傳感器與檢測技術(shù)

前言

自動化學(xué)科有著光榮的歷史和重要的地位，20世紀(jì)50年代我國政府就十分重視自動化學(xué)科的發(fā)展和自動化專業(yè)人才的培養(yǎng)。五十多年來，自動化科學(xué)技術(shù)在眾多領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用，如航空、航天等，“兩彈一星”的偉大工程就包含了許多自動化科學(xué)技術(shù)的成果。自動化科學(xué)技術(shù)也改變了我國工業(yè)整體的面貌，不論是石油化工、電力、鋼鐵，還是輕工、建材、醫(yī)藥等領(lǐng)域都要用到自動化手段，在國防工業(yè)中自動化的作用更是巨大的?，F(xiàn)在，世界上有很多非?；钴S的領(lǐng)域都離不開自動化技術(shù)，比如機(jī)器人、月球車等。另外，自動化學(xué)科對一些交叉學(xué)科的發(fā)展同樣起到了積極的促進(jìn)作用，例如網(wǎng)絡(luò)控制、量子控制、流媒體控制、生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)等學(xué)科就是在系統(tǒng)論、控制論、信息論的影響下得到不斷的發(fā)展。在整個世界已經(jīng)進(jìn)入信息時代的背景下，中國要完成工業(yè)化的任務(wù)還很重，或者說我們正處在后工業(yè)化的階段。因此，國家提出走新型工業(yè)化的道路和“信息化帶動工業(yè)化，工業(yè)化促進(jìn)信息化”的科學(xué)發(fā)展觀，這對自動化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是一個前所未有的戰(zhàn)略機(jī)遇。機(jī)遇難得，人才更難得。要發(fā)展自動化學(xué)科，人才是基礎(chǔ)、是關(guān)鍵。高等學(xué)校是人才培養(yǎng)的基地，或者說人才培養(yǎng)是高等學(xué)校的根本。作為高等學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)和教師始終要把人才培養(yǎng)放在第一位，具體對自動化系或自動化學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和教師來說，要時刻想著為國家關(guān)鍵行業(yè)和戰(zhàn)線培養(yǎng)和輸送優(yōu)秀的自動化技術(shù)人才。影響人才培養(yǎng)的因素很多，涉及教學(xué)改革的方方面面，包括如何拓寬專業(yè)口徑、優(yōu)化教學(xué)計劃、增強(qiáng)教學(xué)柔性、強(qiáng)化通識教育、提高知識起點(diǎn)、降低專業(yè)重心、加強(qiáng)基礎(chǔ)知識、強(qiáng)調(diào)專業(yè)實(shí)踐等，其中構(gòu)建融會貫通、緊密配合、有機(jī)聯(lián)系的課程體系，編寫有利于促進(jìn)學(xué)生個性發(fā)展、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教材尤為重要。清華大學(xué)吳澄院士領(lǐng)導(dǎo)的《全國高等學(xué)校自動化專業(yè)系列教材》編審委員會，根據(jù)自動化學(xué)科對自動化技術(shù)人才素質(zhì)與能力的需求，充分吸取國外自動化教材的優(yōu)勢與特點(diǎn)，在全國范圍內(nèi)，以招標(biāo)方式，組織編寫了這套自動化專業(yè)系列教材，這對推動高等學(xué)校自動化專業(yè)發(fā)展與人才培養(yǎng)具有重要的意義。

內(nèi)容概要

本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材、全國高等學(xué)校自動化專業(yè)系列教材。全書按基礎(chǔ)知識篇、傳感器技術(shù)篇和檢測技術(shù)篇順序編排，三者篇幅比例大體為2∶5∶7。三部分既相對獨(dú)立，又緊密銜接，前后呼應(yīng)、循序漸進(jìn)。本書傳感器技術(shù)與檢測技術(shù)兩大部分內(nèi)容所占比例大體平衡，把傳感器技術(shù)和檢測技術(shù)融合和有機(jī)組合，便于教師組織教學(xué)和學(xué)生連貫、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)。    本書包含的傳感器種類多、檢測參量廣。書中將經(jīng)典技術(shù)與當(dāng)前成熟新技術(shù)相結(jié)合、理論與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，注重知識縱向聯(lián)系與橫向比較，能較好地滿足多專業(yè)類的寬口徑素質(zhì)教學(xué)需要并為從事各類自動化工程方面的技術(shù)人員提供參考。

作者簡介

周杏鵬
    教授，男，博士生導(dǎo)師，國家精品課程“檢測技術(shù)”課程負(fù)責(zé)人。1982年1月南京工學(xué)院(現(xiàn)為東南大學(xué))自動控制系研究生畢業(yè)(獲工學(xué)碩士學(xué)位)后留校工作至今。1992年—2002年擔(dān)任東南大學(xué)檢測技術(shù)與系統(tǒng)教研室主任，2002年至今擔(dān)任東南大學(xué)檢測技術(shù)與自動化裝置學(xué)科帶

書籍目錄

第一篇  基礎(chǔ)知識篇  第1章  緒論    1.1  傳感器與檢測技術(shù)的定義與作用      1.1.1  傳感器的定義      1.1.2  檢測的定義      1.1.3  傳感器與檢測技術(shù)的地位與作用    1.2  檢測系統(tǒng)的組成    1.3  傳感器與檢測系統(tǒng)的分類      1.3.1  傳感器的分類      1.3.2  檢測系統(tǒng)的分類    1.4  傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢      1.4.1  傳感器的發(fā)展方向      1.4.2  檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢    習(xí)題與思考題  第2章  檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識  第3章  傳感器與檢測系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)第二篇  傳感器技術(shù)篇  第4章  結(jié)構(gòu)型傳感器  第5章  常用物性型傳感器  第6章  固態(tài)傳感器  第7章  其他傳感器技術(shù)第三篇  檢測技術(shù)篇  第8章  壓力檢測技術(shù)  第9章  溫度檢測技術(shù)  第10章  流量檢測技術(shù)  第11章  物位檢測技術(shù)  第12章  機(jī)械量檢測技術(shù)  第13章  成分檢測技術(shù)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：4.信號處理信號處理模塊是自動檢測儀表、檢測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和各種控制的中樞環(huán)節(jié)，其作用和人的大腦相類似?，F(xiàn)代檢測儀表、檢測系統(tǒng)中的信號處理模塊通常以各種型號的嵌入式微控制器、專用高速數(shù)據(jù)處理器（DSP）和大規(guī)?？删幊碳呻娐?，或直接采用工業(yè)控制計算機(jī)來構(gòu)建。對檢測儀表、檢測系統(tǒng)的信號處理環(huán)節(jié)來說，只要能滿足用戶對信號處理的要求，則愈簡單愈可靠，成本愈低愈好。由于大規(guī)模集成電路設(shè)計、制造和封裝技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式微控制器、專用高速數(shù)據(jù)處理器和大規(guī)?？删幊碳呻娐沸阅懿粩嗵嵘?，而芯片價格不斷降低，稍復(fù)雜一點(diǎn)的檢測系統(tǒng)（儀器）的信號處理環(huán)節(jié)都應(yīng)優(yōu)先考慮選用合適型號的微控制器或DSP來設(shè)計和構(gòu)建，從而使該檢測系統(tǒng)具有更高的性能價格比。5.信號顯示通常人們都希望及時知道被測參量的瞬時值、累積值或其隨時間的變化情況，因此，各類檢測儀表和檢測系統(tǒng)在信號處理器計算出被測參量的當(dāng)前值后通常均需送至各自的顯示器作實(shí)時顯示。顯示器是檢測系統(tǒng)與人聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)之一，顯示器一般可分為指示式、數(shù)字式和屏幕式三種。①指示式顯示，又稱模擬式顯示。被測參量數(shù)值大小由光指示器或指針在標(biāo)尺上的相對位置來表示。用有形的指針位移模擬無形的被測量是較方便、直觀的。指示式儀表有動圈式和動磁式等多種形式，但均有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、顯示直觀的特點(diǎn)，在檢測精度要求不高的單參量測量顯示場合應(yīng)用較多。指針式儀表存在指針驅(qū)動誤差和標(biāo)尺刻度誤差，這種儀表的讀數(shù)精度和儀器的靈敏度受標(biāo)尺最小分度的限制，如果操作者讀儀表示值時，站位不當(dāng)就會引入主觀讀數(shù)誤差。②數(shù)字式顯示。以數(shù)字形式直接顯示出被測參量數(shù)值的大小。數(shù)字式顯示沒有轉(zhuǎn)換誤差、顯示驅(qū)動誤差，能有效地克服讀數(shù)的主觀誤差（相對指示式儀表），還能方便地與智能化終端連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此，各類檢測儀表和檢測系統(tǒng)越來越多地采用數(shù)字式顯示方式。③屏幕顯示。實(shí)際上是一種類似電視的點(diǎn)陣式顯示方法。具有形象性和易于讀數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能在同一屏幕上顯示一個被測量或多個被測量的變化曲線或圖表，顯示信息量大、方便靈活。屏幕顯示器一般體積較大，對環(huán)境溫度、濕度等要求較高，在儀表控制室、監(jiān)控中心等環(huán)境條件較好的場合使用較多。

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