目錄
前言
第1篇傳感器與檢測(cè)技術(shù)理論基礎(chǔ)
第1章緒論2
1.1傳感器的定義、組成及分類2
1.1.1傳感器的定義2
1.1.2傳感器的組成2
1.1.3傳感器的分類2
1.2檢測(cè)的基本概念3
1.2.1檢測(cè)技術(shù)的定義3
1.2.2被測(cè)量的分類4
1.2.3檢測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成4
1.2.4檢測(cè)技術(shù)研究的主要內(nèi)容5
1.3傳感器與檢測(cè)技術(shù)的地位與作用5
1.4傳感器與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展6
思考題與習(xí)題8
第2章傳感器的基礎(chǔ)效應(yīng)9
2.1光電效應(yīng)9
2.1.1外光電效應(yīng)9
2.1.2內(nèi)光電效應(yīng)10
2.2電光效應(yīng)11
2.2.1泡克耳斯效應(yīng)11
2.2.2克爾效應(yīng)11
2.2.3光彈效應(yīng)11
2.2.4電致發(fā)光效應(yīng)12
2.2.5電致變色效應(yīng)12
2.3磁光效應(yīng)12
2.3.1法拉第效應(yīng)12
2.3.2磁光克爾效應(yīng)13
2.3.3科頓�材骂D效應(yīng)13
2.3.4塞曼效應(yīng)13
2.3.5光磁效應(yīng)13
2.4磁電效應(yīng)14
2.4.1霍爾效應(yīng)14
2.4.2磁阻效應(yīng)14
2.5約瑟夫森效應(yīng)與核磁共振15
2.5.1隧道效應(yīng)15
2.5.2直流約瑟夫森效應(yīng)16
2.5.3交流約瑟夫森效應(yīng)16
2.5.4核磁共振17
2.6多普勒效應(yīng)17
2.7納米效應(yīng)18
2.7.1表面與界面效應(yīng)18
2.7.2小尺寸效應(yīng)18
2.7.3量子尺寸效應(yīng)19
2.7.4宏觀量子隧道效應(yīng)20
思考題與習(xí)題20
第3章傳感器的功能材料21
3.1功能材料的分類與特征21
3.1.1功能材料的分類21
3.1.2功能材料的主要功能21
3.1.3對(duì)功能材料的要求22
3.2半導(dǎo)體材料22
3.2.1無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料22
3.2.2有機(jī)半導(dǎo)體材料23
3.3功能陶瓷材料23
3.4功能高分子材料24
3.4.1導(dǎo)電高分子材料25
3.4.2壓電和熱電高分子材料25
3.4.3高分子化學(xué)敏感材料25
3.4.4反應(yīng)型高分子材料25
3.4.5光敏高分子材料26
3.4.6生物醫(yī)用高分子材料26
3.5納米材料26
3.5.1納米材料的分類26
3.5.2納米材料的基本特性26
3.5.3納米材料在傳感器中的應(yīng)用27
3.6智能材料27
思考題與習(xí)題28
第4章傳感器的加工工藝29
4.1結(jié)構(gòu)型傳感器的加工工藝29
4.2厚膜工藝29
4.3薄膜工藝31
4.4微機(jī)械加工工藝35
思考題與習(xí)題39
第5章信號(hào)分析與處理40
5.1信號(hào)的分類40
5.1.1確定信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)40
5.1.2連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)42
5.1.3能量信號(hào)和功率信號(hào)42
5.2信號(hào)的描述43
5.2.1信號(hào)的時(shí)域和頻率描述方法43
5.2.2周期信號(hào)的描述44
5.2.3非周期信號(hào)的描述48
5.2.4隨機(jī)信號(hào)的描述54
5.3數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)68
5.3.1時(shí)域采樣和采樣定理68
5.3.2泄漏和窗函數(shù)71
5.3.3頻域采樣和柵欄效應(yīng)73
5.3.4離散傅里葉變換和快速傅里葉
變換75
5.4現(xiàn)代信號(hào)分析方法77
5.4.1短時(shí)傅里葉變換77
5.4.2小波變換78
思考題與習(xí)題81
第6章測(cè)試系統(tǒng)的特性分析83
6.1測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)特性83
6.1.1非線性度83
6.1.2靈敏度84
6.1.3遲滯84
6.1.4重復(fù)性85
6.2測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性86
6.2.1動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的特殊問(wèn)題86
6.2.2研究測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的方法86
6.2.3測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述87
6.2.4實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試的條件91
6.2.5測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析93
6.3測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的測(cè)定101
6.3.1階躍響應(yīng)法101
6.3.2頻率響應(yīng)法103
思考題與習(xí)題104第2篇傳感器原理與應(yīng)用
第7章阻抗式傳感器106
7.1電阻應(yīng)變式傳感器106
7.1.1電阻應(yīng)變式傳感器的工作
原理106
7.1.2電阻應(yīng)變片108
7.1.3電阻應(yīng)變式傳感器的信號(hào)調(diào)理
電路115
7.1.4電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用120
7.2電容式傳感器126
7.2.1電容式傳感器的工作原理126
7.2.2電容式傳感器的結(jié)構(gòu)類型及特性
分析126
7.2.3電容式傳感器的等效電路133
7.2.4電容式傳感器的信號(hào)調(diào)理
電路134
7.2.5影響電容式傳感器精度的因素
分析138
7.2.6電容式傳感器的應(yīng)用140
7.3電感式傳感器143
7.3.1變磁阻電感式傳感器143
7.3.2差動(dòng)變壓器電感式傳感器149
7.3.3渦流電感式傳感器156
7.3.4電感式傳感器的應(yīng)用159
思考題與習(xí)題162
第8章電動(dòng)勢(shì)式傳感器165
8.1壓電式傳感器165
8.1.1壓電式傳感器的工作原理165
8.1.2壓電材料167
8.1.3壓電式傳感器等效電路172
8.1.4壓電式傳感器的信號(hào)調(diào)理
電路174
8.1.5影響壓電式傳感器精度的因素
分析178
8.1.6壓電式傳感器的應(yīng)用180
8.2磁電式傳感器186
8.2.1磁電式傳感器的工作原理187
8.2.2磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)類型187
8.2.3測(cè)量電路189
8.2.4磁電式傳感器的應(yīng)用190
8.3霍爾式傳感器192
8.3.1霍爾式傳感器的工作原理192
8.3.2霍爾元件的結(jié)構(gòu)和測(cè)量電路194
8.3.3霍爾元件的特性參數(shù)196
8.3.4霍爾元件的誤差及補(bǔ)償196
8.3.5霍爾式傳感器的應(yīng)用199
思考題與習(xí)題203
第9章光電式傳感器205
9.1光學(xué)量傳感器205
9.1.1光照度傳感器205
9.1.2光亮度傳感器206
9.1.3紫外傳感器206
9.1.4紅外傳感器207
9.2固態(tài)圖像傳感器210
9.2.1CCD圖像傳感器211
9.2.2CMOS圖像傳感器215
9.2.3固態(tài)圖像傳感器的應(yīng)用218
9.3光纖傳感器221
9.3.1光纖的基本知識(shí)221
9.3.2光纖傳感器的分類及其工作
原理225
9.3.3光纖傳感器的應(yīng)用229
思考題與習(xí)題233
第10章其他傳感器234
10.1氣體傳感器234
10.1.1半導(dǎo)體式氣體傳感器的工作
原理235
10.1.2其他氣體傳感器236
10.2濕度傳感器237
10.2.1濕度的定義及表示方法237
10.2.2濕度傳感器的主要特性參數(shù)與
類型238
10.3生物傳感器241
10.3.1生物傳感器概述241
10.3.2典型生物傳感器243
10.4表面聲波傳感器246
10.4.1SAW傳感器的結(jié)構(gòu)與工作
原理246
10.4.2SAW氣體傳感器247
10.4.3SAW壓力傳感器249
10.5智能傳感器250
10.5.1智能傳感器概念與基本結(jié)構(gòu)250
10.5.2智能傳感器的實(shí)現(xiàn)250
10.5.3智能傳感器實(shí)例252
思考題與習(xí)題255第3篇檢 測(cè) 技 術(shù)
第11章振動(dòng)的測(cè)量257
11.1概述257
11.1.1振動(dòng)的類型及基本參數(shù)257
11.1.2振動(dòng)的測(cè)試內(nèi)容及測(cè)量方法258
11.1.3振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成258
11.2常用測(cè)振傳感器259
11.2.1概述259
11.2.2絕對(duì)式測(cè)振傳感器原理259
11.2.3相對(duì)式測(cè)振傳感器原理263
11.2.4測(cè)振傳感器的選擇264
11.3振動(dòng)的激勵(lì)與激振器264
11.3.1振動(dòng)的激勵(lì)264
11.3.2激振器265
11.4測(cè)振傳感器的標(biāo)定267
思考題與習(xí)題269
第12章溫度的測(cè)量270
12.1概述270
12.1.1溫度的基本概念270
12.1.2溫標(biāo)270
12.1.3溫度的測(cè)量方法272
12.2熱電偶測(cè)溫273
12.2.1工作原理273
12.2.2熱電偶回路熱電動(dòng)勢(shì)273
12.2.3熱電偶測(cè)溫基本定律275
12.2.4熱電偶冷端溫度補(bǔ)償276
12.2.5熱電偶材料、類型及結(jié)構(gòu)280
12.2.6熱電偶的標(biāo)定282
12.2.7熱電偶的動(dòng)態(tài)特性283
12.3金屬電阻測(cè)溫284
12.3.1工作原理、結(jié)構(gòu)和材料284
12.3.2測(cè)量電路286
12.4半導(dǎo)體溫度傳感器287
12.4.1半導(dǎo)體熱敏電阻287
12.4.2集成溫度傳感器290
12.4.3數(shù)字溫度傳感器293
12.5其他測(cè)溫方法295
12.5.1膨脹式溫度計(jì)295
12.5.2示溫涂料297
思考題與習(xí)題298
第13章流量的測(cè)量299
13.1流量測(cè)量基礎(chǔ)299
13.1.1流量及定義299
13.1.2流體的基本知識(shí)299
13.2流量計(jì)分類302
13.3常用流量計(jì)302
13.3.1橢圓齒輪流量計(jì)302
13.3.2差壓式流量計(jì)303
13.3.3轉(zhuǎn)子流量計(jì)306
13.3.4靶式流量計(jì)307
13.3.5渦輪流量計(jì)308
13.3.6電磁流量計(jì)309
13.3.7超聲波流量計(jì)309
13.3.8科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)311
思考題與習(xí)題314
第14章現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)315
14.1現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)概述315
14.1.1現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的組成315
14.1.2現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)316
14.1.3現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展319
14.2測(cè)控總線技術(shù)320
14.2.1儀器總線321
14.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線323
14.3虛擬儀器325
14.3.1虛擬儀器概述325
14.3.2虛擬儀器的組成326
14.3.3虛擬儀器應(yīng)用與發(fā)展329
14.3.4虛擬儀器的設(shè)計(jì)方法步驟329
14.4網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)330
14.4.1基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化
測(cè)控系統(tǒng)331
14.4.2面向Internet的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控
系統(tǒng)331
14.4.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)331
思考題與習(xí)題333
附錄334