傳感器與檢測(cè)技術(shù)

前言

隨著信息時(shí)代的到來，傳感器技術(shù)已成為國內(nèi)外優(yōu)先發(fā)展的科技領(lǐng)域之一。測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常是從對(duì)象信息的有效獲取開始的，不同種類的物理量不僅需要用不同種類的傳感器進(jìn)行采集，而且因信號(hào)性質(zhì)的不同，還需要采用不同的測(cè)量電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理以滿足測(cè)量的要求。因此，傳感器與檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代測(cè)量與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中具有非常重要的地位。在國內(nèi)高等學(xué)校中，傳感器與檢測(cè)技術(shù)這門課程已成為自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器等專業(yè)的主干課程。本書是作者在總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科研成果的基礎(chǔ)上編寫而成的。本書共19章，分為傳感器原理與應(yīng)用、檢測(cè)技術(shù)及傳感檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例兩部分內(nèi)容。第一部分（前10章）主要介紹傳感器的基本概念及常用傳感器的工作原理與應(yīng)用；第二部分（后9章）在對(duì)測(cè)量技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)介紹的基礎(chǔ)上，通過幾個(gè)典型的設(shè)計(jì)實(shí)例，使讀者加深對(duì)傳感檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)通過這些實(shí)例突出了虛擬儀器在現(xiàn)代傳感檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要性。本書與國內(nèi)現(xiàn)有的教材比較具有以下特色：注重系統(tǒng)性——將傳感器與檢測(cè)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，使讀者能夠更全面學(xué)習(xí)和掌握信號(hào)傳感、信號(hào)采集、信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理及信號(hào)傳輸?shù)恼麄€(gè)過程注重實(shí)用性——針對(duì)每一種傳感器，提供了實(shí)用的應(yīng)用電路，并做了詳盡分析，取材新穎，內(nèi)容豐富，范例實(shí)用注重先進(jìn)性——將EDA技術(shù)應(yīng)用于傳感器的建模、調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了與LabView虛擬儀器的無縫互調(diào)鏈接。與虛擬技術(shù)相結(jié)合，借助現(xiàn)代新技術(shù)和新方法擴(kuò)展功能，拓寬讀者的眼界各章附有習(xí)題另外，本書提供多媒體課件和相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（可從yydz.phei.com.cn資源下載欄目中下載），使讀者更容易學(xué)習(xí)和掌握本書的內(nèi)容。本書由周潤景、郝曉霞編著，其中郝曉霞編寫了第19章，其余章節(jié)由周潤景編寫，全書由周潤景教授統(tǒng)稿。由于作者水平有限，書中難免有錯(cuò)誤和不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正！

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)介紹了常用傳感器的基本原理、工作特性及其信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，基于LabVIEW的虛擬檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，檢測(cè)系統(tǒng)的最新技術(shù)進(jìn)展。本書首次將EDA技術(shù)應(yīng)用于傳感器的建模和調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了與LabVIEW虛擬儀器的無縫互調(diào)鏈接。本書針對(duì)每一種傳感器提供了實(shí)際的應(yīng)用電路，并做了詳盡分析，取材新穎，內(nèi)容豐富，范例實(shí)用。    本書適合傳感器和檢測(cè)專業(yè)的工程技術(shù)人員閱讀，也可作為高等學(xué)校檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制、儀器儀表及機(jī)電類專業(yè)的教學(xué)用書。

書籍目錄

第1章  傳感器概述  1.1  基本概念  1.2  傳感器的一般特性  1.3  傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)  1.4  傳感器選擇的一般原則  習(xí)題第2章  應(yīng)變式傳感器  2.1  工作原理  2.2  電阻應(yīng)變片特性  2.3  電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路  2.4  應(yīng)變式傳感器應(yīng)用  習(xí)題第3章  電感式傳感器  3.1  變磁阻式傳感器  3.2  互感式傳感器  3.3  電渦流式傳感器  習(xí)題第4章  電容式傳感器  4.1  電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)  4.2  電容式傳感器的靈敏度及非線性  4.3  電容式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用中存在的問題  4.4  電容式傳感器的測(cè)量電路  4.5  電容式傳感器的應(yīng)用  習(xí)題第5章  壓電式傳感器  5.1  壓電效應(yīng)及壓電材料  5.2  壓電式傳感器的等效電路?  5.3  壓電式傳感器的測(cè)量電路  5.4  壓電式傳感器的應(yīng)用  習(xí)題第6章  磁敏式傳感器  6.1  磁電感應(yīng)式傳感器  6.2  霍爾式傳感器  6.3  磁敏電阻器  6.4  磁敏式傳感器的應(yīng)用  習(xí)題第7章  熱電式傳感器  7.1  熱電偶  7.2  熱電阻傳感器  7.3  熱敏電阻  7.4  集成溫度傳感器  7.5  熱電式傳感器的應(yīng)用  習(xí)題第8章  光電式傳感器  8.1  光電器件  8.2  光纖傳感器  8.3  紅外傳感器  習(xí)題第9章  超聲波傳感器  9.1  超聲波及其性質(zhì)  9.2  超聲波發(fā)生法與振動(dòng)因子的設(shè)計(jì)  9.3  超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)  9.4  超聲波傳感器的基本電路  9.5  超聲波傳感器的應(yīng)用  習(xí)題第10章  半導(dǎo)體傳感器  10.1  半導(dǎo)體氣敏傳感器  10.2  濕敏傳感器  10.3  色敏傳感器  10.4  半導(dǎo)體式傳感器的應(yīng)用  習(xí)題第11章  檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)  11.1  測(cè)量技術(shù)  11.2  測(cè)量數(shù)據(jù)的估計(jì)和處理  11.3  測(cè)量系統(tǒng)  習(xí)題第12章  虛擬儀器技術(shù)  12.1  LabVIEW軟件的特點(diǎn)  12.2  LabVIEW虛擬儀器的創(chuàng)建方法  12.3  數(shù)據(jù)采集與虛擬儀器  12.4  LabVIEW 和Multisim軟件的聯(lián)合  習(xí)題第13章  小型稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  13.1  設(shè)計(jì)任務(wù)  13.2  測(cè)量電路原理與設(shè)計(jì)  13.3  LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)  習(xí)題第14章  鉑電阻溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  14.1  設(shè)計(jì)任務(wù)  14.2  電路設(shè)計(jì)  14.3  LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)  習(xí)題第15章  熱電偶溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  15.1  設(shè)計(jì)任務(wù)  15.2  電路原理與設(shè)計(jì)  15.3  LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)  習(xí)題第16章  位移測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  16.1  設(shè)計(jì)要求  16.2  電路原理與設(shè)計(jì)  16.3  LabVIEW顯示模塊設(shè)計(jì)  16.4  硬件驗(yàn)證與數(shù)據(jù)采集卡的應(yīng)用  習(xí)題第17章  轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  17.1  設(shè)計(jì)任務(wù)  17.2  電路原理與設(shè)計(jì)  17.3  LabVIEW頻率計(jì)的設(shè)計(jì)  習(xí)題第18章  基于DS18B20的溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)  18.1  設(shè)計(jì)任務(wù)  18.2  設(shè)計(jì)原理  習(xí)題第19章  多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)  19.1  傳感器信息融合分類和結(jié)構(gòu)  19.2  傳感器信息融合的一般方法  19.3  信息融合系統(tǒng)的應(yīng)用  習(xí)題附錄A  傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)  A.1  CSY2000系列傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介  A.2  金屬箔式應(yīng)變片——單臂、全橋電路性能實(shí)驗(yàn)  A.3  擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器的壓力測(cè)量實(shí)驗(yàn)  A.4  差動(dòng)變壓器的性能實(shí)驗(yàn)  A.5  鉑電阻溫度特性實(shí)驗(yàn)  A.6  熱電偶冷端溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)  A.7  直流激勵(lì)時(shí)霍爾式傳感器的位移特性實(shí)驗(yàn)及霍爾測(cè)速實(shí)驗(yàn)  A.8  采用鉑電阻傳感器的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 傳感器概述1.4 傳感器選擇的一般原則1）根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型要進(jìn)行具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：①量程的大?。虎诒粶y(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；③測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；④信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；⑤傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，或是自行研制。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。2）靈敏度的選擇通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度越高，與被測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也越容易混入，它也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，從而影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的廠擾信號(hào)。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其他方向靈敏度小的傳感器；若被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

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