2.1　溫度的概念、單位和測量方法
　　10.2.2　接觸式測溫法
　　10.2.3　溫度和溫度差的電測法
　　10.2.4　非接觸式測溫法
　10.3　流量的電測法
　　10.3.1　流量的概念
　　10.3.2　流量－轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換法
　　10.3.3　流量－差壓、力、位移轉(zhuǎn)換法
　　10.3.4　流量－頻率轉(zhuǎn)換法
　　10.3.5　流量－溫度轉(zhuǎn)換法
　　10.3.6　非接觸式流量測量法
　　思考題與習(xí)題
第11章　成分與含量的電測法
　11.1　水分和濕度的電測法
　　11.1.1　水分和濕度的定義及表示方法
　　11.1.2　固體水分的電測法
　　11.1.3　氣體濕度的電測法
　11.2　密度和濃度的電測法
　　11.2.1　密度的電測法
　　11.2.2　濃度的電測法
　11.3　氣體分析與檢測
　　11.3.1　氣體分析
　　11.3.2　實用氣體檢測器
　　思考題與習(xí)題
第12章　模擬式檢測儀表的設(shè)計及實例
　12.1　“表頭”的原理與刻度
　　12.1.1　“表頭”的原理
　　12.1.2　“表頭”的刻度
　12.2　調(diào)零、調(diào)滿度與量程切換
　　12.2.1　常見的調(diào)零電路
　　12.2.2　常見的調(diào)滿度電路
　　12.2.3　常見的量程切換電路
　12.3　模擬非線性校正
　　12.3.1　非線性校正的數(shù)學(xué)原理
　　12.3.2　非線性校正的實現(xiàn)方法
　12.4　環(huán)境及溫度誤差校正
　　12.4.1　環(huán)境及溫度因素對測量的影響
　　12.4.2　環(huán)境及溫度誤差的硬件校正法
　12.5　模擬式儀表實例
　　12.5.1　DDZ－Ⅲ型儀表簡介
　　12.5.2　MF107型萬用表剖析
　　思考題與習(xí)題
第13章　數(shù)字式檢測儀表的設(shè)計及實例
　13.1　數(shù)字“表頭”電路
　　13.1.l數(shù)字顯示器
　　13.1.2　A／D轉(zhuǎn)換式儀表的“表頭電路
　　13.1.3　脈沖計數(shù)式儀表的“表頭電路
　13.2　數(shù)字式儀表的標(biāo)度變換
　　13.2.1　A／D轉(zhuǎn)換式儀表的標(biāo)度變換
　　13.2.2　脈沖計數(shù)式儀表的標(biāo)度變換
　13.3　數(shù)字式儀表零位調(diào)整與量程切換
　　13.3.1　數(shù)字式儀表的零位調(diào)整
　　13.3.2　數(shù)字式儀表的量程切換
　13.4　數(shù)字式儀表的非線性校正
　13.5　數(shù)字式檢測儀表設(shè)計實例
　　13.5.1　數(shù)字式檢測儀表的組成方案
　　13.5.2　數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量儀的設(shè)計
　　13.5.3　數(shù)字式扭矩測量儀的設(shè)計
　　思考題與習(xí)題
第14章　微機化檢測儀表的設(shè)計及實例
　14.1　主機和人－機接口
　　14.1.1　基于單片機的主機電路
　　14.1.2　顯示器接口
　　14.1.3　鍵盤原理與接口
　14.2　測量通道的總體設(shè)計
　　14.2.1　測量通道的基本組成與類型
　　14.2.2　傳感器的選用
　　14.2.3　信號調(diào)理電路的參數(shù)設(shè)計和選擇
　　14.2.4　采集電路組成模塊和方案的選擇
　　14.2.5　測量通道與微機的接口
　14.3　量程自動切換與超限自動報警
　　14.3.1　量程自動切換
　　14.3.2　超限自動報警
　14.4　標(biāo)度變換
　　14.4.1　線性測量通道的標(biāo)度變換
　　14.4.2　非線性測量通道的標(biāo)度變換
　14.5　非線性校正軟件算法
　　14.5.1　查表法
　　14.5.2　插值法
　　14.5.3　擬合法
　14.6　溫度誤差的軟件校正法
　14.7　軟件結(jié)構(gòu)及實例
　　14.7.1　軟件結(jié)構(gòu)
　　14.7.2　實例——智能定量稱量電子秤
　　思考題與習(xí)題
第15章　現(xiàn)代檢測新技術(shù)
　15.1　虛擬儀器
　　15.1.1　虛擬儀器的概念
　　15.1.2　虛擬儀器的組成特點
　　15.1.3　虛擬儀器的體系結(jié)構(gòu)
　15.2　網(wǎng)絡(luò)化儀器和網(wǎng)絡(luò)化傳感器
　　15.2.1　網(wǎng)絡(luò)化儀器的概念
　　15.2.2　基于現(xiàn)場總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)
　　15.2.3　面向Internet的網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)
　　15.2.4　網(wǎng)絡(luò)化傳感器
　15.3　軟測量技術(shù)
　　15.3.1　軟測量技術(shù)的概念
　　15.3.2　軟測量技術(shù)的實現(xiàn)方法
　　15.3.3　軟測量技術(shù)應(yīng)用舉例
　15.4　多傳感器數(shù)據(jù)融合
　　15.4.1　多傳感器數(shù)據(jù)融合的概念
　　15.4.2　基本原理、過程及關(guān)鍵技術(shù)
　　15.4.3　結(jié)構(gòu)及功能模型
　　思考題與習(xí)題
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：15.1虛擬儀器15.1.1 虛擬儀器的概念測量儀器發(fā)展至今，大體可分為四個階段：模擬儀器、數(shù)字化儀器、智能儀器和虛擬儀器。（1）模擬儀器這類儀器基本組成如圖1-3 -2所示。主要特征是借助表頭指針來顯示最  終結(jié)果。如指針式萬用表、晶體管電壓表等。這些儀器在某些實驗室仍能看到。（2）數(shù)字化儀器這類儀器目前相當(dāng)普及，如數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計等。這類儀器基本組  成如圖1-3 -3所示。主要特征是將模擬信號的測量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號測量，并以數(shù)字方式輸出  最終結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和較高準(zhǔn)確度的測量。（3）智能儀器這類儀器基本組成如圖1-3-4所示。內(nèi)置微處理器，既能進(jìn)行自動測試  又具有一定的數(shù)據(jù)處理功能。智能儀器的功能塊全部都是以硬件或固化的軟件的形式存在，無  論在開發(fā)還是應(yīng)用上，都缺乏靈活性。（4）虛擬儀器  虛擬儀器VI（ virtual  instrument）是由美國國家儀器公司（National  Instru-  ment，簡稱NI）在1986年提出的一種構(gòu)成儀器系統(tǒng)的新概念，其基本思想是：用計算機資源取代  傳統(tǒng)儀器中的輸入、處理和輸出等部分，實現(xiàn)儀器硬件核心部分的模塊化和最小化；用計算機軟  件和儀器軟面板實現(xiàn)儀器的測量和控制功能。在使用虛擬儀器時，用戶可通過計算機顯示屏上  的友好界面（模仿傳統(tǒng)儀器控制面板，故稱為儀器軟面板）來操作具有測試軟件的計算機進(jìn)行測  量，猶如操作一臺虛設(shè)的儀器，虛擬儀器因此而得名。虛擬儀器是現(xiàn)代計算機軟、硬件技術(shù)和測量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它突破了傳統(tǒng)儀器以  硬件為主體的模式，主要以計算機為核心，通過最大限度地利用計算機系統(tǒng)的軟件和硬件  資源，使計算機在儀器中不但能像在傳統(tǒng)程控化儀器中那樣完成過程控制、數(shù)據(jù)運算和處  理工作，而且可以用強有力的軟件去代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件功能，直接產(chǎn)生出激勵信號  或?qū)崿F(xiàn)所需要的各項測試功能。從這個意義上來說，虛擬儀器的一個顯著特點就是儀器功  能的軟件化。表15 -1-1列舉了虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比較的優(yōu)點。可以肯定地說，虛擬儀器概念的出  現(xiàn)是傳統(tǒng)儀器觀念的一次巨大變革，是將來儀器發(fā)展的一個重要方向。虛擬儀器技術(shù)是現(xiàn)代計  算機系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)今計算機輔助測試（CAT）領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。  它必將推動著傳統(tǒng)儀器朝著數(shù)字化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

編輯推薦

《現(xiàn)代檢測技術(shù)及儀表》是教育科學(xué)“十五”國家規(guī)劃研究成果。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    現(xiàn)代檢測技術(shù)及儀表 PDF格式下載

---