傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)

前言

　　信息技術(shù)的發(fā)展給人們的生產(chǎn)、生活正帶來(lái)巨大變化，科技越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)等信息獲取與處理技術(shù)的依賴也就越強(qiáng)烈。傳感器與檢測(cè)技術(shù)既是現(xiàn)代信息系統(tǒng)的"源頭"或"感官"，又是信息社會(huì)賴以存在和發(fā)展的物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ)。如果沒有性能可靠的傳感器，沒有先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，那么信息的準(zhǔn)確獲取和精密檢測(cè)就是一句空話，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)也就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。因此，應(yīng)用、研究和發(fā)展傳感器與檢測(cè)技術(shù)是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和信息時(shí)代的必然要求?！　　秱鞲衅髟砼c檢測(cè)技術(shù)》主要是為各類高校，尤其是應(yīng)用型本科院校的測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息工程、光電信息工程、電氣工程與自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化等專業(yè)編寫的專業(yè)課教材；也可作為從事傳感器與檢測(cè)技術(shù)的工程技術(shù)人員的參考用書?！　　秱鞲衅髟砼c檢測(cè)技術(shù)》共分11章，緒論主要介紹傳感器的作用、定義、組成及分類；第1章主要介紹傳感器與測(cè)試系統(tǒng)的基本特性，傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)，傳感器性能的改善措施與傳感器的選擇原則以及傳感器與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展展望；第2章至第8章重點(diǎn)介紹了各類常用傳感器（包括電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器）的轉(zhuǎn)換原理、組成結(jié)構(gòu)、輸出特性、測(cè)量電路、誤差分析與補(bǔ)償以及典型應(yīng)用；第9章和第10章簡(jiǎn)要介紹了集成化智能傳感器和系統(tǒng)以及現(xiàn)代新型傳感器的基本知識(shí)；第11章從現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)和測(cè)試系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)角度出發(fā)，詳細(xì)介紹了傳感器與測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，并通過(guò)實(shí)例詳細(xì)講述了現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)與性能評(píng)價(jià)方法?！　　秱鞲衅髟砼c檢測(cè)技術(shù)》以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、處理為主線，從測(cè)控系統(tǒng)集成角度講述各類傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路以及在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，不拘泥于單個(gè)的傳感器件。書中既講傳感器的基礎(chǔ)理論，但更加注重實(shí)際應(yīng)用，每類傳感器都給出了實(shí)物圖片和技術(shù)參數(shù)。同時(shí)添加了大量傳感器在實(shí)際生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例，很多實(shí)例都給出了完整電路，讀者可以參照這些實(shí)例或者在此基礎(chǔ)上舉一反三進(jìn)行科技制作，更好地鍛煉實(shí)踐能力。　　《傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)》的電子配套教學(xué)資源十分豐富，目前已初步建成傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，運(yùn)行良好，網(wǎng)上資源包括：課程大綱、課程教案、電子教材、PPT課件、各類動(dòng)畫、實(shí)踐指導(dǎo)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、自測(cè)試題和每章習(xí)題等。

內(nèi)容概要

　　《傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)》從信息獲取和系統(tǒng)集成的高度出發(fā)，從信息科學(xué)技術(shù)的角度來(lái)觀察和理解傳感器及檢測(cè)技術(shù)。系統(tǒng)闡述了各類傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、測(cè)量電路及其在工業(yè)測(cè)試中的典型應(yīng)用，突破了就器件論器件的傳統(tǒng)方式?！　　秱鞲衅髟砼c檢測(cè)技術(shù)》共分兒章，緒論及第1章主要介紹傳感器的作用、定義與組成、分類、傳感器與測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及基本特性，傳感器與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展展望；第2章至第8章重點(diǎn)介紹了各類常用傳感器的工作原理、組成結(jié)構(gòu)、輸出特性、測(cè)量電路、誤差分析與補(bǔ)償以及典型應(yīng)用；第9章和第10章簡(jiǎn)要介紹了集成化智能傳感器和系統(tǒng)以及現(xiàn)代新型傳感器的基本知識(shí)；第11章詳細(xì)介紹了傳感器與測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，并通過(guò)實(shí)例詳細(xì)講述了現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)與性能評(píng)價(jià)方法。　　《傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)》可作為應(yīng)用型本科院校的測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息工程、光電信息工程、電氣工程與自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化等專業(yè)的教材；也可作為從事傳感器與檢測(cè)技術(shù)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考書。

書籍目錄

緒論0.1 傳感器的作用0.2 傳感器的定義與組成0.2.1 傳感器的定義0.2.2 傳感器的組成0.3 傳感器的分類0.4 對(duì)傳感器的一般要求第1章 傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基本概念1.1 傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基本特性1.1.1 傳感器的靜態(tài)特性1.1.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性1.2 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)1.2.1 傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定1.2.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定1.2.3 振動(dòng)傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)1.3 傳感器與測(cè)試系統(tǒng)無(wú)失真測(cè)試的條件1.4 傳感器性能的改善措施與傳感器的選擇原則1.4.1 改善傳感器性能的基本技術(shù)1.4.2 傳感器的選擇原則1.5 傳感器與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展展望習(xí)題與思考題第2章 電阻式傳感器2.1 電位器式傳感器2.1.1 繞線式線性電位器2.1.2 繞線式非線性電位器2.1.3 非繞線式電位器2.1.4 電位器式壓力傳感器2.2應(yīng)變式傳感器2.2.1 應(yīng)力和應(yīng)變2.2.2 應(yīng)變效應(yīng)2.2.3 應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、類型、材料和粘貼2.2.4 應(yīng)變片的主要特性2.2.5 應(yīng)變片的測(cè)量電路2.2.6 應(yīng)變片的溫度誤差及分析2.2.7 應(yīng)變式傳感器的接口電路設(shè)計(jì)2.2.8 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用2.3 固態(tài)壓阻式傳感器2.3.1 工作原理2.3.2 結(jié)構(gòu)與特性2.3.3 壓阻式傳感器的接口電路設(shè)計(jì)2.3.4 壓阻式傳感器的應(yīng)用習(xí)題與思考題第3章 電感式傳感器3.1 自感式電感傳感器3.1.1 工作原理3.1.2 特性分析3.1.3 測(cè)量電.珞3.1.4 自感式電感傳感器的誤差因素分析3.1.5 自感式電感傳感器的應(yīng)用3.2 差動(dòng)變壓器式傳感器3.2.1 螺管式差動(dòng)變壓器3.2.2 變氣隙式差動(dòng)變壓器3.2.3 測(cè)量電路3.2.4 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用3.3 電渦流式傳感器3.3.1 工作原理3.3.2 結(jié)構(gòu)形式3.3.3 電渦流的形成范圍3.3.4 基本特性3.3.5 測(cè)量電路3.3.6 被測(cè)導(dǎo)體材料、形狀、大小和安裝對(duì)傳感器靈敏度的影響3.3.7 電渦流式傳感器的應(yīng)用舉例習(xí)題與思考題第4章 電容式傳感器4.1 電容式傳感器的工作原理……第5章 磁電式傳感器第6章 壓電式傳感器第7章 光電式傳感器第8章 熱電式傳感器第9章 智能傳感器第10章 新型傳感器第11章 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：（2）化學(xué)型傳感器是利用敏感材料與物質(zhì)間的電化學(xué)反應(yīng)原理，把無(wú)機(jī)和有機(jī)化學(xué)成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，如氣體傳感器、濕度傳感器和離子傳感器等。（3）生物型傳感器是利用材料的生物效應(yīng)構(gòu)成的傳感器，如酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、生理量（血液成分、血壓、激素、血蛋白等）傳感器、組織傳感器等。本書主要講授物理型傳感器，同時(shí)各類傳感器是以其對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換的作用原理命名的，如電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器等。這種分類方法有助于減少傳感器的類別數(shù)，并使傳感器的研究與信號(hào)調(diào)理電路直接相關(guān)；缺點(diǎn)是對(duì)傳感器不夠了解的用戶會(huì)感到不方便。2.按照被測(cè)量對(duì)象（傳感器的用途）分類按照被測(cè)量對(duì)象，可以分為位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等。傳感器以被測(cè)量來(lái)命名。這種分類方法比較明確地指出了傳感器的用途，便于用戶選用。但是因?yàn)樾枰獪y(cè)量的對(duì)象幾乎有無(wú)限多個(gè)，所以，這種分類方法會(huì)造成傳感器明目繁多，又把原理互不相同的、同一用途的傳感器歸為一類，這就很難找出各種傳感器在轉(zhuǎn)換原理上的共性與差異，不利于掌握傳感器的原理與性能。3.按照檢測(cè)過(guò)程中對(duì)外界能源的需要分類按照檢測(cè)過(guò)程中對(duì)外界能源的需要，可分為有源傳感器和無(wú)源傳感器兩類。（1）有源傳感器也稱能量轉(zhuǎn)換型傳感器或換能器，它不需要外電源，敏感元件能直接將非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。如基于壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)等的傳感器都屬于此類傳感器。（2）無(wú)源傳感器也稱能量控制型傳感器，在信息變化過(guò)程中，敏感元件本身無(wú)能量轉(zhuǎn)換能力，而是隨輸入信號(hào)而改變本身的電特性，因此，必須采用外加激勵(lì)源對(duì)其進(jìn)行激勵(lì)，才能得到輸出信號(hào)。如電阻、電感、電容等電路參量傳感器都屬于這一類傳感器?；趹?yīng)變電阻效應(yīng)、磁阻效應(yīng)、熱阻效應(yīng)、光電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等的傳感器也屬于此類傳感器。由于需要激勵(lì)源，無(wú)源傳感器通常需要比有源傳感器更多的引線，傳感器的總靈敏度也會(huì)受到激勵(lì)信號(hào)幅度的影響。4.按照輸出信號(hào)的性質(zhì)分類按照輸出信號(hào)的性質(zhì)，可分為模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器兩類。（1）模擬式傳感器將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，其輸出信號(hào)中的信息一般由信號(hào)的幅度表達(dá)，通過(guò)模擬／數(shù)字（A／D）轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)數(shù)字化后，可由計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析、處理。（2）數(shù)字式傳感器將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，數(shù)字信號(hào)不僅重復(fù)性好、可靠性高，而且不需要A／D轉(zhuǎn)換，比模擬信號(hào)更容易傳輸。但由于敏感機(jī)理、研發(fā)歷史等原因，目前，實(shí)用的數(shù)字式傳感器種類很少，市場(chǎng)上更多的其實(shí)是準(zhǔn)數(shù)字式傳感器。準(zhǔn)數(shù)字式傳感器輸出為方波信號(hào)，其頻率或占空比隨被測(cè)量變化而變化。這類信號(hào)可以直接輸入到微處理器內(nèi)，利用微處理器內(nèi)的計(jì)數(shù)器即可獲得相應(yīng)的測(cè)量值。準(zhǔn)數(shù)字式傳感器與數(shù)字電路具有很好的兼容性。

編輯推薦

《傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)》是普通高等院?！笆濉币?guī)劃教材之一。

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