[正版]传感器与检测技术 卜乐平 自动控制传感器检测系统控制科学与工程

本书系统地阐述了传感器与检测技术的概念、原理和方法。全书分为三篇,共14章,第一篇为基础知识和误差理论,介绍传感器与检测技术的基本概念、误差分析基础、传感器与检测系统的基本特性;第二篇为传感器及信号调理电路,介绍各种典型传感器的原理、结构、特性指标、使用特点及测量电路;第三篇为检测技术,介绍电学与磁学测量、流量的测量、火灾探测与测量,以及现代检测系统。其中,第二篇的内容是根据不同的测量原理进行分类的;第三篇的内容是根据不同的被测物理量进行分类的。各篇内容相对独立,紧密衔接,循序渐进,将传感器和检测技术有机结合起来,便于教师组织教学和学生系统学习。本书可作为高等学校自动化、电子信息工程、测控技术及仪器等专业的教材,也可供其他专业学生及

相关技术人员参考。

卜乐平  海军工程大学教授、工学博士、博士生导师。军队院校育才银奖获得者，获军队科技进步一等奖2项，二等奖3项、三等奖2项。获国家发明专利5项，参与公开出版教材3部，发表论文50余篇。

本教材严格参照教育部《普通高等学校本科专业目录（2020年）》、教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会《高等学校本科自动化指导性专业规范》编写。在对检测装备技术进行充分调研的基础上，对传感器及检测技术、检测方法进行了归纳总结，挑选最常用、最具有发展潜力的内容加以介绍，内容丰富，融入了装备科研、产品开发过程中的新技术，做到理论与实际相结合。在习题中加入了很多从科研项目中提炼的问题和实际装备维护保养过程中发现的问题，对于提高学生的学习兴趣和分析实际问题的能力有很大帮助。

由于传感器类型众多，分类方法各异，本书内容除传感器部分外，特别强调基础知识和检测系统的应用。传感器、基础知识、检测系统这三部分内容撰写方法差别较大。全书分为三篇，第一篇基础知识篇，介绍概述和误差理论，为后续内容打下基础，内容编排从概念到对检测系统的评价。第二篇传感器及信号调理电路，按照原理分类进行介绍，逻辑清晰，比较符合读者、特别是学生的学习习惯，有利于读者举一反三。第三篇检测技术篇片，紧密联系船舶电气设备应用需求，内容按照被测物理量分类，注重检测的系统性、完整性、实用性。

第一篇基础知识和误差理论

第1章绪论

1.1传感器与检测技术的定义与作用

1.1.1传感器的定义

1.1.2检测的定义

1.1.3传感器与检测技术的地位与作用

1.2检测系统的组成

1.3传感器与检测系统的分类

1.3.1传感器的分类

1.3.2检测系统的分类

1.4传感器与检测技术的发展趋势

1.4.1传感器的发展趋势

1.4.2检测技术的发展趋势

习题1

第2章检测技术基础知识

2.1检测系统误差分析基础

2.1.1误差的基本概念

2.1.2误差的表示方法

2.1.3检测仪器准确度等级与工作误差

2.1.4测量误差的分类

2.2系统误差的处理

2.2.1系统误差的特点及常见变化规律

2.2.2系统误差的判别和确定

2.2.3减小系统误差的方法

2.3随机误差的处理

2.3.1随机误差的分布规律

2.3.2测量数据的随机误差估计

2.4粗大误差处理

习题2

第3章传感器与检测系统基本特性

3.1概述

3.2传感器与检测系统的静态特性

3.3传感器与检测系统静态特性主要参数

3.4传感器与检测系统动态特性

3.4.1传感器与检测系统动态数学模型

3.4.2零阶系统的数学模型

3.4.3一阶(惯性)系统的数学模型及动态特性参数

3.4.4二阶(振荡)系统的数学模型及动态特性参数

3.5传感器与检测仪器的校准

3.5.1传感器或检测仪器的静态校准

3.5.2传感器或检测仪器的动态校准

习题3

第二篇传感器及信号调理电路

第4章应变式电阻传感器

4.1电阻应变片工作原理

4.2结构与类型

4.3金属电阻应变片主要特性

4.4温度效应及其补偿

4.5应变式电阻传感器测量电路

4.5.1直流电桥

4.5.2交流电桥

4.5.3应变式电阻传感器的应用

习题4

第5章电感式传感器

5.1自感式传感器

5.1.1工作原理

5.1.2灵敏度及非线性

5.1.3等效电路

5.1.4信号调理电路

5.1.5零点残余电压

5.2互感式传感器

5.2.1结构和工作原理

5.2.2等效电路及其特性

5.2.3差动变压器的信号调理电路

5.2.4零点残余电压的补偿

5.3电涡流式传感器

5.3.1结构和工作原理

5.3.2信号调理电路

5.3.3电涡流式传感器的特点及应用

习题5

第6章电容式传感器

6.1工作原理和类型

6.1.1工作原理

6.1.2类型

6.2灵敏度和非线性

6.3电容式传感器等效电路

6.4电容式传感器测量电路

6.4.1调制型电路

6.4.2脉冲型电路

6.4.3电容式传感器应用

习题6

第7章压电式传感器

7.1压电效应和材料

7.1.1压电效应

7.1.2压电材料

7.1.3压电方程和压电常数

7.2等效电路

7.3测量电路

7.4影响压电式传感器性能的主要因素

习题7

第8章光电式传感器

8.1光电效应

8.2光电器件及其特性

8.3光电式传感器及其应用

8.3.1模拟式光电传感器

8.3.2脉冲式光电传感器

8.4电荷耦合器件

8.4.1电荷耦合器件的工作原理

8.4.2电荷耦合器件应用举例

8.5光纤传感器

8.5.1光导纤维

8.5.2光纤传感器的分类

8.5.3光纤传感器应用

习题8

第9章磁电式传感器

9.1磁电感应式传感器

9.1.1工作原理和结构类型

9.1.2磁电感应式传感器的基本特性

9.1.3磁电感应式传感器的测量电路

9.1.4磁电感应式传感器应用

9.2霍尔式传感器

9.2.1霍尔效应与霍尔元件

9.2.2霍尔元件构造及测量电路

9.2.3霍尔元件的主要技术指标

9.2.4霍尔元件的补偿电路

9.2.5霍尔式传感器应用

习题9

第10章热电式传感器

10.1热电阻

10.1.1热电阻材料及工作原理

10.1.2热电阻测量电路

10.2热电偶

10.2.1热电效应

10.2.2热电偶基本定律

10.2.3热电偶材料及常用热电偶

10.2.4热电偶测温线路

10.2.5热电偶冷端补偿及测量电路

10.3热敏电阻

10.3.1热敏电阻的主要特性

10.3.2热敏电阻特性的线性化

10.3.3热敏电阻应用

10.4集成温度传感器

习题10

第三篇检 测 技 术

第11章电学与磁学测量

11.1电学测量

11.1.1电学测量简介

11.1.2电压测量与电流测量

11.1.3功率测量

11.2频率的测量

11.2.1直接测频法

11.2.2测周法

11.2.3多周期同步测频法

11.2.4频率测量专用芯片

11.2.5微波频率的测量

11.3相位差的测量

11.3.1脉冲计数法

11.3.2基于FFT的相位测量

11.3.3相关法

11.3.4相位测量集成芯片

11.4磁学测量

11.4.1磁学测量简介

11.4.2磁感应法

11.4.3霍尔效应法

11.4.4磁阻效应法

11.4.5磁通门法

11.4.6其他磁测量技术简介

11.5材料磁特性测量技术

习题11

第12章流量的测量

12.1流量测量的基本概念

12.1.1流量和流量计

12.1.2流量物理参数与管流基础知识

12.1.3流量检测仪表的分类

12.2流量测量仪表

12.2.1差压式流量计

12.2.2容积式流量计

12.2.3叶轮式流量计

12.2.4电磁流量计

12.2.5流体振动式流量计

12.2.6超声波流量计

12.2.7质量流量计

习题12

第13章火灾探测与测量

13.1火灾信号分类

13.2火灾探测传感器

13.2.1感烟探测器

13.2.2感温探测器

13.3视频火灾探测

13.3.1视频火灾探测原理

13.3.2火灾图像综合识别算法

习题13

第14章现代检测系统

14.1概述

14.2智能仪器

14.2.1智能仪器系统的构成

14.2.2传感器输出信号的预处理

14.2.3数据采集系统

14.3智能仪器数据处理

14.3.1数字滤波算法

14.3.2测量数据标度变换

14.3.3非线性校正

14.3.4仪表自校准

14.4虚拟仪器

14.4.1基本概念

14.4.2虚拟仪器的组成

14.4.3虚拟仪器应用举例

14.5网络化检测仪器

14.5.1网络化测试技术

14.5.2网络化测试系统的组成

习题14

附录1Pt100铂热电阻分度表(ZB Y301—85)

附录2Pt1000铂热电阻分度表(ZB Y301—85)

附录3镍铬镍硅热电偶分度表(K型)

参考文献