傳感器與檢測技術

卜樂平，控制科學與工程學科教授、博士生導師。中國機械工業教育協會電氣工程及其自動化學科教學委員會建築電氣與智能化分委員會委員，曾任湖北省自動化學會常務理事，兼任國家自然科學基金同行評議專家。長期從事檢測技術及自動化裝置、信號與信息處理等領域的教學和研究工作。發表學術論文80餘篇，其中SCI、EI檢索40餘篇。主持省部級及企業合作科研項目30餘項。獲國家發明專利、實用新型專利10餘項；出版著作2部，主審教材1部；獲得省部級科技進步一等獎2項、二等獎3項。

第一篇基礎知識和誤差理論
第1章緒論
1.1傳感器與檢測技術的定義與作用
1.1.1傳感器的定義
1.1.2檢測的定義
1.1.3傳感器與檢測技術的地位與作用
1.2檢測系統的組成
1.3傳感器與檢測系統的分類
1.3.1傳感器的分類
1.3.2檢測系統的分類
1.4傳感器與檢測技術的發展趨勢
1.4.1傳感器的發展趨勢
1.4.2檢測技術的發展趨勢
習題1

第2章檢測技術基礎知識
2.1檢測系統誤差分析基礎
2.1.1誤差的基本概念
2.1.2誤差的表示方法
2.1.3檢測儀器準確度等級與工作誤差
2.1.4測量誤差的分類
2.2系統誤差的處理
2.2.1系統誤差的特點及常見變化規律
2.2.2系統誤差的判別和確定
2.2.3減小系統誤差的方法
2.3隨機誤差的處理
2.3.1隨機誤差的分佈規律
2.3.2測量數據的隨機誤差估計
2.4粗大誤差處理
習題2

第3章傳感器與檢測系統基本特性
3.1概述
3.2傳感器與檢測系統的靜態特性
3.3傳感器與檢測系統靜態特性主要參數
3.4傳感器與檢測系統動態特性
3.4.1傳感器與檢測系統動態數學模型
3.4.2零階系統的數學模型
3.4.3一階(慣性)系統的數學模型及動態特性參數
3.4.4二階(振盪)系統的數學模型及動態特性參數
3.5傳感器與檢測儀器的校準
3.5.1傳感器或檢測儀器的靜態校準
3.5.2傳感器或檢測儀器的動態校準
習題3

第二篇傳感器及信號調理電路
第4章應變式電阻傳感器
4.1電阻應變片工作原理
4.2結構與類型
4.3金屬電阻應變片主要特性
4.4溫度效應及其補償
4.5應變式電阻傳感器測量電路
4.5.1直流電橋
4.5.2交流電橋
4.5.3應變式電阻傳感器的應用
習題4

第5章電感式傳感器
5.1自感式傳感器
5.1.1工作原理
5.1.2靈敏度及非線性
5.1.3等效電路
5.1.4信號調理電路
5.1.5零點殘餘電壓
5.2互感式傳感器
5.2.1結構和工作原理
5.2.2等效電路及其特性
5.2.3差動變壓器的信號調理電路
5.2.4零點殘餘電壓的補償
5.3電渦流式傳感器
5.3.1結構和工作原理
5.3.2信號調理電路
5.3.3電渦流式傳感器的特點及應用
習題5

第6章電容式傳感器
6.1工作原理和類型
6.1.1工作原理
6.1.2類型
6.2靈敏度和非線性
6.3電容式傳感器等效電路
6.4電容式傳感器測量電路
6.4.1調製型電路
6.4.2脈衝型電路
6.4.3電容式傳感器應用
習題6

第7章壓電式傳感器
7.1壓電效應和材料
7.1.1壓電效應
7.1.2壓電材料
7.1.3壓電方程和壓電常數
7.2等效電路
7.3測量電路
7.4影響壓電式傳感器性能的主要因素
習題7

第8章光電式傳感器
8.1光電效應
8.2光電器件及其特性
8.3光電式傳感器及其應用
8.3.1模擬式光電傳感器
8.3.2脈衝式光電傳感器
8.4電荷耦合器件
8.4.1電荷耦合器件的工作原理
8.4.2電荷耦合器件應用舉例
8.5光纖傳感器
8.5.1光導纖維
8.5.2光纖傳感器的分類
8.5.3光纖傳感器應用
習題8

第9章磁電式傳感器
9.1磁電感應式傳感器
9.1.1工作原理和結構類型
9.1.2磁電感應式傳感器的基本特性
9.1.3磁電感應式傳感器的測量電路
9.1.4磁電感應式傳感器應用
9.2霍爾式傳感器
9.2.1霍爾效應與霍爾元件
9.2.2霍爾元件構造及測量電路
9.2.3霍爾元件的主要技術指標
9.2.4霍爾元件的補償電路
9.2.5霍爾式傳感器應用
習題9

第10章熱電式傳感器
10.1熱電阻
10.1.1熱電阻材料及工作原理
10.1.2熱電阻測量電路
10.2熱電偶
10.2.1熱電效應
10.2.2熱電偶基本定律
10.2.3熱電偶材料及常用熱電偶
10.2.4熱電偶測溫線路
10.2.5熱電偶冷端補償及測量電路
10.3熱敏電阻
10.3.1熱敏電阻的主要特性
10.3.2熱敏電阻特性的線性化
10.3.3熱敏電阻應用
10.4集成溫度傳感器
習題10

第三篇檢 測 技 術
第11章電學與磁學測量
11.1電學測量
11.1.1電學測量簡介
11.1.2電壓測量與電流測量
11.1.3功率測量
11.2頻率的測量
11.2.1直接測頻法
11.2.2測周法
11.2.3多周期同步測頻法
11.2.4頻率測量專用芯片
11.2.5微波頻率的測量
11.3相位差的測量
11.3.1脈衝計數法
11.3.2基於FFT的相位測量
11.3.3相關法
11.3.4相位測量集成芯片
11.4磁學測量
11.4.1磁學測量簡介
11.4.2磁感應法
11.4.3霍爾效應法
11.4.4磁阻效應法
11.4.5磁通門法
11.4.6其他磁測量技術簡介
11.5材料磁特性測量技術
習題11

第12章流量的測量
12.1流量測量的基本概念
12.1.1流量和流量計
12.1.2流量物理參數與管流基礎知識
12.1.3流量檢測儀表的分類
12.2流量測量儀表
12.2.1差壓式流量計
12.2.2容積式流量計
12.2.3葉輪式流量計
12.2.4電磁流量計
12.2.5流體振動式流量計
12.2.6超聲波流量計
12.2.7質量流量計
習題12

第13章火災探測與測量
13.1火災信號分類
13.2火災探測傳感器
13.2.1感煙探測器
13.2.2感溫探測器
13.3視頻火災探測
13.3.1視頻火災探測原理
13.3.2火災圖像綜合識別算法
習題13

第14章現代檢測系統
14.1概述
14.2智能儀器
14.2.1智能儀器系統的構成
14.2.2傳感器輸出信號的預處理
14.2.3數據採集系統
14.3智能儀器數據處理
14.3.1數字濾波算法
14.3.2測量數據標度變換
14.3.3非線性校正
14.3.4儀表自校準
14.4虛擬儀器
14.4.1基本概念
14.4.2虛擬儀器的組成
14.4.3虛擬儀器應用舉例
14.5網絡化檢測儀器
14.5.1網絡化測試技術
14.5.2網絡化測試系統的組成
習題14

附錄1Pt100鉑熱電阻分度表(ZB Y301—85)
附錄2Pt1000鉑熱電阻分度表(ZB Y301—85)
附錄3鎳鉻鎳矽熱電偶分度表(K型)
參考文獻