《傳感器與檢測技術(第2版)》共10章,分4個模塊。基礎知識模塊側重于傳感器及檢測技術一般概念的介紹;傳統傳感技術和現代傳感技術這兩個模塊是《傳感器與檢測技術(第2版)》的重點,主要介紹各種傳感器的典型應用;信號處理與抗干擾技術模塊重點介紹組成檢測系統時對信號的處理要求及抗干擾技術的發展趨勢。第二版在第一版的基礎上,在每種傳感器的最后都給出了幾個典型應用電路的設計與制、作內容,各院校可根據隋況選擇一種電路讓學生進行訓練,并寫出設計制作報告,以取得更好效果,為畢業設計打基礎并有利于培養學生的職業素養。
《傳感器與檢測技術(第2版)》適合作為高職高專院校應用電子、工業自動化、機電一體化等專業的教材,也可作為相關專業工程技術人員的參考書。
本書主要根據第一版的使用情況和高職高專院校工科專業的需要,結合教育部新的教學改革思想,以應用電子技術、工業自動化、檢測技術應用、機電一體化等專業學生為適用對象,遵循“理論夠用為度,突出應用性”的編寫原則,以傳感器在工業控制中的應用為主線編排內容。
全書共分10章,包括4個知識模塊:第1章為基礎知識模塊;第2~6章為傳統傳感技術模塊;第7~9章為現代傳感技術模塊,第二版中,本模塊增加了數字式傳感器內容;第10章為信號處理與抗干擾技術模塊,最后設計了一個綜合性溫度表設計制作內容,以培養學生的綜合應用能力。每章均安排有一定的傳感器典型應用電路設計與制作內容,可作為培養學生職業技能的實訓教學內容。另外,每章后面均安排了一定的習題,以檢驗學生靈活運用所學理論知識的能力,充分發揮學生的主觀能動性,調動他們的學習積極性。
在本書編寫過程中,主要針對高職學生的特點和高職教育的特色,充分考慮r各工科專業的不同需求,因此本書具有以下幾方面的特點:
(1)根據教學實際需要精選教材內容。本書內容的選取充分考慮到我國目前工業生產中對檢測與控制的要求及傳感器的最新應用情況,以被測信號的獲取、傳輸處理為核心,從最基本的概念分析人手,理論分析簡捷透徹,深入簡出,內容精煉,重點突出傳感器的應用情況分析,知識面寬、應用性強。
(2)由于檢測技術是自動化技術的四大支柱技術之一,是以傳感器應用研究為主要內容的一門應用性技術學科,所以本書以傳感器應用為主線,以必需、夠用為尺度,以掌握應用為重點,理論推導從簡,加強了理論知識和實際應用的結合。
(3)本書結構新穎,層次分明,語言簡潔,易于教學與自學。每個傳感器類型都給出了一至兩個典型應用電路,可進行電路的設計制作訓練,以加深學生對測量電路的理解。
(4)本書配有電子課件,可到科學出版社網站下載或發郵件至主編郵箱索取。
本書由俞志根、左希慶、周曉邑、吳國強、周夕良、周志青編著。俞志根負責第1章到第10章的大部分編寫及全書的總纂工作;左希慶負責第7章的編寫;周曉邑參編了第3章的部分內容;吳國強參編了第5章的部分內容;周夕良參編了第6章的部分內容,周志青參編了第2章的部分內容。在本書的編纂過程中得到了校內外廣大同行專家的大力支持和批評指正,在此向他們表示衷心的感謝。
由于時間倉促,加上作者水平有限,書中難免存在一些問題和不足,歡迎廣大讀者批評指正。
第二版 前言
第一版 前言
第l章 傳感器與檢測技術基礎
1.1 傳感器基礎知識
1.1.1 傳感器的命名與代號
1.1.2 傳感器的靈敏度與分辨率
1.1.3 傳感器的線性度與非線性誤差
1.1.4 傳感器的遲滯與重復性
1.2 檢測技術基礎
1.2.1 檢測技術的概念與作用
1.2.2 檢測系統的基本組成
1.2.3 檢測技術的發展趨勢
1.3 測量誤差的概念及其處理方法
1.3.1 測量定義及測量誤差
1.3.2 隨機誤差的處理方法
1.3.3 系統誤差的消除方法
1.4 電橋電路在測量中的應用
1.4.1 直流測量電橋分析
1.4.2 交流測量電橋分析
1.5 電阻電橋設計制作與性能測試
1.5.1 目的與要求
1.5.2 電阻電橋設計
1.5.3 電阻電橋的制作
1.5.4 電阻電橋的性能測試
小結
思考題
第2章 電阻式傳感器
2.1 電阻應變片
2.1.1 電阻應變效應
2.1.2 電阻應變片的類型及常用材料
2.1.3 電阻應變計的型號及選用
2.1.4 電阻應變片的應用
2.2 熱電阻及熱敏電阻
2.2.1 熱電阻
2.2.2 熱敏電阻
2.3 壓敏電阻
2.3.1 壓敏電阻的工作原理
2.3.2 壓敏電阻的型號
2.3.3 壓敏電阻的應用
2.4 氣敏電阻
2.4.1 氣敏電阻的工作原理及其特性
2.4.2 常用的氣敏電阻
2.4.3 氣敏電阻的應用
2.5 濕敏電阻
2.5.1 濕敏電阻的型號命名方法
2.5.2 常見類型及其應用
2.6 光敏電阻
2.6.1 工作原理
2.6.2 基本特性及其主要參數
2.6.3 光敏電阻型號命名方法
2.6.4 光敏電阻的應用
2.7 電阻傳感器應用電路的設計與制作
2.7.1 電子稱重測量電路
2.7.2 自動空氣清新器控制電路
2.7.3 恒溫控制電路
2.7.4 濕度控制電路
小結
思考題
第3章 電容式傳感器
3.1 電容式傳感器的基本原理及性能特點
3.1.1 變面積式電容傳感器
3.1.2 變間隙式電容傳感器
3.1.3 變介電常數式電容傳感器
3.2 電容式傳感器的常用測量電路
3.2.1 雙T電橋電路
3.2.2 運算放大器測量電路
3.2.3 脈沖調制電路
3.2.4 調頻電路
3.2.5 消除電容傳感器寄生電容的方法
3.3 電容式傳感器的應用
3.3.1 在物位測控中的廊用
3.3.2 在壓力測量中的應用
3.3.3 在位移測量中的應用
3.3.4 電容式指紋傳感器
3.4 電容式接近開關電路的設計與制作
3.4.1 采用分立元件設計的電容式接近開關電路
3.4.2 采用集成電路設計的電容感應式開關電路
小結
思考題
第4章 電感式傳感器
4.1 自感式電感傳感器
4.1.1 原理分析
4.1.2 測量電路
4.2 差動變壓器
4.2.1 工作原理分析
4.2.2 常用測量電路
4.3 電渦流式傳感器
4.3.1 結構原理與特性
4.3.2 測量電路
4.4 電感式傳感器的典型應用
4.4.1 位移測量
4.4.2 振動檢測
4.4.3 位置控制
4.5 電感式金屬感應接近開關電路
4.5.1 工作原理
4.5.2 元件選擇與制作
4.5.3 調試
小結
思考題
第5章 熱電偶傳感器
5.1 熱電偶的工作原理及其基本結構
5.1.1 熱電偶的工作原理
5.1.2 熱電偶的基本定律
5.1.3 熱電偶結構
5.2 常用熱電偶及其測溫線路
5.2.1 熱電偶材料
5.2.2 熱電偶種類
5.2.3 熱電偶的冷端補償方法
5.2.4 熱電偶測溫線路
5.3 熱電偶應用實例
5.3.1 熱電偶在溫度測量儀中的應用
5.3.2 熱電偶溫度變送器
5.4 典型熱電偶測溫電路制作
5.4.1 熱電偶溫度測量放大電路
5.4.2 熱電偶測溫電路制作
5.4.3 電路制作實施方案
小結
思考題
第6章 壓電式傳感器
6.1 基本原理分析
6.1.1 壓電效應
6.1.2 石英晶體的壓電效應
6.1.3 壓電陶瓷的壓電效應
6.2 壓電材料及壓電元件的結構
6.2.1 壓電材料
6.2.2 壓電元件的常用結構形式
6.3 測量電路
6.3.1 等效電路
6.3.2 基本測量電路
6.4 壓電式傳感器的應用
6.4.1 5100系列壓電式力傳感器
6.4.2 電荷型石英壓力傳感器
6.4.3 壓電式加速度傳感器
6.5 用壓電傳感器設計的天氣預報電路
6.5.1 天氣預報原理
6.5.2 天氣預報儀的主要電路
6.5.3 電路的制作與調試
小結
思考題
第7章 光電傳感器
7.1 概述
7.2 光電器件
7.2.1 外光電效應器件
7.2.2 內光電效應器件
7.2.3 光生伏特效應器件
7.3 光電傳感器
7.3.1 光電傳感器的類型
……
第8章 霍爾傳感器
第9章 新型傳感器
第10章 信號處理系統集成
附錄
參考文獻
測量的結果包括數值大小和測量單位兩部分。數值的大小可以用數字表示,也可以是曲線或者圖形表示。無論表現形式如何,在測量結果中必須注明單位,否則,測量結果就毫無意義。
測量過程的核心是比較,但被測量能直接與標準量比較的場合并不多,大多數情況下,是將被測量和標準量變換成雙方易于比較的某個中間變量來進行的,如用彈簧秤稱重。被測質量通過彈簧按比例伸長,轉換為指針位移,而標準質量轉換成標尺刻度。這樣,被測量和標準量都轉換成位移這一中間變量,就可以進行直接比較。
此外,為了提高測量精度,并且能夠對變化快、持續時間短的動態量進行測量,通常將被測量轉換為電壓或電流信號,利用電子裝置完成比較、示差、平衡和讀數的測量過程。因此,轉換是實現測量的必要手段,也是非電量測量的核心。
2.測量方法
測量方法是實現測量過程所采用的具體方法,應當根據被測量的性質、特點和測量任務的要求來選擇適當的測量方法。按照測量手段,可以將測量方法分為直接測量和間接測量;按照獲得測量值的方式,可以分為偏差式測量、零位式測量和微差式測量;此外,根據傳感器是否與被測對象直接接觸,可分為接觸式測量和非接觸式測量;而根據被測對象的變化特點,又可分為靜態測量和動態測量等。