感測器與檢測技術

本書敘述了目前常用的感測器的工作原理、轉換電路及其典型應用，同時對數字感測器與新型感測器也做了介紹和舉例。盡量講清感測器原理，充分結合生產和工程實踐講解感測器的應用，在敘述上深入淺出，注重實用。本書適合作為高職、高專院校的機電、數控、模具、汽車維修、電氣自動化、計算機控制等專業的教材，也可供相關人員作為參考用書。

第1章檢測技術概論1

1.1感測器與檢測技術的地位與作用1

1.2測量方法與檢測系統的組成2

1.2.1測量的基本概念2

1.2.2測量方法2

1.2.3檢測系統的組成3

1.3誤差的基本概念5

1.3.1絕對誤差、相對誤差和引用誤差5

1.3.2系統誤差、隨機誤差和粗大誤差6

1.3.3靜態誤差和動態誤差7

1.4誤差的處理及消除方法8

習題10

第2章感測器的基本知識11

2.1感測器的定義11

2.2感測器的組成11

2.3感測器的分類12

2.4感測器的基本特性12

2.4.1靜態特性12

2.4.2動態特性15

2.5感測器的應用領域15

2.6感測器的發展16

2.7感測器的選用18

習題18

第3章電阻式感測器19

3.1電阻式感測器的工作原理19

3.2電位器式感測器19

3.3電阻應變式感測器20

3.3.1電阻應變式感測器的原理20

3.3.2電阻應變片的結構21[1][3]感測器與檢測技術目錄[3][3]3.3.3電阻應變片的粘貼技術22

3.3.4電阻應變式感測器的應用23

3.3.5電阻應變式感測器的測量電路24

習題25

第4章電感式感測器26

4.1自感式感測器26

4.1.1變間隙型電感式感測器26

4.1.2變面積型電感式感測器27

4.1.3螺管型電感式感測器27

4.1.4差動式電感感測器27

4.1.5自感式感測器的測量電路28

4.2互感式感測器29

4.2.1差動變壓器式感測器的結構類型29

4.2.2差動變壓器式感測器的輸出特性30

4.2.3差動變壓器式感測器的測量電路31

4.3電渦流式感測器 31

4.3.1電渦流式感測器的基本原理31

4.3.2電渦流式感測器的分類32

4.3.3電渦流式感測器的等效電路和測量電路32

4.4電感式感測器的應用33

4.4.1差動變壓器式加速度感測器33

4.4.2差動變壓器式微壓力感測器34

4.4.3測量裂紋34

4.4.4測量位移——液位監控系統34

4.4.5測量轉速35

習題36

第5章電容式感測器37

5.1電容式感測器的工作原理37

5.2電容式感測器的測量電路40

5.2.1交流電橋電路40

5.2.2調頻電路41

5.2.3運算放大電路41

5.2.4脈衝寬度調製電路41

5.3電容式感測器的特點42

5.4電容式感測器的應用43

5.4.1電容式接近開關43

5.4.2電容式油量表44

5.4.3電容式壓差感測器44

5.4.4電容式測厚儀44

習題45

第6章壓電式感測器46

6.1壓電效應46

6.2壓電式感測器的測量電路48

6.2.1電壓放大器49

6.2.2電荷放大器49

6.3壓電式感測器的應用50

6.3.1壓電式加速度感測器50

6.3.2壓電式力感測器51

6.3.3壓電式聲感測器51

習題51

第7章霍爾感測器52

7.1霍爾元件的工作原理52

7.1.1霍爾效應52

7.1.2霍爾元件的結構及性能53

7.2霍爾感測器的性能指標53

7.3霍爾集成電路54

7.4霍爾感測器的應用56

7.4.1電流的測量56

7.4.2微位移測量57

7.4.3角位移及轉速的測量57

7.4.4運動位置的測量58

7.4.5霍爾壓力計58

7.4.6霍爾式無觸點汽車電子點火裝置59

習題60

第8章溫度與熱敏感測器61

8.1熱電偶感測器61

8.1.1熱電偶的工作原理61

8.1.2熱電偶的基本定律62

8.1.3熱電偶的材料與結構63

8.1.4熱電偶冷端的溫度補償65

8.1.5熱電偶測溫電路66

8.2熱電阻感測器66

8.2.1常用熱電阻66

8.2.2熱電阻感測器的結構和類型67

8.2.3熱電阻感測器的測溫線路69

8.3熱敏電阻感測器70

8.4熱電阻的應用71

8.4.1熱電阻式流量計71

8.4.2熱敏電阻的應用72

習題74

第9章數字感測器75

9.1光柵式感測器75

9.1.1光柵的結構與測量原理75

9.1.2數字轉換原理77

9.2編碼器80

9.2.1光電編碼器的基本結構與原理80

9.2.2測量電路84

9.3容柵式感測器86

9.3.1容柵式感測器的工作原理86

9.3.2數字測量原理87

9.4磁柵式感測器88

9.4.1磁柵的結構與工作原理89

9.4.2數字測量原理91

習題92

第10章新型感測器93

10.1仿生感測器93

10.1.1機器人內部感測器93

10.1.2機器人外部感測器94

10.2超聲波感測器96

10.2.1結構與原理96

10.2.2超聲波感測器的應用97

10.3光纖感測器98

10.3.1光纖感測器的原理98

10.3.2光纖感測器的應用100

10.3.3光纖感測器的優點101

10.3.4光纖感測器的發展趨勢101

10.4微型感測器102

10.5集成溫度感測器103

10.6新型感測器研發的重點領域104

習題105

第11章感測器的信號處理與介面電路106

11.1感測器的信號預處理電路106

11.1.1開/關式感測器輸出信號的預處理107

11.1.2模擬脈衝式感測器輸出信號的預處理108

11.1.3模擬連續式感測器輸出信號的預處理109

11.1.4數字式感測器輸出信號的預處理110

11.2感測器信號的放大電路110

11.2.1測量放大器110

11.2.2集成儀錶放大電路介紹112

11.3感測器的補償與標度變換112

11.3.1感測器的溫度補償 112

11.3.2感測器的非線性補償114

11.4感測器與計算機的介面技術116

11.4.1數據採集的概念116

11.4.2ADC介面技術118

習題124

附錄感測器與檢測技術實驗指導書125

實驗1: 金屬箔式應變計性能——應變電橋實驗125

實驗2: 雙孔應變感測器——稱重實驗127

實驗3: 溫度感測器——熱電偶測溫實驗128

實驗4: 溫度感測器——鉑熱電阻實驗130

實驗5: 電感式感測器——差動變壓器性能實驗131

實驗6: 電感式感測器——差動螺管式感測器位移測量實驗133

實驗7: 霍爾感測器——直流激勵特性實驗134

實驗8: 電容式感測器性能實驗135

實驗9: 差動變壓器感測器的應用——電子秤137

實驗10: 電渦流感測器——靜態標定實驗138

附錄A實驗儀器簡介139

附錄B實驗操作須知140參考文獻141