序
前言
章检测技术基础知识1
1.1检测技术1
1.1.1检测系统的基本结构和类型1
1.1.1.1检测系统的类型4
1.1.1.2检测系统的基本结构5
1.1.2检测系统的设计原则6
1.1.3检测系统的设计方法7
1.1.4检测技术的现状与发展12
1.2测量误差及其分析13
1.2.1测量误差的基本概念14
1.2.2测量误差的分类17
1.2.2.1测量误差的分类方法17
1.2.2.2精密度、正确度和准确度与误差的关系18
1.2.3检测结果的数据分析及其处理19
1.2.3.1随机误差的处理19
1.2.3.2系统误差的处理23
1.2.3.3粗大误差的处理24
第2章传感器原理27
2.1传感器基础知识27
2.1.1传感器的定义27
2.1.2传感器的组成28
2.1.3传感器的分类28
2.1.4传感器的基本特性29
2.1.4.1静态特性29
2.1.4.2动态特性34
2.2阻抗型传感器40
2.2.1电阻式传感器40
2.2.1.1电位器式传感器40
2.2.1.2应变式传感器42
2.2.1.3热电阻和热敏电阻温度传感器45
2.2.2电容式传感器46
2.2.2.1电容式传感器的工作原理及结构47
2.2.2.2电容式传感器的等效电路50
2.2.3电感式传感器51
2.2.3.1自感式传感器51
2.2.3.2互感式电感传感器54
2.2.3.3电涡流式传感器57
2.3电压型传感器59
2.3.1磁电式传感器59
2.3.1.1工作原理和结构形式59
2.3.1.2基本特性61
2.3.2压电式传感器61
2.3.2.1压电效应及压电材料62
2.3.2.2压电式传感器的等效电路64
2.3.3热电偶温度传感器66
2.3.3.1热电效应66
2.3.3.2热电偶基本定律68
2.3.3.3热电偶结构和类型69
2.3.3.4热电偶的测温电路及冷端补偿70
2.3.4光电式传感器73
2.3.4.1光电效应73
2.3.4.2光电器件75
2.3.4.3光电器件特性77
2.3.4.4光电式传感器的基本组成80
2.3.5霍尔式传感器81
2.3.5.1霍尔效应和霍尔元件81
2.3.5.2霍尔式传感器的基本测量电路及连接方式83
2.3.5.3霍尔式传感器的误差分析与补偿83
2.4新型传感器85
2.4.1光纤传感器85
2.4.1.1光纤的基本知识85
2.4.1.2光纤传感器的工作原理、构成及分类85
2.4.2MEMS传感器86
2.5图像传感器87
2.5.1CCD图像传感器87
2.5.1.1CCD的MOS结构及存储电荷原理87
2.5.1.2CCD的电荷的转移与传输88
2.5.1.3CCD的电荷读出89
2.5.1.4CCD摄像原理90
2.5.2CMOS图像传感器90
2.5.2.1无源像素被动式传感器91
2.5.2.2有源像素主动式传感器92
2.5.2.3CMOS图像传感器与CCD图像传感器比较92
2.5.2.4固态图像传感器的应用设计93
2.6半导体集成传感器94
2.6.1半导体集成数字温度传感器DSB1820的原理及应用95
2.6.1.1DSB1820引脚结构及性能特点95
2.6.1.2DSB1820的工作原理95
2.6.1.3DSB1820存储器96
2.6.1.4DSB1820的ROM指令97
2.6.1.5DSB1820与单片机的接口电路98
2.6.1.6基于AT89S51单片机与DSB1820的测温实例98
2.6.2数字温度传感器AD59098
2.6.2.1AD590的主要功能特性99
2.6.2.2AD590的工作原理100
2.6.2.3AD590的应用电路100
2.6.2.4AD590测量温度电路实例102
2.7化学、生物传感器104
2.7.1化学传感器104
2.7.1.1离子电极104
2.7.1.2极谱法107
2.7.2生物传感器107
2.7.2.1生物学反应107
2.7.2.2生物传感器108
2.7.2.3组成结构及功能109
第3章信号调理及数据处理111
3.1电桥电路112
3.1.1直流电桥112
3.1.2交流电桥117
3.2放大电路119
3.2.1对放大电路的要求119
3.2.2桥式放大电路126
3.2.3高输入阻抗放大器128
3.2.4隔离放大器139
3.2.5可编程序增益放大器144
3.2.6电荷放大器147
3.2.7零漂移放大器149
3.3滤波电路151
3.3.1滤波器概述152
3.3.2典型有源滤波器154
3.4信号转换电路159
3.4.1C/F转换和R/F转换电路159
3.4.2V/F和F/V转换电路160
3.4.3V/I转换电路163
3.5计算机软件处理(误差修正技术)165
3.5.1数字滤波技术165
3.5.1.1程序判断滤波166
3.5.1.2中位值滤波167
3.5.1.3算术平均算法滤波168
3.5.1.4递推平均滤波法168
3.5.1.5加权平均滤波法169
3.5.1.6低通滤波170
3.5.1.7高通滤波171
3.5.1.8复合滤波171
3.5.2非线性校正172
3.5.2.1非线性特性分类173
3.5.2.2改善非线性特性的方法173
3.5.3零点漂移的处理176
3.5.3.1方差、平均值法177
3.5.3.2零点漂移的处理方法177
3.5.3.3软件算法设计178
第4章非电量测量180
4.1温度测量180
4.1.1测温方法180
4.1.2接触式测温法181
4.1.3非接触式测温法183
4.1.4温度变送器185
4.2物位测量187
4.2.1测量方法188
4.2.2静压式物位测量189
4.2.3浮力式物位测量192
4.2.4电容式物位测量193
4.2.5超声波物位测量194
4.3流量测量196
4.3.1概述196
4.3.2容积式流量计198
4.3.3差压式流量计199
4.3.4转子流量计204
4.3.5涡轮流量计206
4.3.6电磁流量计206
4.3.7涡街流量计209
4.3.8超声波流量计210
4.4压力测量211
4.4.1概述211
4.4.2弹性元件式压力表213
4.4.3活塞式压力计216
4.4.4压力传感器217
4.4.5压力计的校验和使用221
4.5位移测量222
4.5.1欧姆龙E6A2旋转式编码器在角位移测量系统中的应用222
4.5.1.1欧姆龙E6A2旋转式编码器的性能特点223
4.5.1.2关于欧姆龙E6A2旋转式编码器测量角位移的应用224
4.5.1.3欧姆龙编码器测量旋转角位移的应用电路及相关程序224
4.5.2电涡流式位移传感器在线位移测量中的应用228
4.6力与荷重的测量234
4.6.1力与荷重测量的主要误差234
4.6.2力与荷重传感器的选用原则235
4.7速度、转速、加速度的测量236
4.8成分与含量的测量238
4.8.1湿度测量238
4.8.2气体成分测量239
4.8.3液体成分(离子、生物大分子、非溶性成分)的测量240
4.8.4固体成分测量241
第5章现代检测新技术243
5.1虚拟仪器243
5.2网络化仪器和网络化传感器245
5.3多传感器数据融合245
第6章检测技术的应用实例248
6.1飞思卡尔智能车系统中的传感器的选择及应用248
6.1.1路径检测传感器248
6.1.1.1光电式传感器248
6.1.1.2图像传感器252
6.1.1.3电磁式传感器254
6.1.2测速传感器258
6.1.2.1霍尔式传感器检测258
6.1.2.2光电编码器258
6.2温室环境检测系统中的传感器选择及应用261
6.2.1温度检测261
6.2.2湿度检测264
6.2.3光照检测267
6.2.4CO2检测267
附录269
附录A铂铑10-铂热电偶(S型)E(t)分度表269
附录B镍铬-镍硅热电偶(K型)E(t)分度表270
附录CPt100热电阻分度表272
附录DCu50热电阻分度表275
参考文献276

本书由6章组成。第1章介绍检测技术的基本概念、误差处理技术和检测系统设计方法等基础知识。第2章介绍了传感器的基本原理、静动态特性，常见的、应用广泛的以及新型的传感器，如电阻应变式、电容式、电感式、压电式、压阻式、光纤传感器和化学、生物传感器等。第3章则重点阐述了获得测量信号后，如何对其进行变换和处理，以获得期望的工程数据。第4、6章介绍各种物理量的测量方法，如温度、流量、物位、位移、压力、成分与含量等及检测技术工程应用实例。第5章简要第介绍了现代检测新技术，以使读者了解当前检测技术的新发展。