本書以非電量電測技術(shù)為主要內(nèi)容,以信息交換與處理為編寫體系,主要適用于應用型本科院校自動化、測控技術(shù)與儀器以及電氣工程及其自動化等專業(yè)的學生。
本書共分為12章,除第1、2章外,其他各章均具有一定獨立性。第1、2章介紹了傳感器的基本概念及傳感器靜、動態(tài)特性;第3~10章介紹了一些典型傳感器的變換原理、特性、測量電路及應用技術(shù);第11章介紹了智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器有關(guān)內(nèi)容;第12章介紹了新發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)。
本書的內(nèi)容精練實用,深入淺出,便于讀者自學,可作為有關(guān)專業(yè)的教學用書,也可供從事傳感器應用的工程技術(shù)人員參考。
傳感器技術(shù)(即非電量測量技術(shù))是自動化、測控技術(shù)與儀器以及電氣工程及其自動化等專業(yè)的核心課程,也是現(xiàn)代科學技術(shù)中的一個重要研究領(lǐng)域。在當今信息時代,隨著自動化技術(shù)的快速發(fā)展,傳感器作為獲取信息的必要手段,發(fā)揮著越來越重要的作用。可以說,沒有傳感器,便沒有現(xiàn)代化的自動測量和控制系統(tǒng);沒有傳感器,將不會有現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展。
正是由于傳感器技術(shù)的重要性,目前國內(nèi)外均將傳感器技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的科技領(lǐng)域之一。國內(nèi)高校自動化、測控技術(shù)與儀器以及電氣工程及其自動化等專業(yè)普遍開設(shè)了傳感器課程,并將其列為必修課,同時配套有相應的教材和教學參考書。本書正是根據(jù)相關(guān)專業(yè)應用型本科院校的培養(yǎng)方案,以培養(yǎng)應用型人才為主要目的而編寫的。
本書從傳感器的基本知識開始,圍繞應用基礎(chǔ)知識,重點介紹了一些應用較廣泛的傳感器,同時根據(jù)傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢,適當?shù)卦黾恿酥悄軅鞲衅饕约爱斍把杆侔l(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)有關(guān)內(nèi)容,并附有相應的例題和習題,使學生通過學習本書,對該課程有較全面的認識和理解。本書略去了煩瑣的公式推導和理論分析,注重理論與實際的結(jié)合,重在應用。
本書共分為12章,除第1、2章外,其他各章均具有一定的獨立性。第1、2章介紹了傳感器的基本概念及傳感器的靜、動態(tài)特性;第3~10章介紹了一些典型傳感器的變換原理、特性、測量電路及應用;第11章介紹了智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器的有關(guān)內(nèi)容;第12章介紹了當前迅速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)。
本書配套有電子課件供選用本書作為教材的院校使用,如有需要,請發(fā)郵件至cipedu@163.com索取。
本書在編寫過程中參閱了一些國內(nèi)外公開發(fā)表的相關(guān)教材和文獻資料,在此向所有參考文獻的作者表示誠摯的謝意。
由于筆者水平和經(jīng)驗有限,書中不妥之處在所難免,懇請廣大讀者批評指教。
筆者
2017年10月于天津大學
王化祥,天津大學自動化學院,教授,博導,國家重點學科“檢測技術(shù)與自動化裝置”學科負責人,享受政府特殊津貼專家,IEEE高級會員,國際過程成像學會(WCIPT)技術(shù)委員,IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement等國際學術(shù)刊物特約審稿人。
中國儀器儀表學會理事兼?zhèn)鞲屑夹g(shù)學會常務(wù)理事;中國儀器儀表學會專家委員會和評審委員會委員;中國儀器儀表學會天津分會常務(wù)理事;天津市儀器儀表學會過程檢測與控制專業(yè)委員會副主任委員;《傳感技術(shù)學報》、《化工自動化及儀表》、《自動化儀表》、測試技術(shù)學報》等雜志編委。
第1章緒論1
1.1傳感器的作用1
1.2傳感器及傳感技術(shù)1
1.3傳感器的組成2
1.4傳感器的分類2
1.5傳感器的發(fā)展趨勢3
第2章傳感器的一般特性5
2.1傳感器的靜態(tài)特性5
2.2傳感器的動態(tài)特性9
第3章應變式傳感器13
3.1金屬應變片式傳感器13
3.2壓阻式傳感器25
第4章電容式傳感器33
4.1電容式傳感器的工作原理33
4.2電容式傳感器的測量電路38
4.3電容式傳感器的誤差分析45
4.4電容式傳感器的應用46
第5章電感式傳感器52
5.1自感式傳感器52
5.2差動變壓器55
5.3電渦流式傳感器62
第6章壓電式傳感器71
6.1壓電效應71
6.2壓電材料74
6.3壓電式傳感器的測量電路76
6.4壓電式傳感器的應用81
第7章數(shù)字式傳感器87
7.1碼盤式傳感器87
7.2光柵傳感器92
第8章熱電式傳感器100
8.1熱電偶100
8.2熱電阻108
8.3熱敏電阻112
8.4集成溫度傳感器118
第9章磁敏傳感器124
9.1霍爾元件124
9.2磁敏電阻133
9.3磁敏二極管和磁敏三極管135
第10章光電傳感器140
10.1光電效應140
10.2光敏電阻141
10.3光電池144
10.4光敏二極管和光敏三極管147
10.5光電傳感器的類型及應用152
10.6光纖傳感器156
第11章智能傳感技術(shù)168
11.1智能傳感器169
11.2網(wǎng)絡(luò)傳感器178
第12章物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)183
12.1物聯(lián)網(wǎng)的概念183
12.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)183
12.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)185
12.4物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)應用186
部分習題參考答案193
參考文獻194