傳感器與電測技術(shù)

第1章從控制系統(tǒng)談起1

1.1測量、檢測與控制系統(tǒng)1

1.1.1測量與檢測1

1.1.2傳感器的定義2

1.1.3傳感器的組成2

1.1.4有源和無源傳感器3

1.2傳感器在檢測系統(tǒng)中的作用與地位3

1.2.1傳感器的作用3

1.2.2傳感器的地位7

1.3傳感器的分類及技術(shù)特點與學(xué)習(xí)策略8

1.3.1傳感器的分類8

1.3.2傳感器的技術(shù)特點與學(xué)習(xí)策略10

1.4傳感器發(fā)展方向預(yù)測11

習(xí)題與思考題12

第2章測量誤差及處理方法13

2.1檢測系統(tǒng)誤差分析方法13

2.1.1誤差的基本概念13

2.1.2誤差的表示方法15

2.1.3測量儀器的準(zhǔn)確度等級16

2.2誤差的分類和處理19

2.2.1誤差的分類19

2.2.2誤差的處理21

習(xí)題與思考題31

第3章傳感器的特性與性能指標(biāo)32

3.1傳感器的靜態(tài)特性與性能指標(biāo)32

3.1.1概述323.1.2傳感器的靜態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型33

3.1.3傳感器的靜態(tài)特性的性能指標(biāo)33

3.2傳感器的動態(tài)特性與性能指標(biāo)43

3.2.1傳遞函數(shù)43

3.2.2一階和二階的系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性及指標(biāo)45

3.2.3系統(tǒng)的串聯(lián)與并聯(lián)、傳遞函數(shù)的分解56

3.3傳感器的其他特性58

習(xí)題與思考題61

◆傳感器與電測技術(shù)第4章傳感器的材料及加工工藝63

4.1制造傳感器使用的材料63

4.1.1金屬材料63

4.1.2半導(dǎo)體材料63

4.1.3陶瓷敏感材料64

4.1.4石英敏感材料66

4.1.5金屬氧化物及合金材料66

4.1.6高分子敏感材料67

4.1.7其他敏感材料68

4.2傳感器制造技術(shù)與工藝69

4.3傳感器命名法及代碼74

4.3.1傳感器命名法74

4.3.2傳感器代碼標(biāo)記方法76

習(xí)題與思考題80

第5章電阻式傳感器81

5.1應(yīng)變計81

5.1.1應(yīng)變與應(yīng)力81

5.1.2應(yīng)變計工作原理83

5.1.3應(yīng)變計分類85

5.1.4應(yīng)變計應(yīng)用舉例87

5.1.5電阻式傳感器輸出信號調(diào)理電路之直流電橋89

5.2熱敏電阻器102

5.2.1溫標(biāo)102

5.2.2熱敏電阻概述105

5.2.3熱敏電阻R/T關(guān)系的線性化114

5.2.4熱敏電阻的應(yīng)用116

5.3熱電阻119

習(xí)題與思考題130

第6章半導(dǎo)體電阻式傳感器132

6.1氣敏傳感器132

6.1.1概述132

6.1.2電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器的應(yīng)用134

6.2電阻型半導(dǎo)體濕敏傳感器139

6.2.1濕度的定義139

6.2.2相對濕度傳感器的主要參數(shù)139

6.2.3濕度計與濕度傳感器器件140

6.3光敏電阻146

習(xí)題與思考題152

第7章變電抗式傳感器153

7.1自感式傳感器153

7.1.1工作原理153

7.1.2輸出特性154

7.1.3測量電路156

7.1.4自感式傳感器的特點159

7.2變壓器式傳感器160

7.2.1工作原理與結(jié)構(gòu)160

7.2.2輸出特性161

7.2.3LVDT的測量電路162

7.3電容式傳感器168

7.3.1可變電容器的啟示168

7.3.2電容式傳感器的結(jié)構(gòu)與輸出特性170

7.3.3電容式傳感器的等效電路174

7.3.4電容式傳感器的測量電路175

7.3.5電容式傳感器應(yīng)用實例181

習(xí)題與思考題184

第8章有源傳感器186

8.1熱電偶186

8.1.1熱電效應(yīng)186

8.1.2常用熱電偶189

8.1.3熱電勢信號的傳輸195

8.1.4熱電勢信號的放大與調(diào)理199

8.2壓電式傳感器204

8.2.1壓電效應(yīng)及壓電材料204

8.2.2壓電方程207

8.2.3壓電式傳感器測量電路210

8.2.4壓電式傳感器的應(yīng)用213

8.3光電式傳感器218

8.3.1光敏二極管218

8.3.2熱釋電傳感器223

習(xí)題與思考題229

第9章磁電式傳感器230

9.1霍爾式傳感器230

9.1.1霍爾效應(yīng)230

9.1.2霍爾元件結(jié)構(gòu)性能參數(shù)232

9.1.3霍爾元件信號調(diào)理234

9.1.4霍爾式傳感器的應(yīng)用238

9.2電流、電壓互感器240

9.2.1電流互感器240

9.2.2電壓互感器242

9.2.3利用霍爾元件測量功率243

習(xí)題與思考題248

第10章數(shù)字與集成傳感器249

10.1光柵傳感器249

10.1.1光柵的結(jié)構(gòu)及工作原理249

10.1.2光柵傳感器的組成251

10.2編碼器254

10.3集成傳感器256

10.3.1模擬集成傳感器256

10.3.2數(shù)字集成傳感器259

習(xí)題與思考題270

第11章交通傳感器271

11.1環(huán)形線圈車輛檢測器271

11.1.1電渦流式傳感器271

11.1.2環(huán)形線圈車輛檢測器278

11.2地磁車輛檢測器281

11.2.1磁敏電阻281

11.2.2地磁車輛檢測器原理及應(yīng)用283

11.3超聲波車輛檢測器286

11.3.1超聲波及其物理性質(zhì)286

11.3.2超聲波傳感器288

11.3.3超聲波傳感器的應(yīng)用291

11.3.4超聲波測速及其應(yīng)用293

11.3.5超聲波車輛檢測器298

11.4微波車輛檢測器299

11.4.1概述299

11.4.2微波車輛檢測器299

11.4.3雷達測速儀300

11.5視頻交通檢測系統(tǒng)301

11.5.1圖像傳感器302

11.5.2視頻交通檢測系統(tǒng)306

11.6壓電帶式交通傳感器309

11.6.1壓電薄膜交通傳感器309

11.6.2壓電薄膜交通傳感器的鋪設(shè)方法311

11.6.3車輛輪軸距的檢測方案312

11.6.4動態(tài)稱重系統(tǒng)設(shè)計314

習(xí)題與思考題322

第12章課內(nèi)實驗323

實驗1壓力傳感器靜態(tài)特性測試與數(shù)據(jù)處理323

實驗2K型、J型熱電偶測溫實驗324

實驗3環(huán)形線圈車輛檢測器模擬應(yīng)用326

實驗4儀表放大器的制作與性能測試329

實驗5數(shù)字集成溫度傳感器測溫331

實驗6熱敏電阻線性化前后線性度對比332

實驗7壓電式加速度傳感器信號的采集與處理333

實驗8壓電薄膜交通傳感器車輛重量信息采集334

附錄A標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表337

附錄Bt分布表339

附錄C傳感器產(chǎn)品與標(biāo)記代碼對照表341

附錄DPt100鉑電阻R/t分度表346

附錄EPt1000鉑電阻R/t分度表348

參考文獻3542100433B

本書全面系統(tǒng)地介紹傳感器與電測技術(shù)。全書共12章。第1～2章從自動控制系統(tǒng)的需求分析入手，引出傳感器的定義及作用。再從測量延伸到有效的測量結(jié)果全過程中所遇到的問題，提出誤差的概念、減小誤差的方法及誤差的處理等數(shù)學(xué)問題。第3章、第4章討論傳感器的特性、性能指標(biāo)及制造傳感器的材料、工藝，并簡要介紹傳感器命名及分類的國家標(biāo)準(zhǔn)。第1～4章屬于基礎(chǔ)篇。第5～11章占本書的主要篇幅,主要介紹各類傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、測量電路、性能分析和應(yīng)用實例。第12章為與本課程配套的課內(nèi)實驗指導(dǎo)。

本書可作為高等院校電子信息工程、自動化、機電工程、道路交通控制等各專業(yè)傳感器與電測技術(shù)等課程的教材或參考書，也可作為傳感器應(yīng)用領(lǐng)域的工程技術(shù)人員的參考書。

為了測量mA級的小電流，根據(jù)Φ1=I1N1，增加N1的匝數(shù)，同樣可以獲得高磁通Φ1。采用這種方法制成的小電流傳感器不但可以測mA級電流，而且可以測電壓。

與電流傳感器所不同的是在測量電壓時，電壓傳感器的原邊多匝繞組通過串聯(lián)一個限流電阻R1，然后并聯(lián)連接在被測電壓U1上，得到與被測電壓U1成比例的電流I1。副邊原理同電流傳感器一樣。當(dāng)補償電流I2流過測量電阻RM時，在RM兩端轉(zhuǎn)換成電壓作為傳感器的測量電壓U0，即 U0=I2RM