普通高等教育儀器類“十三五”規(guī)劃教材編委會(huì)
主 任：丁天懷（清華大學(xué)）
委 員：陳祥光（北京理工大學(xué)）
王 祁（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）
王建林（北京化工大學(xué)）
曾周末（天津大學(xué)）
余曉芬（合肥工業(yè)大學(xué)）
侯培國（燕山大學(xué)）
前 言
檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)是傳感與檢測(cè)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)等結(jié)合的產(chǎn)物，內(nèi)容涉及較廣泛，涵蓋了傳感器檢測(cè)信號(hào)、信號(hào)的調(diào)理及分析處理等內(nèi)容。
本書共分9章。第1章介紹檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、智能檢測(cè)技術(shù)的基本概念、構(gòu)成及其應(yīng)用。第2章介紹溫度檢測(cè)的方法，主要包括熱電偶、熱電阻、PN結(jié)和集成溫度傳感器、光電溫度傳感器，介紹了各自的原理、特征及應(yīng)用方法。第3章介紹力與壓力檢測(cè)技術(shù)，闡述了測(cè)力與稱重、壓力檢測(cè)的傳感器及應(yīng)用方法。第4章介紹磁電檢測(cè)方法、霍爾式傳感器、變磁阻傳感器、磁敏二極管和磁敏三極管及磁敏電阻傳感器。第5章介紹光電檢測(cè)技術(shù)，主要包括光電式傳感器的基本概念、光電效應(yīng)與光電器件，并介紹了常用的光電器件及光纖傳感器的工作原理與應(yīng)用方法。第6章介紹聲的檢測(cè)技術(shù)，在介紹聲波性質(zhì)的基礎(chǔ)上，闡述了聲敏傳感器、超聲波傳感器、聲表面波傳感器、聲板波傳感器的檢測(cè)原理及應(yīng)用方法。第7章介紹氣體檢測(cè)技術(shù)，介紹了氣體檢測(cè)的基本原理及常見氣體檢測(cè)用傳感器。第8章介紹濕度檢測(cè)方法、濕度的基本定義，對(duì)常見的濕度檢測(cè)方法及應(yīng)用進(jìn)行了闡述。第9章介紹生物信號(hào)與電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)，包括酶電極生物傳感器、免疫傳感器、微生物傳感器、組織傳感器、生物芯片和電化學(xué)傳感器。
本書注重與工程實(shí)踐的聯(lián)系，每章均有相關(guān)工程應(yīng)用案例或產(chǎn)品應(yīng)用介紹，同時(shí)采用二維碼技術(shù)，對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)充，讀者可以通過掃描二維碼，學(xué)習(xí)對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的更多輔助介紹，包括相關(guān)文字介紹、圖片展示或動(dòng)畫演示。
本書由付華、徐耀松、初淑香主編。其中，1.1節(jié)由付華、馬玉芳、高姬執(zhí)筆，1.2～1.5節(jié)由郭瑞執(zhí)筆；第2章由初淑香執(zhí)筆；第3～7章由徐耀松執(zhí)筆；第8章由王丹丹執(zhí)筆；第9章由王雨虹執(zhí)筆。全書的寫作思路由付華教授提出，全書由付華和徐耀松統(tǒng)稿。此外，參編人員還有劉宏志、魏林、李猛、任仁、陶艷風(fēng)、代巍、湯月、司南楠、陳東、謝鴻、郭玉雯、于田、孟繁東、梁漪、曹坦坦、劉雨竹、王慶貴、邱尚龍、趙珊影等。在此，向?qū)Ρ緯耐瓿山o予了熱情幫助的同行們表示感謝。
由于作者的水平有限，加上時(shí)間倉促，書中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編 者
2017年2月
付華，遼寧工程大學(xué)教授。中國煤炭工業(yè)信息與自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)委員，遼寧省儀器學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員。主持完成國家863項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、教育部博士點(diǎn)基金、博士后基金、遼寧省科技攻關(guān)項(xiàng)目、遼寧省重大科技項(xiàng)目、省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、優(yōu)秀人才項(xiàng)目等40余項(xiàng)，主持完遼寧省教改項(xiàng)目、省十一五、十二五教學(xué)科研項(xiàng)目多項(xiàng)。
目 錄
第1章 檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ) （1）
1．1 檢測(cè)的基本概念及方法 （1）
1．1．1 檢測(cè)的基本概念 （1）
1．1．2 檢測(cè)信號(hào)及其分類 （2）
1．1．3 檢測(cè)方法 （4）
1．2 檢測(cè)技術(shù)的作用 （6）
1．3 檢測(cè)系統(tǒng)的組成 （7）
1．3．1 敏感元件 （7）
1．3．2 信號(hào)的轉(zhuǎn)換與處理電路 （8）
1．3．3 顯示電路 （8）
1．3．4 信號(hào)傳輸 （9）
1．4 檢測(cè)系統(tǒng)的分類 （9）
1．5 智能檢測(cè)技術(shù) （10）
習(xí)題 （11）
第2章 溫度的檢測(cè) （12）
2．1 溫度與溫標(biāo) （12）
2．2 熱電偶及應(yīng)用 （13）
2．2．1 熱電偶 （13）
2．2．2 熱電偶的基本定律 （15）
2．2．3 熱電偶的使用原理 （17）
2．3 電阻式溫度傳感器及應(yīng)用 （20）
2．3．1 熱電阻溫度傳感器及應(yīng)用 （20）
2．3．2 熱敏電阻溫度傳感器及應(yīng)用 （23）
2．4 PN結(jié)和集成溫度傳感器及應(yīng)用 （25）
2．4．1 PN結(jié)溫度傳感器及其應(yīng)用電路 （25）
2．4．2 集成溫度傳感器 （26）
2．4．3 集成溫度傳感器應(yīng)用電路 （29）
2．5 光電溫度計(jì) （31）
2．5．1 光電高溫計(jì) （31）
2．5．2 紅外測(cè)溫儀 （32）
2．5．3 光纖溫度傳感器 （33）
習(xí)題 （35）
第3章 力與壓力的檢測(cè) （36）
3．1 測(cè)力與稱重 （36）
3．1．1 測(cè)力傳感器的原理 （36）
3．1．2 測(cè)力傳感器的應(yīng)用 （43）
3．1．3 扭矩測(cè)量 （44）
3．1．4 電子皮帶秤 （46）
3．1．5 電子計(jì)價(jià)秤 （47）
3．2 壓力傳感器及應(yīng)用 （49）
3．2．1 壓力的基本概念及單位 （49）
3．2．2 壓力傳感器的檢測(cè)原理 （50）
3．2．3 壓力傳感器及其類別 （65）
3．2．4 集成壓力傳感器的應(yīng)用電路 （71）
3．2．5 壓力計(jì)的選擇和使用 （72）
習(xí)題 （74）
第4章 磁電檢測(cè) （75）
4．1 霍爾傳感器 （75）
4．1．1 霍爾傳感器工作原理 （75）
4．1．2 霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)及其特性分析 （77）
4．1．3 測(cè)量電路 （78）
4．1．4 霍爾式傳感器的應(yīng)用 （82）
4．2 變磁阻式傳感器 （84）
4．2．1 電感式傳感器 （84）
4．2．2 差動(dòng)電感式傳感器 （85）
4．2．3 差動(dòng)變壓器式傳感器 （86）
4．2．4 電動(dòng)式傳感器 （86）
4．2．5 電渦流式傳感器 （87）
4．3 磁敏二極管和磁敏三極管 （88）
4．3．1 磁敏二極管 （88）
4．3．2 磁敏三極管 （91）
4．3．3 磁敏二極管和磁敏三極管的應(yīng)用 （93）
4．4 磁敏電阻傳感器 （95）
4．4．1 磁阻效應(yīng) （95）
4．4．2 磁阻元件的主要特性 （98）
4．4．3 磁敏電阻傳感器的應(yīng)用 （99）
習(xí)題 （103）
第5章 光電檢測(cè) （104）
5．1 光電傳感器概述 （104）
5．2 光電效應(yīng)與光電器件 （106）
5．2．1 基本原理 （106）
5．2．2 光電器件 （107）
5．3 CCD固體圖像傳感器 （119）
5．3．1 CCD概述 （119）
5．3．2 CCD圖像傳感器的應(yīng)用 （122）
5．4 光纖傳感器 （123）
5．4．1 光纖結(jié)構(gòu)及其傳光原理 （123）
5．4．2 光纖傳感器 （124）
5．4．3 光纖傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域 （126）
5．5 其他光電傳感器 （128）
5．5．1 高速光電二極管 （128）
5．5．2 色敏光電傳感器 （129）
5．5．3 光位置傳感器 （129）
習(xí)題 （131）
第6章 聲的檢測(cè) （132）
6．1 聲波的基本性質(zhì) （132）
6．2 聲敏傳感器 （133）
6．2．1 電阻變換型聲敏傳感器 （133）
6．2．2 壓電聲敏傳感器 （133）
6．2．3 電容式聲敏傳感器 （140）
6．2．4 音響傳感器 （140）
6．3 超聲波傳感器 （142）
6．3．1 超聲波及其物理性質(zhì) （142）
6．3．2 超聲波探頭 （143）
6．3．3 超聲波傳感器的應(yīng)用 （145）
6．4 聲表面波傳感器 （147）
6．4．1 SAW傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理 （148）
6．4．2 高分辨率SAW溫度傳感器 （148）
6．4．3 SAW壓力傳感器 （149）
6．5 聲板波傳感器 （150）
6．5．1 APM傳感器原理 （150）
6．5．2 APM傳感器的應(yīng)用 （152）
習(xí)題 （152）
第7章 氣體檢測(cè) （153）
7．1 氣體檢測(cè)基本概述 （153）
7．2 氣體檢測(cè)原理 （154）
7．2．1 半導(dǎo)體式氣敏傳感器 （154）
7．2．2 接觸燃燒式氣體傳感器 （157）
7．2．3 電化學(xué)式氣體傳感器 （157）
7．2．4 紅外式傳感器 （158）
7．3 常見氣體傳感器的應(yīng)用 （159）
7．3．1 可燃性氣體檢測(cè) （159）
7．3．2 CO氣體檢測(cè) （160）
7．3．3 CO2氣體檢測(cè) （160）
7．3．4 瓦斯氣體檢測(cè) （161）
7．3．5 PM2．5檢測(cè) （163）
習(xí)題 （163）
第8章 濕度檢測(cè) （165）
8．1 濕度的基本定義 （165）
8．1．1 絕對(duì)濕度 （165）
8．1．2 相對(duì)濕度 （166）
8．1．3 含濕量 （166）
8．2 常見濕度檢測(cè)方法 （166）
8．2．1 干濕球法 （167）
8．2．2 露點(diǎn)法 （168）
8．2．3 電解法 （168）
8．2．4 電阻法 （169）
8．2．5 電容法 （172）
8．3 濕度檢測(cè)的應(yīng)用 （173）
習(xí)題 （179）
第9章 生物信號(hào)與電化學(xué)檢測(cè) （180）
9．1 生物傳感器基本知識(shí) （180）
9．2 酶電極生物傳感器 （181）
9．2．1 基本原理 （181）
9．2．2 酶?jìng)鞲衅鞯膽?yīng)用 （182）
9．3 免疫傳感器 （183）
9．3．1 基本原理 （183）
9．3．2 免疫傳感器的應(yīng)用 （185）
9．4 微生物傳感器 （186）
9．4．1 基本特性 （186）
9．4．2 種類與原理 （187）
9．4．3 微生物傳感器的應(yīng)用 （187）
9．5 組織傳感器 （188）
9．5．1 基本原理 （188）
9．5．2 組織傳感器的應(yīng)用 （189）
9．6 生物芯片 （189）
9．6．1 基本介紹 （189）
9．6．2 生物芯片的應(yīng)用 （190）
9．7 電化學(xué)傳感器 （191）
9．7．1 離子選擇性電極 （191）
9．7．2 固態(tài)電解質(zhì)傳感器 （192）
9．7．3 電化學(xué)聯(lián)用傳感器 （192）
9．7．4 電化學(xué)傳感器的應(yīng)用 （192）
習(xí)題 （193）
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