傳感器原理與檢測技術(shù)

前言

　　信息技術(shù)的發(fā)展給人們的生產(chǎn)、生活正帶來巨大變化，科技越發(fā)達，自動化程度越高，對傳感器與檢測技術(shù)等信息獲取與處理技術(shù)的依賴也就越強烈。傳感器與檢測技術(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，沒有先進的檢測技術(shù)，那么信息的準確獲取和精密檢測就是一句空話，通信技術(shù)和計算機技術(shù)也就成了無源之水、無本之木。因此，應(yīng)用、研究和發(fā)展傳感器與檢測技術(shù)是生產(chǎn)過程自動化和信息時代的必然要求?！　　秱鞲衅髟砼c檢測技術(shù)》主要是為各類高校，尤其是應(yīng)用型本科院校的測控技術(shù)與儀器、電子信息工程、光電信息工程、電氣工程與自動化、機械設(shè)計與自動化等專業(yè)編寫的專業(yè)課教材；也可作為從事傳感器與檢測技術(shù)的工程技術(shù)人員的參考用書。　　《傳感器原理與檢測技術(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試系統(tǒng)的基本特性，傳感器的標定與校準，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技術(shù)的發(fā)展展望；第2章至第8章重點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、測量電路、誤差分析與補償以及典型應(yīng)用；第9章和第10章簡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；第11章從現(xiàn)代檢測技術(shù)和測試系統(tǒng)集成設(shè)計角度出發(fā)，詳細介紹了傳感器與測試系統(tǒng)的信號調(diào)理技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，并通過實例詳細講述了現(xiàn)代測試系統(tǒng)的集成設(shè)計與性能評價方法?！　　秱鞲衅髟砼c檢測技術(shù)》以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、處理為主線，從測控系統(tǒng)集成角度講述各類傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、測量電路以及在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用，不拘泥于單個的傳感器件。書中既講傳感器的基礎(chǔ)理論，但更加注重實際應(yīng)用，每類傳感器都給出了實物圖片和技術(shù)參數(shù)。同時添加了大量傳感器在實際生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實例，很多實例都給出了完整電路，讀者可以參照這些實例或者在此基礎(chǔ)上舉一反三進行科技制作，更好地鍛煉實踐能力?！　　秱鞲衅髟砼c檢測技術(shù)》的電子配套教學資源十分豐富，目前已初步建成傳感器網(wǎng)絡(luò)教學平臺，運行良好，網(wǎng)上資源包括：課程大綱、課程教案、電子教材、PPT課件、各類動畫、實踐指導、虛擬仿真實驗、自測試題和每章習題等。

內(nèi)容概要

　　《傳感器原理與檢測技術(shù)》從信息獲取和系統(tǒng)集成的高度出發(fā)，從信息科學技術(shù)的角度來觀察和理解傳感器及檢測技術(shù)。系統(tǒng)闡述了各類傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、測量電路及其在工業(yè)測試中的典型應(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、傳感器與測試系統(tǒng)的數(shù)學模型及基本特性，傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展展望；第2章至第8章重點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、測量電路、誤差分析與補償以及典型應(yīng)用；第9章和第10章簡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；第11章詳細介紹了傳感器與測試系統(tǒng)的信號調(diào)理技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，并通過實例詳細講述了現(xiàn)代測試系統(tǒng)的集成設(shè)計與性能評價方法?！　　秱鞲衅髟砼c檢測技術(shù)》可作為應(yīng)用型本科院校的測控技術(shù)與儀器、電子信息工程、光電信息工程、電氣工程與自動化、機械設(shè)計與自動化等專業(yè)的教材；也可作為從事傳感器與檢測技術(shù)的工程技術(shù)人員學習參考書。

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 對傳感器的一般要求第1章 傳感器與檢測技術(shù)的基本概念1.1 傳感器與檢測技術(shù)的基本特性1.1.1 傳感器的靜態(tài)特性1.1.2 傳感器的動態(tài)特性1.2 傳感器的標定與校準1.2.1 傳感器的靜態(tài)特性標定1.2.2 傳感器的動態(tài)特性標定1.2.3 振動傳感器的標定和校準1.3 傳感器與測試系統(tǒng)無失真測試的條件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 傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展展望習題與思考題第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2.3.4 壓阻式傳感器的應(yīng)用習題與思考題第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 差動變壓器式傳感器3.2.1 螺管式差動變壓器3.2.2 變氣隙式差動變壓器3.2.3 測量電路3.2.4 差動變壓器的應(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 測量電路3.3.6 被測導體材料、形狀、大小和安裝對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)代檢測技術(shù)與測試系統(tǒng)設(shè)計參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：（2）化學型傳感器是利用敏感材料與物質(zhì)間的電化學反應(yīng)原理，把無機和有機化學成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，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，如酶傳感器、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，同時各類傳感器是以其對信號轉(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調(diào)理電路直接相關(guān)；缺點是對傳感器不夠了解的用戶會感到不方便。2.按照被測量對象（傳感器的用途）分類按照被測量對象，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、振動傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等。傳感器以被測量來命名。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。但是因為需要測量的對象幾乎有無限多個，所以，這種分類方法會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.按照檢測過程中對外界能源的需要分類按照檢測過程中對外界能源的需要，可分為有源傳感器和無源傳感器兩類。（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。如基于壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電動勢效應(yīng)等的傳感器都屬于此類傳感器。（2）無源傳感器也稱能量控制型傳感器，在信息變化過程中，敏感元件本身無能量轉(zhuǎn)換能力，而是隨輸入信號而改變本身的電特性，因此，必須采用外加激勵源對其進行激勵，才能得到輸出信號。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。由于需要激勵源，無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受到激勵信號幅度的影響。4.按照輸出信號的性質(zhì)分類按照輸出信號的性質(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非電量轉(zhuǎn)換成模擬電信號，其輸出信號中的信息一般由信號的幅度表達，通過模擬／數(shù)字（A／D）轉(zhuǎn)換器將模擬信號數(shù)字化后，可由計算機對其進行分析、處理。（2）數(shù)字式傳感器將被測非電量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，數(shù)字信號不僅重復性好、可靠性高，而且不需要A／D轉(zhuǎn)換，比模擬信號更容易傳輸。但由于敏感機理、研發(fā)歷史等原因，目前，實用的數(shù)字式傳感器種類很少，市場上更多的其實是準數(shù)字式傳感器。準數(shù)字式傳感器輸出為方波信號，其頻率或占空比隨被測量變化而變化。這類信號可以直接輸入到微處理器內(nèi)，利用微處理器內(nèi)的計數(shù)器即可獲得相應(yīng)的測量值。準數(shù)字式傳感器與數(shù)字電路具有很好的兼容性。

編輯推薦

《傳感器原理與檢測技術(shù)》是普通高等院校“十二五”規(guī)劃教材之一。

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