传感器与检测技术

第1章 传感器概述 1

1.1 传感器的定义、组成及分类 3

1.1.1 传感器的定义和组成 3

1.1.2 传感器的分类 4

1.2 传感器的主要材料和发展趋势 5

1.2.1 传感器的主要材料 5

1.2.2 传感器的发展趋势 5

1.3 传感器的基本特性和主要性能指标 6

1.3.1 传感器的静态特性 6

1.3.2 传感器的动态特性 8

本章小结 8

思考题与习题 9

第2章 压力传感器 10

2.1 电阻应变式传感器 10

2.1.1 电阻应变效应 10

2.1.2 电阻应变片的结构和类型 11

2.1.3 电阻应变式传感器测量电路 11

2.1.4 电阻应变式传感器的应用 13

2.2 压电式传感器 15

2.2.1 压电效应 15

2.2.2 石英晶体和压电陶瓷 16

2.2.3 压电式传感器测量电路 17

2.2.4 压电式传感器的应用 18

2.3 压阻式传感器 19

2.3.1 压阻效应 20

2.3.2 压阻式传感器的应用 20

本章小结 21

思考题与习题 22

第3章 位移传感器 23

3.1 自感式位移传感器 23

3.1.1 自感式位移传感器的工作原理和种类 23

3.1.2 测量转换电路 26

3.2 差动变压器 27

3.2.1 差动变压器的工作原理 28

3.2.2 差动变压器的主要特性 28

3.2.3 差动变压器的测量电路 29

3.3 电容式位移传感器 29

3.3.1 电容式位移传感器的工作原理 30

3.3.2 电容式位移传感器的分类 30

3.4 光纤式位移传感器 31

3.4.1 光导纤维 32

3.4.2 光导纤维的类型 33

3.4.3 光纤式位移传感器的工作原理和特点 34

本章小结 34

思考题与习题 35

第4章 转速传感器 36

4.1 霍尔式传感器 36

4.1.1 霍尔式传感器的工作原理 36

4.1.2 霍尔式传感器的应用 38

4.1.3 霍尔转速表 38

4.2 光电式传感器 38

4.2.1 光电效应 38

4.2.2 光电管和光电倍增管 39

4.2.3 光敏电阻 41

4.2.4 光敏二极管和光敏三极管 41

4.2.5 光电式转速传感器 42

4.3 电涡流式传感器 43

4.3.1 电涡流式传感器的外形和结构 43

4.3.2 电涡流式传感器的工作原理 44

4.3.3 电涡流式传感器的测量电路 45

4.3.4 电涡流式转速传感器 46

4.4 磁电式传感器 47

4.4.1 磁电式传感器的工作原理 47

4.4.2 磁电式传感器的基本结构 48

4.4.3 磁电式转速传感器 48

本章小结 49

思考题与习题 50

第5章 温度传感器 51

5.1 热电偶温度传感器 51

5.1.1 热电偶的工作原理 51

5.1.2 热电偶的基本定律 53

5.1.3 热电偶的种类与结构 54

5.1.4 热电偶的组成材料及分度表 55

5.1.5 热电偶的冷端处理与温度补偿 55

5.1.6 热电偶的应用 57

5.2 热电阻温度传感器 58

5.2.1 金属热电阻温度传感器 58

5.2.2 半导体热敏电阻传感器 59

5.2.3 热电阻温度传感器的应用 60

本章小结 61

思考题与习题 62

第6章 环境量传感器 64

6.1 气敏传感器 64

6.1.1 气敏传感器的工作原理 65

6.1.2 电阻型气敏元件 66

6.1.3 气敏传感器的应用 66

6.2 湿敏传感器 68

6.2.1 半导体陶瓷湿敏传感器 68

6.2.2 氯化锂湿敏传感器 69

6.2.3 湿敏传感器的应用 70

本章小结 70

思考题与习题 70

第7章 其他类型传感器 71

7.1 超声波传感器 71

7.2 核辐射传感器 72

7.2.1 同位素 73

7.2.2 核辐射 73

7.2.3 核辐射与物质间的相互作用 73

7.3 感应同步器 74

7.3.1 感应同步器的结构 75

7.3.2 感应同步器的工作原理 75

7.4 光栅 77

7.4.1 光栅莫尔现象 77

7.4.2 透射式光栅 77

7.5 光电编码器 78

7.5.1 绝对编码器 79

7.5.2 增量编码器 79

7.6 新型传感器 80

7.6.1 机器人仿生传感器 80

7.6.2 陀螺仪 81

7.6.3 无线传感器 81

7.6.4 频率传感器 82

7.6.5 生物传感器 82

7.6.6 微波传感器 83

7.6.7 离子传感器 83

本章小结 83

思考题与习题 83

第8章 检测技术基础知识 85

8.1 测量方法及检测系统的组成 85

8.1.1 测量方法 85

8.1.2 检测系统的组成 87

8.2 测量误差 88

8.2.1 测量误差的表示方法 88

8.2.2 测量误差的分类 89

8.2.3 误差的处理及消除方法 90

本章小结 91

思考题与习题 92

第9章 传感器信号检测电路 93

9.1 等效电路及放大电路 93

9.1.1 信号源及其等效电路 93

9.1.2 集成运算放大器 94

9.2 测量电桥 94

9.3 高输入阻抗放大器 95

9.4 A/D转换器 95

9.4.1 A/D转换器的工作原理及分类 96

9.4.2 A/D转换器的性能指标 98

9.4.3 A/D转换器在电子秤上的应用 99

9.5 噪声及抗干扰技术 99

9.5.1 噪声的基本知识 99

9.5.2 热噪声计算 100

9.5.3 干扰技术 101

本章小结 103

思考题与习题 103

第10章 传感器的接线与标定 105

10.1 传感器硬件接线 105

10.2 传感器与PLC的接线 106

10.2.1 单端共点数字量输入方式 106

10.2.2 有源二、三线制传感器的接法 107

10.3 几种传感器的接线 108

10.4 传感器的标定与校准 111

10.4.1 标定基础知识 111

10.4.2 标定与校准的方法 112

10.4.3 标定举例 113

本章小结 114

思考题与习题 114

附录Ⅰ CSY传感器实验仪简介 116

一、CSY传感器实验仪的组成 116

二、主要技术参数、性能及说明 116

附录Ⅱ 传感器实验 120

附录Ⅲ CSY传感器实验仪数据采集卡操作说明 134

附录Ⅳ 热电偶分度表 135

参考文献 144