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传感器与检测技术第二版陈杰.pdf
http://www.100md.com 2020年11月24日
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    “普通高等教育‘十一五’国家*规划教材”，是北京高等教育精品教材。

    被评为“普通高等教育‘十一五’国家*规划教材”，是北京高等教育精品教材的书籍，传感器与检测技术(第2版)系统的论述了各种传感器的基本原理、基本特性、信号调节电路、设计原理以及它们在电量和非电量检测系统中的应用。

    传感器与检测技术第二版陈杰预览

    内容简介

    《传感器与检测技术》被评为“高等教育百门精品课程教材建设计划立项项目”，是北京高等教育精品教材。《传感器与检测技术》系统地论述了各种传感器的基本原理、基本特性、信号调节电路、设计原理以及它们在电量和非电量检测系统中的应用。全书共15章。第0章和第1章为传感器和检测技术总论，介绍传感器和检测技术的基本概念、基本理论、一般特性和分析方法；第2章至第9章论述常见的、应用广泛的传感器，它们是电阻式、电感式、电容式、磁电式、压电式、光电式、热电式、核辐射传感器等传感器；第10章介绍国内外近年来研制与开发的智能化新型传感器，反映了当代传感器技术的新发展与新成就；第11章和第12章介绍传感器的标定方法和可靠性；第13章是检测技术基础，论述了数据的检测及信号处理方法和技术；第14章介绍的是多传感器信息融合技术；第15章介绍的是现代检测系统。《传感器与检测技术》附有习题、思考题和实验。《传感器与检测技术》取材新颖，内容丰富，广深兼顾，以求适应不同层次对象使用，可作为检测技术、自动控制、仪器仪表及各种机电类专业的本科生、大专生及研究生教材，也可供有关工程技术人员使用参考。

    目录大全

    0传感器与检测技术概念

    0.1传感器的组成与分类

    0.1.1传感器的定义

    0.1.2传感器的组成

    0.1.3传感器的分类

    0.2传感器的作用与地位

    0.3传感器技术的发展动向

    0.4检测技术的定义

    0.5检测技术的作用

    1传感器的特性

    1.1传感器的静态特性

    1.1.1线性度

    1.1.2迟滞

    1.1.3重复性

    1.1.4灵敏度与灵敏度误差

    1.1.5分辨率与阈值

    1.1.6稳定性

    1.1.7温度稳定性

    1.1.8多种抗干扰能力

    1.1.9静态误差

    .1.2传感器的动态特性

    1.2.1动态特性的数学描述

    1.2.2线性系统的传递函数

    1.2.3传感器的动态特性指标

    1.2.4动态响应分析的基本方法

    1.2.5典型环节的动态响应特性

    2电阻式传感器

    2.1电位器式电阻传感器

    2.1.1线性电位器

    2.1.2线性电位器

    2.1.3负载特性与负载误差

    2.1.4电位器的结构与材料

    2.1.5电位器式传感器应用举例

    2.2应变片式电阻传感器

    2.2.1电阻应变片的工作原理

    2.2.2金属电阻应变片主要特性

    2.2.3温度误差及其补偿

    2.2.4应变片式电阻传感器的测量电路

    2.2.5应变片式电阻传感器的应用举例

    3电感式传感器

    3.1自感式传感器

    3.1.1工作原理

    3.1.2灵敏度及线性

    3.1.3效电路

    3.1.4转换电路

    3.1.5零点残余电压

    3.1.6自感式传感器的特点及应用

    3.2变压器式传感器

    3.2.1工作原理

    3.2.2效电路及其特性

    3.2.3差分变压器式传感器的测量电路

    3.2.4零点残余电压的补偿

    3.2.5变压器式传感器的应用举例

    3.3涡流式传感器

    3.3.1工作原理

    3.3.2转换电路

    3.3.3涡流式传感器的特点及应用

    3.4压磁式传感器

    3.4.1工作原理

    3.4.2结构形式

    4电容式传感器

    4.1电容式传感器的工作原理及类型

    4.1.1工作原理

    4.1.2类型

    4.2电容式传感器的灵敏度及线性

    4.3电容式传感器的特点及效电路

    4.3.1特点

    4.3.2效电路

    4.4电容式传感器的设计要点

    4.4.1保护绝缘材料的绝缘性能

    4.4.2消除和减小边缘效应

    4.4.3消除和减小寄生电容的影响

    4.4.4防止和减小外界干扰

    4.5电容式传感器的转换电路

    4.5.1调制型电路

    4.5.2脉冲型电路

    4.6电容式传感器的应用举例

    4.6.1差分式电容压力传感器

    4.6.2电容式加速度传感器

    4.6.3电容式料位传感器

    4.6.4电容式位移传感器

    5磁电式传感器

    5.1磁电感应式传感器

    5.1.1工作原理和结构类型

    5.1.2动态特性分析

    5.1.3测量电路

    5.1.4磁电感应式传感器应用举例

    5.2霍尔式传感器

    5.2.1霍尔效应和霍尔元件材料

    5.2.2霍尔元件构造及测量电路

    5.2.3霍尔元件的主要技术指标

    5.2.4霍尔元件的补偿电路

    5.2.5霍尔式传感器的应用举例

    6压电式传感器

    6.1压电效应

    6.1.1石英晶体的压电效应

    6.1.2压电陶瓷的压电效应

    6.1.3高分子材料的压电效应

    6.1.4压电方程与压电常数

    6.2压电材料

    6.3效电路

    6.4测量电路

    6.4.1电压放大器

    6.4.2电荷放大器

    6.5压电式传感器的应用举例

    6.5.1压电式测力传感器

    6.5.2压电式加速度传感器

    6.6影响压电式传感器精度的因素分析

    6.6.1线性

    6.6.2横向灵敏度

    6.6.3环境温度的影响

    6.6.4湿度的影响

    6.6.5电缆噪声

    6.6.6接地回路噪声

    7光电式传感器

    7.1光电效应

    7.1.1外光电效应

    7.1.2内光电效应

    7.1.3光生伏特效应

    7.2光电器件及其特性

    7.2.1光电管与光电倍增管

    7.2.2光敏电阻

    7.2.3光敏二极管及光敏三极管

    7.2.4光电池

    7.2.5半导体光电元件的特性

    7.3光电式传感器的测量电路

    7.3.1光源

    7.3.2测量电路

    7.4光电传感器及其应用

    7.4.1模拟式光电传感器

    7.4.2脉冲式光电传感器

    7.5光纤传感器

    7.5.1光导纤维

    7.5.2光纤传感器的工作原理

    7.6电荷耦合器件(ccd

    7.6.1ccd的工作原理

    7.6.2ccd应用举例

    7.7光栅式传感器

    7.7.1基本工作原理

    7.7.2莫尔条纹

    7.7.3辨向原理和细分电路

    7.8激光式传感器

    7.8.1激光干涉仪测位移

    7.8.2激光测长度原理

    8热电式传感器

    8.1热电阻

    8.1.1热电阻的材料及工作原理

    8.1.2测量电路

    8.2热电偶

    8.2.1热电效应

    8.2.2热电偶基本定律

    8.2.3热电偶材料及常用热电偶

    8.2.4热电偶测温线路

    8.2.5热电偶参考端温度

    8.3热敏电阻

    8.3.1热敏电阻的主要特性

    8.3.2热敏电阻的特性线性化

    8.3.3热敏电阻的应用举例

    9核辐射传感器

    9.1核辐射的基本特性

    9.1.1核辐射的特性

    9.1.2测量中常用的同位素

    9.2核辐射传感器

    9.2.1电离室

    9.2.2气体放电计数管

    9.3核辐射传感器的应用举例

    9.4放射性辐射的防护

    10生物传感器

    10.1概述

    10.1.1生物传感器基本结构

    10.1.2生物传感器的类型

    10.1.3生物传感器的优点

    10.1.4生物传感器的固定化技术

    10.2电化学dna传感器

    10.2.1电化学dna传感器原理

    10.2.2dna在固体电极上的固定

    10.2.3电化学dna传感器中的标识物

    10.2.4电化学dna传感器的应用

    10.3半导体生物传感器

    10.3.1原理与特点

    10.3.2生物场效应晶体管结构类型

    10.3.3应用研究实例

    11集成智能传感器

    11.1单片集成化智能传感器

    11.1.1智能传感器的基本特点

    11.1.2智能传感器的发展趋势及应用

    11.1.3单片智能传感器主要产品的分类

    11.2网络化智能压力传感器

    11.2.1ppt、pptr系列网络化智能压力传感器的工作原理

    11.2.2ppt系列网络化智能压力传感器的典型应用

    11.3单片指纹传感器

    11.3.1生物识别技术的发展概况

    11.3.2指纹识别的基本原理

    11.3.3fcd4b14/at77c101b型指纹传感器

    11.4特种集成传感器

    11.4.1lm1042型集成液位传感器

    11.4.2mc系列烟雾检测报警集成电路

    12传感器的标定

    12.1传感器的静态特性标定

    12.1.1静态标准条件

    12.1.2标定仪器设备精度级的确定

    12.1.3静态特性标定的方法

    12.2传感器的动态特性标定

    12.3测振传感器的标定

    12.3.1标定法

    12.3.2比较标定法

    12.4压力传感器的标定

    12.4.1动态标定压力源

    12.4.2激波管标定法

    13传感器可靠性技术

    13.1可靠性技术基础概述

    13.1.1可靠性技术定义及其特点

    13.1.2可靠性技术的基本特征量

    13.2可靠性设计

    13.2.1可靠性设计的重要性

    13.2.2可靠性设计程序和原则

    13.2.3系统的可靠性框图模型及计算

    13.3可靠性管理

    13.3.1可靠性管理的意义及特点

    13.3.2可靠性管理机构和职责

    13.3.3可靠性标准、情报与保证

    13.3.4可靠性管理的实施

    13.4可靠性试验

    13.4.1传感器环境试验概述

    13.4.2传感器的可靠性试验实例

    13.5敏感元件及传感器的失效分析

    13.5.1概述

    13.5.2分析方法

    14检测技术基础

    14.1检测技术概述

    14.2测量方法

    14.2.1直接测量、间接测量和联立测量

    14.2.2偏差式测量、零位式测量和微差式测量

    14.3测量系统

    14.3.1测量系统的构成

    14.3.2主动式测量系统与被动式测量系统

    14.3.3开环式测量系统与闭环式测量系统

    14.4测量数据处理方法

    14.4.1静态测量数据的处理方法

    14.4.2动态测量数据的处理方法

    15多传感器信息融合技术

    15.1概述

    15.1.1概念

    15.1.2意义及应用

    15.2传感器信息融合的分类和结构

    15.2.1传感器信息融合的分类

    15.2.2信息融合的结构

    15.2.3信息融合系统结构的实例

    15.3传感器信息融合的一般方法

    15.3.1嵌入约束法

    15.3.2证据组合法

    15.3.3人工神经网络法

    15.4传感器信息融合的实例

    15.4.1机器人中的传感器信息融合

    15.4.2舰船上的传感器信息融合

    16现代检测系统

    16.1计算机检测系统的基本组成

    16.1.1多路模拟开关

    16.1.2a/d转换与d/a转换

    16.1.3取样保持

    16.2总线技术

    16.2.1总线的基本概念及其标准化

    16.2.2总线的通信方式

    16.2.3测控系统内部总线

    16.2.4测控系统外部总线

    16.3虚拟仪器

    16.3.1虚拟仪器的出现

    16.3.2虚拟仪器的硬件系统

    16.3.3虚拟仪器的软件系统

    16.3.4虚拟仪器的发展趋势

    16.4网络化检测仪器

    16.4.1基于现场总线技术的网络化测控系统

    16.4.2面向inter网络测控系统

    16.4.3网络化检测仪器与系统实例

    16.4.4无线传感器网络测控系统

    17传感器与检测技术实验

    17.1温度传感器实验

    17.1.1铂热电阻实验

    17.1.2温度变送器实验

    17.1.3热电偶测温实验

    17.1.4热电偶标定实验

    17.1.5pn结温敏二极管实验

    17.1.6半导体热敏电阻实验

    17.1.7集成温度传感器

    17.2电涡流传感器实验

    17.2.1电涡流传感器静态标定

    17.2.2被测材料对电涡流传感器特性的影响

    17.2.3电涡流传感器振幅测量

    17.2.4涡流传感器测转速实验

    17.2.5综合传感器力平衡式传感器实验

    17.3半导体传感器实验

    17.3.1湿敏传感器湿敏电容实验

    17.3.2湿敏传感器湿敏电阻实验

    17.3.3气敏传感器演示实验

    17.4光电传感器实验

    17.4.1光敏电阻实验

    17.4.2光敏电阻的应用暗光亮灯电路

    17.4.3光敏二极管特性实验

    17.4.4光敏三极管特性测试

    17.4.5光敏三极管对不同光谱的响应

    17.4.6光电开关(红外发光管与光敏三极管

    17.4.7光电传感器热释电红外传感器性能实验

    17.4.8红外光敏管应用红外检测

    17.4.9光电池特性测试

    17.4.10光纤位移传感器原理

    17.4.11光纤传感器位移测试

    17.4.12光纤传感器应用测温传感器

    17.4.13光纤传感器动态测量

    17.4.14光栅衍射实验光栅距的测定

    17.4.15光栅传感器衍射演示及测距实验

    17.4.16电荷耦合图像传感器ccd摄像法测径实验

    附录习题与思考题

    参考文献

    前言阅读

    随着社会的发展和科学技术的进步，人们在研究自然现象和规律及生产活动时，必然从外界获得大量信息，信息的获取、处理、传输已经成为信息领域的关键技术。要及时正确地获取这些信息，就必须合理地选择和应用各种传感器和检测技术。作为信息技术的三大支柱之一，传感器与检测技术已渗透到人类的科学研究、工程实践和日常生活的各个方面，在促进生产发展和科学技术进步的广阔领域中发挥着重要的作用。

    本书在第一版的基础上进行了重新修订。为了保持本书紧密联系传感器与检测技术的最新进展，全面介绍这些领域的相关知识的特色，本书在原有基础上新增加了生物传感器及无线传感器网络测控系统，重新修订了集成智能传感器，并整理了实验部分。生物传感器章节分别介绍了电化学DNA传感器、半导体生物传感器等应用前景广泛的传感器。智能传感器章节介绍了单片集成化智能传感器、网络化智能压力传感器、单片指纹传感器和特种集成传感器。无线传感器网络测控系统主要讲述无线传感器网络的应用、特点和关键技术等内容，使读者对传感器在网络测控系统中的应用有一个清晰的认识。在编写本书的过程中，我们力求做到取材广泛、结构清晰、概念清楚、通俗易懂、系统性强。

    全书共17章，分三大部分，第一部分为传感器，第二部分为检测技术，第三部分为实验。第0章介绍传感器与检测技术的基本概念；第1章介绍传感器的特性；第2章到第11章描述当前使用较多的几类传感器，如电阻式、电感式、电容式、磁电式、压电式、光电式、热电式、核辐射传感器及生物传感器的基本原理和设计知识，并对集成智能传感器作了介绍；第12章和第13章介绍传感器的标定方法和传感器可靠性技术；第14章是检测技术基础，介绍了数据的检测及处理方法；第15章介绍了多传感器信息融合技术；第16章介绍的是现代检测系统，使读者对传感器与检测技术的现状和未来发展有全面的了解；第17章为实验部分，旨在提高读者理论联系实际和动手的能力。

    本书由王普教授主审，同时还得到了其他各方面专家的支持，在此表示衷心的感谢。限于编者水平，加之时间仓促，书中难免有疏漏和错误之处，敬请读者批评指正。

    传感器与检测技术第二版陈杰截图