十二五普通高等教育本科国家级规划教材 国家级一流课程配套教材 强化课程思政工程教育和深度学习模式提质赋能特色教材 传感器与检测技术 第4版PDF电子书下载

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上篇 传感器原理 1

第1章 概述 1

1.1课程简介 1

1.1.1本课程的地位和作用 1

1.1.2本课程的内容体系 4

1.1.3本课程的任务及目标 5

1.2传感器的定义与组成 8

1.3传感器的分类 9

1.4传感器技术的发展 13

1.4.1提高与改善传感器的性能 13

1.4.2开展基础理论研究 14

1.4.3传感器的无线化 18

1.4.4传感器的微型化 18

1.4.5传感器的集成化 18

1.4.6传感器的网络化 19

1.4.7传感器的智能化 19

1.4.8传感器的安全化 21

1.4.9传感器的虚拟化 22

学习拓展 23

习题云 23

第2章 传感器的基本特性 25

2.1传感器的静态特性 26

2.1.1线性度 26

2.1.2灵敏度 27

2.1.3分辨力 27

2.1.4阈值 28

2.1.5迟滞 28

2.1.6重复性 28

2.1.7漂移 28

2.1.8精度 29

2.2传感器的动态特性 29

2.2.1传感器的数学模型 30

2.2.2传递函数 31

2.2.3频率响应函数 31

2.2.4传感器的动态特性分析 32

2.3传感器的标定与校准 36

2.3.1静态标定 37

2.3.2动态标定 37

学习拓展 38

习题云 38

第3章 电阻式传感器 40

3.1工作原理 41

3.1.1应变效应 41

3.1.2电阻应变片种类 42

3.1.3电阻应变片温度误差及其补偿 44

3.1.4工程测试中的注意事项 47

3.2测量电路 48

3.2.1直流电桥 48

3.2.2交流电桥 51

3.3典型应用 54

3.3.1电阻式力传感器 54

3.3.2电阻式压力传感器 58

3.3.3电阻式差压传感器 59

3.3.4电阻式液体重量传感器 59

3.3.5电阻式加速度传感器 60

学习拓展 61

探索与实践 61

习题云 61

第4章 电感式传感器 63

4.1变磁阻电感式传感器（自感式） 64

4.1.1工作原理 64

4.1.2输出特性 65

4.1.3测量电路 68

4.1.4变磁阻电感式传感器的应用 71

4.2差动变压器电感式传感器（互感式） 72

4.2.1变隙式差动变压器 72

4.2.2螺线管式差动变压器 75

4.2.3差动变压器电感式传感器的应用 81

4.3电涡流电感式传感器（互感式） 82

4.3.1工作原理 82

4.3.2等效电路 83

4.3.3测量电路 84

4.3.4电涡流电感式传感器的应用 86

学习拓展 87

习题云 87

第5章 电容式传感器 88

5.1工作原理 89

5.1.1变面积型 91

5.1.2变介质型 92

5.1.3变极距型 94

5.2测量电路 97

5.2.1调频电路 97

5.2.2运算放大器 98

5.2.3变压器式交流电桥 99

5.2.4二极管双T型交流电桥 99

5.2.5脉冲宽度调制电路（PWM方式） 100

5.3典型应用 103

5.3.1电容式压力传感器 104

5.3.2电容式位移传感器 105

5.3.3电容式加速度传感器 106

5.3.4电容式厚度传感器 106

学习拓展 107

探索与实践 107

习题云 107

第6章 压电式传感器 108

6.1工作原理 108

6.1.1压电效应 108

6.1.2压电材料 109

6.2测量电路 115

6.2.1等效电路 115

6.2.2测量电路 116

6.2.3压电元件的连接 119

6.3典型应用 120

6.3.1压电式力传感器 120

6.3.2压电式加速度传感器 120

6.3.3压电式交通检测 121

学习拓展 122

习题云 122

第7章 磁敏式传感器 123

7.1磁电感应式传感器 123

7.1.1工作原理 124

7.1.2测量电路 128

7.1.3磁电感应式传感器的应用 129

7.2霍尔式传感器 131

7.2.1工作原理 132

7.2.2测量电路 137

7.2.3霍尔式传感器的应用 137

学习拓展 139

探索与实践 140

习题云 140

第8章 热电式传感器 141

8.1热电偶 142

8.1.1热电偶测温原理 142

8.1.2热电偶的结构与种类 149

8.1.3热电偶的冷端温度补偿 151

8.1.4热电偶的实用测温电路 154

8.1.5热电偶的选用与安装 156

8.1.6热电偶的应用 156

8.2热电阻 157

8.2.1铂热电阻 158

8.2.2铜热电阻 159

8.2.3热电阻的测量电路 160

8.2.4热电阻的应用 162

8.3热敏电阻 162

8.3.1热敏电阻的特性 163

8.3.2热敏电阻的应用 164

探索与实践 165

习题云 165

第9章 光电式传感器 166

9.1概述 167

9.1.1光电式传感器的类别 167

9.1.2光电式传感器的基本形式 168

9.2光电效应与光电器件 169

9.2.1外光电效应型光电器件 169

9.2.2内光电效应型光电器件 174

9.3 CCD固体图像传感器 187

9.3.1 CCD的工作原理 187

9.3.2 CCD固体图像传感器的分类 190

9.3.3 CCD图像传感器的特性参数 192

9.3.4 CCD固体图像传感器的应用 193

9.4光纤传感器 198

9.4.1光纤 199

9.4.2光纤传感器 202

9.4.3光纤布拉格光栅 204

9.4.4光纤传感器的应用 206

9.5光电式编码器 211

9.5.1码盘式编码器 212

9.5.2脉冲盘式编码器 214

9.5.3光电式编码器的应用 217

9.6计量光栅 219

9.6.1计量光栅的结构和工作原理 219

9.6.2计量光栅的组成 221

9.6.3计量光栅的应用 224

学习拓展 225

探索与实践 225

习题云 225

第10章 辐射与波式传感器 227

10.1红外传感器 227

10.1.1工作原理 228

10.1.2红外传感器的应用 231

10.2微波传感器 236

10.2.1工作原理 237

10.2.2微波传感器的应用 239

10.3超声波传感器 243

10.3.1工作原理 243

10.3.2超声波传感器的应用 247

学习拓展 255

探索与实践 255

习题云 256

第11章 化学传感器 257

11.1气体传感器 257

11.1.1气体传感器概述 258

11.1.2半导体式气体传感器的工作原理 261

11.1.3气体传感器的应用 265

11.2湿度传感器 267

11.2.1湿度传感器概述 267

11.2.2常用湿度传感器的基本原理 269

11.2.3湿度传感器测量电路 272

11.2.4湿度传感器的应用 273

学习拓展 275

探索与实践 275

习题云 275

第12章 生物传感器 276

12.1概述 276

12.1.1生物传感器的概念 277

12.1.2生物传感器的功能 277

12.1.3生物传感器的特点 277

12.1.4生物传感器的分类 278

12.2工作原理 278

12.2.1生物分子特异性识别 279

12.2.2生物放大 280

12.2.3信号转换与处理 280

12.2.4几种主要的生物传感器 281

12.3生物芯片 284

12.4生物传感器的应用 285

12.4.1传统医学领域 285

12.4.2非传统医学领域 288

12.5生物传感器的发展 288

学习拓展 289

习题云 289

第13章 新型传感器 290

13.1智能传感器 290

13.1.1智能传感器的特点 291

13.1.2智能传感器的作用 292

13.1.3智能传感器的发展趋势 292

13.1.4智能传感器的应用实例 294

13.2模糊传感器 297

13.2.1模糊传感器概述 297

13.2.2模糊传感器的结构 298

13.2.3典型模糊传感器举例 300

13.3微传感器 302

13.3.1 MEMS与微加工 302

13.3.2微传感器的概念与特点 304

13.3.3微传感器的发展现状 305

13.4网络传感器 306

13.4.1网络传感器的概念 306

13.4.2网络传感器的基本结构 307

13.4.3网络传感器的类型 307

13.4.4基于IEEE1451标准的网络传感器 308

13.4.5网络化测控系统体系结构 310

13.4.6网络传感器的应用前景 310

学习拓展 311

习题云 311

中篇 检测技术 312

第14章 参数检测 312

14.1概述 313

14.1.1检测技术的地位和作用 313

14.1.2参数检测的基本概念 314

14.1.3工业检测的主要内容 319

14.2参数检测的一般方法 320

14.2.1过程参数检测 321

14.2.2机械量参数检测 330

14.2.3其他参数检测 334

14.3检测技术的发展 334

学习拓展 336

探索与实践 337

习题云 337

第15章 微弱信号检测 338

15.1概述 338

15.2噪声 339

15.3微弱信号检测方法 341

15.3.1相关检测法 341

15.3.2同步积累法 346

习题云 350

第16章 软测量 351

16.1概述 351

16.2软测量的方法 352

16.2.1选择辅助变量 352

16.2.2处理输入数据 353

16.2.3建立软测量模型 354

16.2.4软测量模型的在线校正 356

16.3软测量的意义及适用条件 357

习题云 357

第17章 多传感器数据融合 358

17.1概述 358

17.1.1数据融合的起源 358

17.1.2数据融合的目的 359

17.1.3数据融合的定义 359

17.1.4数据融合的特性 360

17.1.5数据融合的优点 360

17.2数据融合的基本原理 361

17.2.1数据融合的层次 361

17.2.2数据融合的处理形态 362

17.2.3数据融合模型 362

17.2.4数据融合的关键技术 364

17.3数据融合的方法 365

17.3.1随机类方法 366

17.3.2人工智能类方法 367

17.4数据融合系统的应用 368

学习拓展 369

习题云 369

第18章 误差理论与数据处理基础 370

18.1测量误差概述 370

18.2测量误差的处理 376

18.2.1随机误差的处理 376

18.2.2系统误差的处理 379

18.2.3粗大误差的处理 381

18.2.4间接测量误差的传递 383

18.2.5测量误差的合成 384

18.2.6测量误差的分配 384

18.3最小二乘法与回归分析 387

18.3.1最小二乘法 387

18.3.2一元线性拟合 390

18.3.3多元线性拟合 391

18.3.4曲线拟合 391

习题云 392

下篇 检测系统 393

第19章 虚拟仪器 393

19.1概述 394

19.1.1虚拟仪器的基本概念 394

19.1.2虚拟仪器的构成与特点 394

19.1.3虚拟仪器技术的应用 397

19.1.4虚拟仪器的整体设计 398

19.1.5虚拟仪器的发展方向 398

19.2虚拟仪器系统开发环境 399

19.2.1 LabWindows/CVI 399

19.2.2 LabVIEW 403

19.3虚拟仪器系统的数据采集实现 404

19.3.1基于LabW indows/CV I的数据采集 404

19.3.2基于LabVIEW的数据采集 405

探索与实践 408

习题云 408

第20章 自动检测系统 409

20.1自动检测系统的组成 410

20.1.1数据采集系统 410

20.1.2输入输出通道 415

20.1.3自动检测系统的软件 416

20.2自动检测系统的基本设计方法 418

20.2.1系统需求分析 419

20.2.2系统总体设计 419

20.2.3采样速率的确定 423

20.2.4标度变换 424

20.2.5硬件设计 425

20.2.6软件设计 428

20.2.7系统的集成与维护 429

20.3典型自动检测系统举例 429

20.3.1自动温度测量系统 429

20.3.2无线传感器网络 431

20.3.3工业互联网 437

20.4自动检测系统的发展 441

学习拓展 443

探索与实践 444

工程案例详解 444

习题云 445

附录 447

附录A 传感器样例 447

附录B 部分习题参考答案（精减版） 450

附录C 传感器与检测技术综合自测试题及其参考答案与评分标准 451

参考文献 452

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