傳感器原理與應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書是根據(jù)教育部高職高專教育教學(xué)要求編寫的，為教育部推薦教材。全書共分10章內(nèi)容，前9章主要介紹了常用傳感器的工作原理和應(yīng)用，第10 章簡要介紹了智能傳感器和機(jī)器人傳感器的發(fā)展與工作原理，并且編寫了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)部分，供讀者選用。    本書可作為各類高職、高專的電氣、電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可作為上述相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)參考書。

書籍目錄

緒論　　一、傳感器的地位和作用　　二、傳感器的定義及其組成　　三、傳感器的分類　　四、對傳感器的一般要求　　五、傳感器的發(fā)展趨向　　六、本課程的任務(wù)和教學(xué)要求　第1章　傳感器與測量的基本知識　　1.1　測量的基本知識　　　1.1.1　測量　　　1.1.2　測量方法　　　1.1.3　測量系統(tǒng)　　　1.1.4　測量誤差　　　1.1.5　測量精度與分辨率　　1.2　傳感器的一般特性　　　1.2.1　傳感器的靜態(tài)特性　　　1.2.2　傳感器的動態(tài)特性　　　1.2.3　傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)　　1.3　提高傳感器性能的方法　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第2章　電阻應(yīng)變式傳感器與應(yīng)用　　2.1　電阻應(yīng)變片的工作原理、結(jié)構(gòu)和特性　　　2.1.1　電阻應(yīng)變片的工作原理　　　2.1.2　電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)　　　2.1.3　電阻應(yīng)變片的特性　　2.2　電阻應(yīng)變計(jì)的測量電路　　2.3　電阻應(yīng)變計(jì)的溫度誤差與補(bǔ)償　　　2.3.1　溫度誤差產(chǎn)生的原因分析　　　2.3.2　溫度誤差補(bǔ)償?shù)拇胧　?.4　電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第3章　電感式傳感器及其應(yīng)用　　3.1　自感式傳感器　　　3.1.1　變隙式電感傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.1.2　螺旋管式電感傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.1.3　自感式傳感器的測量電路與應(yīng)用　　3.2　差動變壓器式傳感器　　　3.2.1　變隙式差動變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.2.2　螺旋管式差動變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.2.3　差動變壓器的測量電路與應(yīng)用　　3.3　電渦流式傳感器　　　3.3.1　電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.3.2　電渦流的形成范圍　　　3.3.3　電渦流式傳感器的測量電路與應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第4章　電容式傳感器與應(yīng)用　　4.1　電容式傳感器的定義、分類及特性　　　4.1.1　電容式傳感器的定義與分類　　　4.1.2　電容式傳感器的特性　　4.2　電容式傳感器的測量電路　　4.3　電容式傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第5章　壓電式傳感器與應(yīng)用　　5.1　壓電效應(yīng)與壓電材料　　　5.1.1　壓電效應(yīng)　　　5.1.2　壓電材料　　5.2　壓電式傳感器的工作原理　　5.3　壓電式傳感器的等效電路與測量電路　　　5.3.1　壓電式傳感器的等效電路　　　5.3.2　壓電式傳感器的測量電路　　5.4　壓電式傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第6章　霍爾式傳感器與應(yīng)用　　6.1　霍爾元件與霍爾效應(yīng)　　6.2　霍爾元件的主要特性　　6.3　霍爾傳感器的基本測量電路　　6.4　霍爾傳感器的誤差與補(bǔ)償　　　6.4.1　零位誤差與補(bǔ)償　　　6.4.2　溫度誤差與補(bǔ)償　　6.5　霍爾式傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第7章　熱電式傳感器與應(yīng)用　7.1　熱電偶溫度傳感器　　7.1.1　熱電偶的材料與常用熱電偶　　　7.1.2　熱電偶的工作原理　　7.1.3　熱電偶冷端溫度補(bǔ)償　　　7.1.4　熱電偶測量線路　　7.2　熱敏電阻傳感器　　　7.2.1　熱敏電阻的工作原理　　　7.2.2　熱敏電阻的主要特性及參數(shù)　　7.3　熱電阻傳感器　　　7.3.1　金屬熱電阻　　　7.3.2　熱電阻傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第8章　光柵傳感器與應(yīng)用　　8.1　莫爾條紋原理　　　8.1.1　形成莫爾條紋的光學(xué)原理　　　8.1.2　莫爾條紋的種類　　8.2　光柵式傳感器　　　8.2.1　光柵的基本知識　　　8.2.2　光柵式傳感器　　8.3　辨向原理與細(xì)分技術(shù)　　　8.3.1　辨向原理　　　8.3.2　細(xì)分技術(shù)　　8.4　光柵傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第9章　光電傳感器與應(yīng)用　　9.1　光電器件　　　9.1.1　光敏電阻　　　9.1.2　光敏二極管與光敏三極管　　　9.1.3　光電池　　9.2　光纖傳感器　　　9.2.1　光纖傳感器基礎(chǔ)　　　9.2.2　光調(diào)制與解調(diào)技術(shù)　　　9.2.3　光纖傳感器的應(yīng)用實(shí)例　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第10章　智能傳感器與機(jī)器人傳感器簡介　　10.1　智能式傳感器　　　10.1.1　智能式傳感器概述　　　10.1.2　智能傳感器信號的采集　　　10.1.3　傳感器的智能化　　10.2　機(jī)器人傳感器　　10.2.1　機(jī)器人傳感器概述　　　10.2.2　機(jī)器人視覺傳感器　　　10.2.3　機(jī)器人觸覺傳感器　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　附錄　實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)　　實(shí)驗(yàn)一　箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋　　實(shí)驗(yàn)二　箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較　　實(shí)驗(yàn)三　箔式應(yīng)變片的溫度效應(yīng)　　實(shí)驗(yàn)四　應(yīng)變電路的溫度補(bǔ)償　　實(shí)驗(yàn)五　半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)性能　　實(shí)驗(yàn)六　半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)直流半橋測試系統(tǒng)　　實(shí)驗(yàn)七　箔式應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片性能比較　　實(shí)驗(yàn)八　移相器實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)九　相敏檢波器實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)十　箔式應(yīng)變片組成的交流全橋　　實(shí)驗(yàn)十一　激勵頻率對交流全橋的影響　　實(shí)驗(yàn)十二　交流全橋的應(yīng)用――振幅測量　　實(shí)驗(yàn)十三　交流全橋組成的電子秤　　實(shí)驗(yàn)十四　差動變壓器性能　　實(shí)驗(yàn)十五　差動變壓器零殘電壓的補(bǔ)償　　實(shí)驗(yàn)十六　差動變壓器的標(biāo)定　　實(shí)驗(yàn)十七　差動變壓器的振動測量　　實(shí)驗(yàn)十八　差動螺旋管式電感傳感器位移測量　　實(shí)驗(yàn)十九　差動螺旋管式電感傳感器振幅測量　　實(shí)驗(yàn)二十　激勵頻率對電感傳感器的影響　　實(shí)驗(yàn)二十一　熱電式傳感器――熱電偶　　實(shí)驗(yàn)二十二　熱敏式溫度傳感器測溫實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)二十三　PN結(jié)溫度傳感器　　實(shí)驗(yàn)二十四　光纖位移傳感器――位移測量　　實(shí)驗(yàn)二十五　光纖傳感器――轉(zhuǎn)速測量　　實(shí)驗(yàn)二十六　光電傳感器的應(yīng)用――光電轉(zhuǎn)速測試　　實(shí)驗(yàn)二十七　霍爾式傳感器的直流激勵特性　　實(shí)驗(yàn)二十八　霍爾式傳感器的交流激勵特性　　實(shí)驗(yàn)二十九　霍爾式傳感器的應(yīng)用――振幅測量　　實(shí)驗(yàn)三十　霍爾式傳感器的應(yīng)用――電子秤　　實(shí)驗(yàn)三十一　電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定　　實(shí)驗(yàn)三十二　被測材料對電渦流傳感器特性的影響　　實(shí)驗(yàn)三十三　電渦流式傳感器的振幅測量　　實(shí)驗(yàn)三十四　電渦流傳感器的稱重實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)三十五　電渦流式傳感器電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)三十六　磁電式傳感器　　實(shí)驗(yàn)三十七　壓電加速度式傳感器　　實(shí)驗(yàn)三十八　電容式傳感器特性　　實(shí)驗(yàn)三十九　力平衡式傳感器　　實(shí)驗(yàn)四十　雙平行梁的動態(tài)特性――正弦穩(wěn)態(tài)　　實(shí)驗(yàn)四十一　微機(jī)檢測與轉(zhuǎn)換　――數(shù)據(jù)采集處理　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：第1章 傳感器與測量的基本知識1.1 測量的基本知識在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代杜會中，人類已進(jìn)入瞬息萬變的信息時(shí)代，人們在從事工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等活動中，主要依靠對信息資源的開發(fā)、獲取、傳輸和處理。傳感器是感知、獲取與檢測信息的VI窗，處于研究對象與測控系統(tǒng)的接VI位置。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)過程中，特別是在自動檢測和自動控制系統(tǒng)中獲取的信息，都要通過傳感器轉(zhuǎn)換為容易傳輸與處理的電信號。在工程實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中提出的檢測任務(wù)是正確及時(shí)地掌握各種信息，大多數(shù)情況下是要獲取被測對象信息的大小，即被測量的大小。這樣，信息采集的主要含義就是測量并取得測量數(shù)據(jù)。在工程中，需要由傳感器與多臺儀表組合在一起，才能完成信號的檢測，這樣便形成了測量系統(tǒng)?？梢姡皽y量系統(tǒng)”是傳感技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。尤其是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息處理技術(shù)的發(fā)展，測量系統(tǒng)所涉及的內(nèi)容也不斷得以充實(shí)。為了更好地掌握傳感器，需要對測量的基本概念、測量系統(tǒng)的特性、測量誤差及測量精度等方面的理論及工程方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，只有了解和掌握了這些基本理論，才能更有效地完成檢測任務(wù)。測量結(jié)果可用一定的數(shù)值表示，也可以用一條曲線或某圖形表示。但無論其表現(xiàn)形式如何，測量結(jié)果應(yīng)包括兩部分，即比值和測量單位。確切地講，測量結(jié)果還應(yīng)包括誤差部分。被測量值和比值等都是測量過程的信息，這些信息依托于物質(zhì)才能在空間和時(shí)間上進(jìn)行傳遞。測量時(shí)，參數(shù)承載了信息而成為信號。選擇其中適當(dāng)?shù)膮?shù)作為測量信號，例如，熱電偶溫度傳感器的工作參數(shù)是熱電偶的電勢，差壓流量傳感器中的孔板工作參數(shù)是差壓△P。測量過程就是傳感器從被測對象獲取被測量的信息，建立起測量信號，經(jīng)過變換、傳輸、處理，從而獲得被測量的量值。1.1.2測量方法實(shí)現(xiàn)被測量與標(biāo)準(zhǔn)量比較得出比值的方法，稱為測量方法。針對不同測量任務(wù)進(jìn)行具體分析以找出切實(shí)可行的測量方法，對測量工作是十分重要的。對于測量方法，從不同角度，有不同的分類方法。根據(jù)獲得測量值的方法不同可分為直接測量、間接測量和組合測量；根據(jù)測量的精度因素情況可分為等精度測量與非等精度測量；根據(jù)測量敏感元件是否與被測介質(zhì)接觸可分為接觸測量與非接觸測量；根據(jù)測量方式可分為偏差法測量、零位法測量與微差法測量；根據(jù)被測量的變化快慢可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量；根據(jù)測量系統(tǒng)是否向被測對象施加能量可分為主動式測量與被動式測量等。1.直接測量、間接測量、組合測量在使用儀表或傳感器進(jìn)行測量時(shí)，對儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算就能直接表示測量所需要的結(jié)果的測量方法稱為直接測量。例如，用磁電式電流表測量電路的某一支路電流、用彈簧管壓力表測量壓力等，都屬于直接測量。直接測量的優(yōu)點(diǎn)是測量過程既簡單又迅速，缺點(diǎn)是測量精度不高。在使用儀表或傳感器進(jìn)行測量時(shí)，首先對與測量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測量，將被測量代人函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計(jì)算得到所需要的結(jié)果，這種測量稱為間接測量。間接測量測量手續(xù)較多，花費(fèi)時(shí)間較長，一般用于直接測量不方便或者缺乏直接測量手段的場合。若被測量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組，才能得到最后結(jié)果，這樣的測量稱為組合測量。組合測量是一種特殊的精密測量方法，操作手續(xù)復(fù)雜，花費(fèi)時(shí)間長，多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊場合。

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《傳感器原理與應(yīng)用(機(jī)電電氣控制專業(yè))》是21世紀(jì)高職高專系列規(guī)劃教材,高職高?！笆濉币?guī)劃教材之一。

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