本書介紹自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、監(jiān)測(cè)器件及系統(tǒng)設(shè)計(jì),強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性、實(shí)用性和先進(jìn)性。主要內(nèi)容包括:檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí),傳統(tǒng)傳感器,新型傳感器,信號(hào)的轉(zhuǎn)換與調(diào)理,傳感器與微機(jī)接口及系統(tǒng)信號(hào)輸出,現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù),自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。每章后都附有習(xí)題和思考題。
第3版前言檢測(cè)技術(shù)作為信息學(xué)科的一個(gè)分支,與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等一起構(gòu)成了完整的信息技術(shù)學(xué)科。在人類進(jìn)入信息時(shí)代的今天,一切社會(huì)活動(dòng)都是以信息獲取與信息轉(zhuǎn)換為中心的,以傳感器為核心的檢測(cè)系統(tǒng)就像神經(jīng)和感官一樣,源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息,成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有利工具,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科研等領(lǐng)域。目前,自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)已成為高校大部分工科專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課。
本書第1版于2008年1月出版發(fā)行后,編寫組在廣泛聽取同行、專家及廣大讀者意見的基礎(chǔ)上,結(jié)合山東省省級(jí)精品課程建設(shè)及山東省省級(jí)教改項(xiàng)目“應(yīng)用技術(shù)主導(dǎo)型自動(dòng)化本科專業(yè)教學(xué)改革與實(shí)踐”研究工作,于2012年2月修訂出版了第2版。第2版出版發(fā)行三年多來,編寫組繼續(xù)廣泛聽取各方意見及建議,認(rèn)為現(xiàn)在有必要對(duì)本書做進(jìn)一步的修改與完善。在第3版的修訂過程中,重點(diǎn)是突出內(nèi)容的系統(tǒng)性、實(shí)用性和先進(jìn)性。在系統(tǒng)性方面,注重信號(hào)從傳感到采集、轉(zhuǎn)換、處理、傳輸、記錄、顯示整個(gè)過程中各環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合;在實(shí)用性方面,針對(duì)每一種傳感器以及檢測(cè)系統(tǒng)后續(xù)各環(huán)節(jié),在介紹其基本原理的基礎(chǔ)上提供典型且實(shí)用的應(yīng)用范例;在先進(jìn)性方面,有選擇性地將工程應(yīng)用中的部分新技術(shù)、新方法編入教材。同時(shí),我們對(duì)本書的整體結(jié)構(gòu)也做了適當(dāng)調(diào)整。一是將原來第3章中“傳感器的智能化與微型化”一節(jié)調(diào)整至第6章,與原第6章的“現(xiàn)場(chǎng)總線”和“虛擬儀器”兩節(jié)內(nèi)容共同構(gòu)成新的第6章
第3版前言
第2版前言
第1版前言
教學(xué)建議
第1章 檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)1
1.1 概述2
1.1.1 檢測(cè)技術(shù)的含義、作用和地位2
1.1.2 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成3
1.1.3 檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)4
1.2 檢測(cè)系統(tǒng)的基本特性4
1.2.1 靜態(tài)特性4
1.2.2 動(dòng)態(tài)特性6
1.3 測(cè)量誤差及消除方法10
1.3.1 測(cè)量誤差的概念10
1.3.2 誤差的表示方法10
1.3.3 誤差的分類11
1.3.4 誤差處理13
習(xí)題與思考題18
第2章 傳統(tǒng)傳感器19
2.1 傳感器基礎(chǔ)知識(shí)20
2.1.1 傳感器的定義與分類20
2.1.2 傳感器的性能指標(biāo)20
2.1.3 傳感器的選用原則20
2.1.4 傳感器的發(fā)展方向22
2.2 電阻式傳感器23
2.2.1 電阻應(yīng)變式傳感器23
2.2.2 電位器式傳感器32
2.3 電容式傳感器37
2.3.1 電容式傳感器的基本原理37
2.3.2 電容式傳感器的類型與特性37
2.3.3 電容式傳感器的測(cè)量電路40
2.3.4 電容式傳感器應(yīng)用舉例42
2.4 電感式傳感器45
2.4.1 自感式傳感器45
2.4.2 互感式傳感器48
2.4.3 電渦流式傳感器52
2.4.4 電感式傳感器應(yīng)用舉例54
2.5 壓電式傳感器57
2.5.1 壓電效應(yīng)與壓電材料57
2.5.2 壓電式傳感器工作原理及壓電元件常用結(jié)構(gòu)形式60
2.5.3 壓電式傳感器的測(cè)量電路61
2.5.4 壓電式傳感器應(yīng)用舉例62
2.6 磁電式傳感器65
2.6.1 磁電感應(yīng)式傳感器65
2.6.2 霍爾傳感器67
2.6.3 磁電式傳感器應(yīng)用舉例70
2.7 熱電式傳感器73
2.7.1 金屬熱電阻傳感器73
2.7.2 半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器75
2.7.3 熱電偶傳感器75
2.7.4 集成溫度傳感器81
2.7.5 熱電式傳感器應(yīng)用舉例82
2.8 常用流量計(jì)84
2.8.1 節(jié)流式流量計(jì)84
2.8.2 電磁流量計(jì)88
2.8.3 渦輪流量計(jì)91
2.8.4 渦街流量計(jì)93
習(xí)題與思考題96
第3章 新型傳感器98
3.1 氣敏和濕敏傳感器99
3.1.1 氣敏電阻式傳感器99
3.1.2 離子感煙傳感器103
3.1.3 濕敏電阻式傳感器104
3.2 感應(yīng)同步器107
3.2.1 感應(yīng)同步器的類型及結(jié)構(gòu)107
3.2.2 感應(yīng)同步器的工作原理108
3.2.3 感應(yīng)同步器輸出信號(hào)的鑒別方式109
3.2.4 感應(yīng)同步器的應(yīng)用110
3.3 磁柵式傳感器111
3.3.1 磁柵111
3.3.2 磁頭及作用原理111
3.3.3 信號(hào)處理方式113
3.3.4 磁柵式傳感器的應(yīng)用114
3.4 紅外輻射探測(cè)器115
3.4.1 紅外測(cè)溫原理115
3.4.2 常見的紅外傳感器116
3.4.3 紅外傳感器的應(yīng)用118
3.4.4 紅外傳感器使用中應(yīng)注意的問題121
3.5 光電式傳感器121
3.5.1 光電效應(yīng)122
3.5.2 光電器件122
3.5.3 光電元件的特性126
3.5.4 光電元件的應(yīng)用129
3.6 光纖傳感器130
3.6.1 光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)光原理130
3.6.2 光纖傳感器的工作原理131
3.6.3 光纖傳感器的分類132
3.6.4 光纖傳感器的應(yīng)用133
3.7 超聲波傳感器134
3.7.1 超聲波及特性134
3.7.2 超聲波的發(fā)射和接收135
3.7.3 超聲波傳感器的工作原理136
3.7.4 超聲波傳感器的應(yīng)用137
3.8 圖像傳感器140
3.8.1 CCD電荷耦合器件的基本工作原理141
3.8.2 CCD圖像傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理142
3.8.3 CCD圖像傳感器的應(yīng)用144
習(xí)題與思考題145
第4章 信號(hào)的轉(zhuǎn)換與調(diào)理146
4.1 信號(hào)的放大與隔離147
4.1.1 測(cè)量放大器147
4.1.2 程控增益放大器149
4.1.3 隔離放大器153
4.2 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路155
4.2.1 電壓電流變換器155
4.2.2 電流電壓變換器158
4.2.3 電壓頻率轉(zhuǎn)換158
4.2.4 頻率電壓轉(zhuǎn)換159
4.3 信號(hào)的處理160
4.3.1 調(diào)制與解調(diào)160
4.3.2 濾波電路165
4.3.3 線性化167
習(xí)題與思考題169
第5章 傳感器與微機(jī)接口及系統(tǒng)信號(hào)輸出170
5.1 傳感器與微機(jī)的接口171
5.1.1 傳感器與微機(jī)接口的一般結(jié)構(gòu)171
5.1.2 多路模擬開關(guān)174
5.1.3 采樣保持器175
5.1.4 A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)177
5.1.5 D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)180
5.1.6 傳感器與微機(jī)接口應(yīng)用實(shí)例184
5.2 系統(tǒng)信號(hào)的輸出186
5.2.1 信號(hào)輸出的形式及分類186
5.2.2 顯示和指示類信號(hào)輸出186
5.2.3 記錄類信號(hào)輸出188
5.2.4 微機(jī)化測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例192
習(xí)題與思考題193
第6章 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)194
6.1 傳感器的智能化與微型化195
6.1.1 智能傳感器195
6.1.2 傳感器的微型化202
6.2 現(xiàn)場(chǎng)總線207
6.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述207
6.2.2 幾種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線212
6.2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)219
6.2.4 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例221
6.3 虛擬儀器224
6.3.1 虛擬儀器的概述224
6.3.2 虛擬儀器圖形化語(yǔ)言LabVIEW226
6.3.3 虛擬儀器的整體設(shè)計(jì)231
6.3.4 虛擬儀器應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例232
習(xí)題與思考題236
第7章 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)238
7.1 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及步驟239
7.1.1 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則239
7.1.2 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟240
7.2 檢測(cè)系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)245
7.2.1 檢測(cè)系統(tǒng)中的干擾245
7.2.2 常用抗干擾技術(shù)247
7.3 加熱爐溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)252
7.3.1 溫度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與組成252
7.3.2 溫度測(cè)控系統(tǒng)的硬件電路253
7.3.3 溫度測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)258
習(xí)題與思考題261
附錄A 工程應(yīng)用典型產(chǎn)品及系統(tǒng)簡(jiǎn)介262
附錄B 標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻分度表306
附錄C 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶分度表309
參考文獻(xiàn)316