傳感器接口與檢測儀器電路

前言

　　在當今工業(yè)化社會向信息化社會轉(zhuǎn)變的過程中，傳感器與測量系統(tǒng)提供信息的作用日趨明顯。在不確定條件下，把各類傳感器的原始信息轉(zhuǎn)換為測量系統(tǒng)及后續(xù)控制系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)的可用信息是傳感器接口與檢測儀器電路的主要功能，傳感器接口與檢測儀器電路的精度及穩(wěn)定性決定了使用該信息的各類系統(tǒng)的精度及穩(wěn)定性，它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、經(jīng)濟、社會服務(wù)和娛樂等眾多領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。　　本書主要介紹在不確定條件下，具有高精度、高穩(wěn)定性的傳感器接口與檢測儀器的常用基本電路的原理、特性及用途等。是筆者20多年來從事檢測技術(shù)與儀器專業(yè)教學(xué)及科研工作的基礎(chǔ)上撰寫而成的。將電路設(shè)計理論基礎(chǔ)與電路實測分析相結(jié)合，著重突出國防產(chǎn)品的設(shè)計特色，內(nèi)容豐富，系統(tǒng)性強，表述深入淺出，理論聯(lián)系實際，對檢測儀器電路的設(shè)計有一定的指導(dǎo)和參考作用?！　∪珪卜秩糠?。第一部分包括第1章至第5章，主要介紹傳感器接口與檢測儀器電路設(shè)計的理論基礎(chǔ)；各種不同特性的傳感器及其相匹配的放大電路；無失真地接收弱電信號加以放大，然后將信號進行不同需求處理；同時也介紹了具有檢測儀器電路特色的儀表非線性特性的線性化、儀表電路的抗干擾技術(shù)。第二部分為第6章和第7章，主要介紹傳感器接口與檢測儀器電路的可靠性設(shè)計與仿真，突出國防尤其是航空航天產(chǎn)品的高可靠性設(shè)計特色。在電路進行原理設(shè)計的同時，必須進行可靠性設(shè)計及可靠性預(yù)計工作。第6章中詳細介紹了電路可靠性設(shè)計及預(yù)計的概念與實施方法。第7章詳細介紹了電路仿真的概念與實施方法。對所設(shè)計的電路必須進行計算機仿真，它包括電路特性分析；環(huán)境溫度與噪聲對電路特性的影響；電路印制版的熱分析等，使電路研制的成功率大大提高，縮短了研制時間。第三部分為航空航天用傳感器接口與檢測儀器電路實例分析，突出了航空航天產(chǎn)品設(shè)計的特殊需求。實例均是作者多年科研工作中與航空航天有關(guān)的應(yīng)用研究，并在第一部分理論基礎(chǔ)上設(shè)計與研制成功，且已在工程中應(yīng)用。本書將理論基礎(chǔ)與實際應(yīng)用相結(jié)合，使讀者較容易消化接受該學(xué)科的知識。

內(nèi)容概要

　　具有先進性、實用性、完整性、易讀性。傳感器接口與檢測儀器電路設(shè)計及信號調(diào)理是現(xiàn)代測控系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。《傳感器接口與檢測儀器電路》全面闡述了各種類型的傳感器輸出信號的放大、處理、變換、傳輸及抗干擾技術(shù)，在闡述中突出了基本概念、基本方法、還特別突出了工程實際應(yīng)用?！秱鞲衅鹘涌谂c檢測儀器電路》還介紹了傳感器接口與檢測儀器電路可靠性設(shè)計與仿真，突出了國防工業(yè)產(chǎn)品的高可靠性設(shè)計特色。同時還介紹了航空航天用傳感器接口與檢測儀器電路多個實例，均是作者多年科研工作中與航空航天有關(guān)的成功的應(yīng)用研究。　　《傳感器接口與檢測儀器電路》是檢測技術(shù)與儀器、儀器科學(xué)與技術(shù)大學(xué)本科專業(yè)的教材，也可作為電氣工程與自動化、信息工程、檢測技術(shù)與自動化裝置、機械電子工程等本科專業(yè)用教材，同時《傳感器接口與檢測儀器電路》也是相關(guān)行業(yè)尤其是航空航天及國防領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員的一本極有價值的參考書。

書籍目錄

第1章 信號放大電路1.1 小信號放大器設(shè)計1.1.1 小信號交流放大器的設(shè)計1.1.2 線性集成運算放大器的設(shè)計1.2 數(shù)據(jù)放大器設(shè)計1.2.1 數(shù)據(jù)放大器靜態(tài)特性指標1.2.2 數(shù)據(jù)放大器的動態(tài)特性指標1.2.3 集成運放對稱組成數(shù)據(jù)放大器1.2.4 動態(tài)校零數(shù)據(jù)放大器1.3 低漂移直流放大器設(shè)計1.3.1 單管直流放大器溫度漂移的計算1.3.2 差動放大器溫度漂移的計算1.3.3 雙通道放大器電路1.3.4 低漂移直流放大器制作工藝1.4 高輸入阻抗放大器設(shè)計1.4.1 自舉反饋型高輸入阻抗放大器1.4.2 高輸入阻抗放大器的計算1.4.3 高輸入阻抗放大器信號保護1.4.4 高輸入阻抗放大器制作裝配工藝1.5 電荷放大器設(shè)計1.5.1 電荷放大器原理1.5.2 電荷放大器特性1.6 低噪聲放大器設(shè)計1.6.1 噪聲的基本知識1.6.2 噪聲電路的計算1.6.3 信噪比與噪聲系數(shù)1.6.4 前置放大器的噪聲模型1.6.5 低噪聲電路設(shè)計原則第2章 信號處理電路2.1 有源濾波器設(shè)計2.1.1 有源濾波器的分類和基本參數(shù)2.1.2 組成二階有源濾波器的基本方法2.1.3 二階有源濾波器的設(shè)計2.1.4 集成有源濾波器2.2 常用特征值檢測電路2.2.1 絕對值檢測電路2.2.2 峰值檢測電路2.2.3 真有效值檢測電路2.3 采樣保持電路2.3.1 電路原理2.3.2 模擬開關(guān)2.3.3 采樣保持實用電路第3章 調(diào)制與解調(diào)電路3.1 振幅調(diào)制與解調(diào)3.1.1 調(diào)幅原理與方法3.1.2 包絡(luò)檢波電路3.1.3 相敏檢波電路3.2 頻率調(diào)制與解調(diào)3.2.1 調(diào)頻原理與方法3.2.2 鑒頻電路3.3 相位調(diào)制與解調(diào)3.3.1 調(diào)相原理與方法3.3.2 鑒相電路3.4 脈沖調(diào)制與解調(diào)3.4.1 脈沖調(diào)制原理與方法3.4.2 脈沖調(diào)制信號的解調(diào)第4章 儀表非線性特性的線性化4.1 儀表組成環(huán)節(jié)的非線性4.1.1 指數(shù)曲線型非線性特性4.1.2 有理代數(shù)函數(shù)型非線性特性4.2 經(jīng)典非線性特性的補償方法4.2.1 開環(huán)式非線性補償法4.2.2 閉環(huán)式非線性補償法4.2.3 差動補償法4.2.4 數(shù)字控制分段校正法4.3 線性化電路設(shè)計4.4 智能傳感器中非線性特性的補償方法4.4.1 查表法4.4.2 最小二乘曲線擬合法4.4.3 函數(shù)鏈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法第5章 抗干擾技術(shù)5.1 干擾的來源5.1.1 外部干擾5.1.2 內(nèi)部干擾5.2 干擾的傳輸途徑5.2.1 電場耦合5.2.2 磁場耦合（互感性耦合）5.2.3 漏電流效應(yīng)5.2.4 共阻抗干擾5.3 差模干擾與共模干擾5.4 抗干擾技術(shù)5.4.1 濾波技術(shù)5.4.2 屏蔽技術(shù)5.4.3 隔離技術(shù)5.4.4 接地技術(shù)5.4.5 浮空（浮置、浮接）技術(shù)第6章 傳感器接口與檢測儀器電路的可靠性設(shè)計與預(yù)計6.1 概述6.1.1 調(diào)理電路的可靠性設(shè)計及預(yù)計6.1.2 研究的意義6.2 舉例電路簡介6.2.1 調(diào)理電路的功能6.2.2 電路介紹6.2.3 電路中的元器件6.3 調(diào)理電路的可靠性設(shè)計6.3.1 原理設(shè)計的可靠性措施6.3.2 元器件的選型及應(yīng)用的可靠性措施6.3.3 印制電路板設(shè)計的可靠性措施6.4 調(diào)理電路的可靠性預(yù)計6.4.1 有關(guān)的基本概念6.4.2 可靠性預(yù)計方法6.4.3 可靠性的預(yù)計6.4.4 可靠性預(yù)計的結(jié)果6.4.5 可靠性預(yù)計的結(jié)論第7章 傳感器接口與檢測儀器電路的仿真7.1 電路的計算機仿真7.1.1 電路仿真的基本概念7.1.2 電路仿真軟件OrCAD介紹7.1.3 電路仿真軟件OrCAD／PSpice的仿真功能7.1.4 使用OrCAD／PSprice進行電路仿真的步驟7.1.5 電路的仿真實例7.1.6 電路仿真過程7.1.7 仿真結(jié)果分析7.2 電路印制板的熱分析7.2.1 熱分析的目的與方法7.2.2 BETAsofi-Board軟件的特點7.2.3 印制板的熱分析7.3 電路印制板的熱測試7.3.1 熱測試的目的與方法7.3.2 印制板的熱測試7.3.3 熱測試的結(jié)果與改進措施第8章 航空航天用傳感器接口與檢測儀器電路實例分析8.1 二氧化碳分壓傳感器調(diào)理電路8.1.1 測量機理8.1.2 傳感器的組成8.1.3 關(guān)鍵技術(shù)8.1.4 傳感器性能8.1.5 結(jié)束語8.2 衛(wèi)星推進系統(tǒng)通道流量測試儀電路8.2.1 測試儀的組成8.2.2 氣體流量探頭的組成及原理8.2.3 氣體流量探頭數(shù)學(xué)模型的建立8.2.4 氣體流量探頭的試驗數(shù)據(jù)處理8.2.5 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)8.3 航空發(fā)動機磨損在線監(jiān)測儀電路

章節(jié)摘錄

　　第1章　信號放大電路　　在檢測儀器的測量電路中通常都有信號放大級，它把傳感器輸出的微弱信號進行放大，以便進行控制與顯示。信號放大電路的結(jié)構(gòu)形式視傳感器類型而定。本章論述了常用的小信號交流放大器及數(shù)據(jù)放大器的設(shè)計，并介紹了特殊的信號放大級（如低漂移、高阻抗、電荷放大、低噪聲）的設(shè)計?！　⌒盘柗糯箅娐返脑O(shè)計方法是：首先根據(jù)傳感器的類型來確定相應(yīng)的放大級電路方案，并根據(jù)對放大級提出的技術(shù)要求，大致確定放大電路的級數(shù)、各單元電路的形式、耦合方式、反饋電路的形式等，繪出初步原理電路圖，這是設(shè)計第一步——定性分析；其次作初步計算，以確定電路工作狀態(tài)，元器件參數(shù)等問題，這是設(shè)計第二步——定量計算；最后進行實驗調(diào)試的過程，這是設(shè)計第三步——實驗調(diào)試。實踐證明，一個符合實際要求的設(shè)計，往往都要經(jīng)過實踐、認識、再實踐多次反復(fù)才能完成。　　定性分析、定量計算、實驗調(diào)試這種三結(jié)合的設(shè)計方法，不僅是放大電路常用的設(shè)計方法，也是解決電子電路設(shè)計的一般方法。實踐證明，這是一種行之有效的方法。　　1.1　小信號放大器設(shè)計　　1.1.1　小信號交流放大器的設(shè)計　　放大器的設(shè)計是一個綜合性問題。設(shè)計一個達到給定指標的放大器，實現(xiàn)方案可以多種多樣，具體步驟也可以各不相同。但是設(shè)計的指導(dǎo)思想應(yīng)該是一致的，就是在保證技術(shù)指標的條件下，力求降低成本，從實際出發(fā)，既要使設(shè)計符合要求，也要力求體積小、重量輕、穩(wěn)定可靠、維修方便，而且設(shè)計中必須始終貫徹理論聯(lián)系實際，把定性分析、定量計算和實驗調(diào)試三者有機結(jié)合起來。

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