传感器与自动检测技术

章 传感器与检测技术基础知识 1 1．1 传感器的基础知识 1 1．1．1 传感器的组成与分类 1 1．1．2 传感器的基本特性 1 1．2 检测技术基础知识 5 1．2．1 检测系统的组成与功能 5 1．2．2 测量的方法 5 1．2．3 测量误差的分类 6 1．2．4 测量误差的表示方法 7 1．2．5 测量误差的处理 8 1．3 检测系统中的弹性敏感元件 10 1．3．1 弹性敏感元件的基本特性 10 1．3．2 弹性敏感元件的形式及应用范围 10 1．4 传感器的标定与选择 14 1．4．1 传感器的标定与标准 14 1．4．2 传感器的选择 14 本章小结 15 思考题与习题 16第2章 电阻式传感器 17 2．1 应变式传感器 17 2．1．1 应变式传感器的工作原理 17 2．1．2 应变片的结构类型及特性 18 2．1．3 应变式传感器的测量转换电路 19 2．1．4 应变式传感器的使用注意事项 20 2．1．5 应变式传感器的应用 21 2．1．6 应变式传感器的应用实例 22 2．1．7 电阻应变式工业传感器 24 2．1．8 电阻应变片——单臂电桥性能实验 24 2．2 压阻式传感器 27 2．2．1 压阻式传感器的工作原理 27 2．2．2 压阻式传感器的结构与特性 27 2．2．3 压阻式传感器的测量转换电路 28 2．2．4 压阻式传感器的温度补偿 29 2．2．5 压阻式传感器的应用 30 2．2．6 压阻式传感器的应用实例 31 2．2．7 压阻式工业传感器 32 2．2．8 压阻式压力传感器的特性测试实验 33 本章小结 35 思考题与习题 35第3章 变阻抗式传感器 37 3．1 差动变压器 37 3．1．1 差动变压器的工作原理 37 3．1．2 差动变压器的基本特性 38 3．1．3 差动变压器的测量转换电路 39 3．1．4 差动变压器的应用 40 3．1．5 差动变压器的应用实例 41 3．1．6 差动变压器式工业传感器 42 3．1．7 差动变压器的性能实验 43 3．2 电涡流式传感器 47 3．2．1 电涡流式传感器的工作原理 47 3．2．2 电涡流式传感器的结构类型及特性 48 3．2．3 电涡流式传感器的测量转换电路 51 3．2．4 电涡流式传感器的应用 51 3．2．5 电涡流式传感器的应用实例 53 3．2．6 电涡流工业传感器 53 3．2．7 电涡流式传感器材料分拣的应用实验 54 3．3 电容式传感器 56 3．3．1 电容式传感器的工作原理 56 3．3．2 电容式传感器的结构类型及特性 56 3．3．3 电容式传感器的测量转换电路 58 3．3．4 电容式传感器的应用 61 3．3．5 电容式传感器的应用实例 62 3．3．6 电容式工业传感器 63 3．3．7 电容式传感器的位移特性实验 63 本章小结 66 思考题与习题 66第4章 光电式传感器 68 4．1 光电效应与光电元件 68 4．1．1 光电效应 68 4．1．2 光电元件 68 4．2 光电式传感器 73 4．2．1 光电式传感器的类型 74 4．2．2 光电式传感器的应用 75 4．2．3 光电式传感器的应用实例 77 4．2．4 光电式工业传感器 78 4．2．5 光电式转速传感器测速实验 79 4．3 光纤传感器 80 4．3．1 光纤及其传光原理 81 4．3．2 光纤传感器的组成及分类 82 4．3．3 光纤式传感器应用技术 83 4．3．4 光纤位移传感器——位移测量 87 4．4 红外传感器 88 4．4．1 红外辐射源 88 4．4．2 红外探测器 89 4．4．3 红外传感器的应用 91 4．4．4 红外传感器的应用实例 93 本章小结 94 思考题与习题 95第5章 热电式传感器 96 5．1 热电阻式传感器 96 5．1．1 常用热电阻 96 5．1．2 热电阻传感器的测量电路和应用 98 5．1．3 热电阻传感器的应用实例 98 5．1．4 热敏电阻 99 5．1．5 热敏电阻传感器的应用 100 5．1．6 热敏电阻传感器的应用实例 101 5．1．7 Pt 100 铂电阻工业传感器 101 5．1．8 Pt 100 铂电阻测温特性实验 102 5．2 热电偶传感器 104 5．2．1 热电偶传感器的工作原理 104 5．2．2 热电偶的结构形式与材料 106 5．2．3 热电偶的冷端补偿 108 5．2．4 热电偶测温电路 110 5．2．5 热电偶传感器的应用实例 110 5．2．6 热电偶工业传感器 111 5．2．7 K型热电偶测温性能实验 112 本章小结 114 思考题与习题 114第6章 电动势式传感器 115 6．1 压电式传感器 115 6．1．1 压电式传感器的工作原理 115 6．1．2 压电式传感器及其等效电路 118 6．1．3 压电式传感器的测量电路 120 6．1．4 压电式传感器的应用 122 6．1．5 压电式工业传感器 125 6．1．6 压电式传感器振动测量实验 125 6．2 霍尔式传感器 128 6．2．1 霍尔元件的基本工作原理 128 6．2．2 霍尔元件的测量电路和误差分析 130 6．2．3 霍尔元件的使用 132 6．2．4 霍尔元件的应用 135 6．2．5 霍尔式工业传感器 137 6．2．6 直流激励线性霍尔传感器的位移特性实验 137 本章小结 140 思考题与习题 140第7章 数字式传感器 142 7．1 光栅传感器 142 7．1．1 光栅传感器的类型与特性 142 7．1．2 光栅的结构与测量原理 142 7．1．3 光栅传感器应用技术 144 7．1．4 光栅传感器的选择 147 7．1．5 光栅传感器的应用实例 147 7．1．6 光栅工业传感器——光栅测微传感器 148 7．1．7 光栅传感器——莫尔条纹原理实验 149 7．2 磁栅传感器 150 7．2．1 磁栅传感器及其特性 150 7．2．2 磁栅的结构与工作原理 150 7．2．3 磁栅传感器应用技术 153 7．2．4 磁栅传感器的应用实例 154 7．3 光电编码器 154 7．3．1 光电编码器的分类及其特性 154 7．3．2 光电编码器的工作原理 155 7．3．3 光电编码器的应用技术 157 7．3．4 光电编码器的选择 159 7．3．5 光电编码器的应用实例 159 7．3．6 光电式工业编码器 161 7．4 感应同步器 161 7．4．1 感应同步器及其特性 161 7．4．2 感应同步器的结构与工作原理 162 7．4．3 感应同步器的应用技术 166 7．4．4 感应同步器的应用实例 169 本章小结 170 思考题与习题 170第8章 环境检测与生物检测传感器 171 8．1 气敏传感器 171 8．1．1 气敏传感器的类型与特性 171 8．1．2 气敏传感器的工作原理 172 8．1．3 气敏传感器的应用技术 174 8．1．4 气敏传感器的选择 176 8．1．5 气敏传感器的应用实例 177 8．1．6 气敏工业传感器 178 8．1．7 气敏传感器的实验 178 8．2 湿度传感器 179 8．2．1 湿度的定义及湿度传感器的特性 179 8．2．2 湿度传感器的工作原理 180 8．2．3 湿度传感器的应用技术 182 8．2．4 湿度传感器的选择 183 8．2．5 湿度传感器的应用实例 183 8．2．6 湿度工业传感器 185 8．2．7 湿度传感器的实验 186 8．3 生物传感器 186 8．3．1 生物传感器的分类 187 8．3．2 常用的生物传感器 187 8．3．3 生物传感器的应用 189 本章小结 191 思考题与习题 192第9章 检测系统的信号处理技术 193 9．1 信号处理技术 193 9．1．1 传感器信号的预处理 193 9．1．2 信号放大技术 195 9．2 干扰抑制技术 198 9．2．1 干扰的来源 198 9．2．2 信噪比和电磁兼容性 199 9．2．3 电磁干扰的途径 200 9．2．4 抑制电磁干扰的基本措施 201 9．2．5 抗电磁干扰技术（电磁兼容控制技术） 202 9．3 信号的调制与解调 206 9．3．1 信号调制的概念 206 9．3．2 电桥调幅的原理 207 9．3．3 电桥调幅波的解调 208 9．3．4 应用举例 209 9．4 传感器的非线性补偿 209 9．4．1 非线性补偿环节特性的获取方法 210 9．4．2 非线性补偿环节的实现方法 210 本章小结 213 思考题与习题 2140章 传感器的综合应用 215 10．1 传感器在家用电器中的应用 215 10．1．1 洗衣机中所用的传感器 215 10．1．2 控制燃烧过程的传感器 220 10．1．3 小型家电中的传感器 221 10．2 传感器在汽车工业中的应用 221 10．2．1 曲轴转角及转速传感器 222 10．2．2 车速传感器 223 10．2．3 液位传感器 224 10．2．4 空气流量传感器 225 10．2．5 温度传感器 226 10．2．6 汽车用压力传感器 227 10．2．7 爆燃传感器 228 10．3 传感器在机器人中的应用 229 10．3．1 机器人传感器的分类 229 10．3．2 常用的机器人传感器 230 10．3．3 机器人传感器的应用 236 本章小结 237 思考题与习题 2381章 工业传感器的综合实训 239 11．1 小车模型运动控制实训 239 11．2 温湿度监控报警系统 251 11．3 水塔水位模型控制系统 259 本章小结 2662章 单元实训指导 267 12．1 液体点滴速度监控装置 267 12．2 自动抽水系统 270 12．3 电风扇温控开关电路 272 12．4 简易数字式血压计 273 本章小结 274 思考题与习题 274附录 275 附录1 几种常用传感器性能比较 275 附录2 工业热电阻分度表 276 附录3 镍铬-镍硅（镍铝）K型热电偶分度表 278 附录4 铂铑10-铂热电偶分度表 280参考文献 286