傳感器與檢測技術

前言

　　本書根據(jù)高職高專教育的特點，以就業(yè)為導向，以職業(yè)崗位核心能力為目標，精選教學內(nèi)容，力求新穎、敘述簡練、靈活應用。本教材包括兩大部分的內(nèi)容：第一部分為傳感器的組成原理、特性和使用方法，主要有電阻式、變磁阻式、電容式、霍爾式、壓電式、熱電式、光電式和光纖式傳感器；第二部分為測量系統(tǒng)的基本技術和溫度、壓力、位移、速度、物位、流量等參數(shù)的測量原理及方法。本書以應用為目的，以必需、夠用為尺度，理論少而精，加強理論與實際的統(tǒng)一，加強實踐教學環(huán)節(jié)，且注重新技術、新成果的應用?！　”緯浞煮w現(xiàn)教學基本要求，具有如下特點：　?。?）教學內(nèi)容取材適宜，內(nèi)容精練，主次分明，重點突出，知識面寬，應用性強，注重新技術、新成果的應用?！　。?）以應用為目的，以必需為尺度，以掌握概念、強化應用為重點，理論推導從簡，做到理論少而精，加強理論知識和實踐環(huán)節(jié)的統(tǒng)一?！　。?）結構新穎，層次分明，語言簡練，通俗易懂，易于教學及自學。　　本書擺脫了以往學科類專業(yè)課程教學“定理一推導一驗證”的模式，本著知識夠用為度和理論與實訓相結合的思路展開，在介紹理論知識的同時，嵌入了大量的實訓案例，使枯燥的概念和生動的實際操作相結合，為學習后續(xù)課程打下了基礎，并儲備了實際操作的經(jīng)驗?！　”緯m合于高等職業(yè)學校、高等?？茖W校、成人高等院校、本科院校舉辦的職業(yè)技術學院計算機控制技術、自動化、儀表、應用電子、通信、機電一體化等相關專業(yè)的教學使用，也可供繼續(xù)教育學院、民辦高校使用?！　”緯珊颖惫I(yè)職業(yè)技術學院周樂挺任主編，王俊偉任副主編，河北工業(yè)職業(yè)技術學院石文蘭、李春祎、陳銳參與了本書的編寫和校稿工作，在本教材的編寫過程中，得到了高等教育出版社的大力支持和幫助，北京聯(lián)合大學蔣蔚老師仔細審閱了全書，提出了許多寶貴的意見和建議，在此一并表示衷心感謝?！　”窘滩慕ㄗh學時數(shù)為96學時，其中課堂教學60學時，實驗和實訓36學時?！　∮捎诰幷咚接邢?，書中難免有不妥之處，敬請各位專家和本教材的使用者提出寶貴意見。

內(nèi)容概要

　　《銀領工程系列：傳感器與檢測技術》根據(jù)高職高專教育的特點，以就業(yè)為導向，以職業(yè)崗位核心能力為目標，精選教學內(nèi)容，力求新穎、敘述簡練、靈活應用，學用結合。
　　本書主要介紹兩個方面的內(nèi)容：一是傳感器的組成原理、特性和使用方法，主要包括電阻式、變磁阻式、電容式、霍爾式、壓電式、熱電式、光電式和光纖傳感器；二是結合大量的應用實例，介紹了測量系統(tǒng)的基本技術和溫度、壓力、位移、速度、物位、流量等參數(shù)的檢測原理及方法。
　　本書以應用為目的，以必需、夠用為尺度，理論少而精，加強理論與實際的統(tǒng)一，且注重新技術、新成果的應用。
　　本書適用于高職高專計算機控制技術、自動化、儀表、應用電子、通信、機電一體化等相關專業(yè)的教學。

書籍目錄

第一章 傳感器技術基礎
第一節(jié) 傳感器簡介
一、傳感器的定義
二、傳感器的組成與作用
第二節(jié) 傳感器的分類
一、按傳感器工作原理分類
二、按被測量(或傳感器的用途)分類
三、按輸出信號的性質(zhì)分類
第三節(jié) 傳感器的特性及主要技術指標
一、傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性
二、傳感器的主要技術指標
本章小結
思考題及習題
第二章 電阻式傳感器
第一節(jié) 電位器式傳感器
一、電位器式傳感器的基本工作原理
二、電位器式傳感器的輸出特性
三、電位器式傳感器的結構
四、電位器式位移傳感器
第二節(jié) 應變式傳感器
一、電阻應變片的結構和工作原理
二、電阻應變片的特性
三、測量電路
四、溫度誤差及補償
第三節(jié) 壓阻式傳感器
一、壓阻效應
二、結構與特性
三、固態(tài)壓阻傳感器測量電路
四、溫度補償
本章小結
思考題及習題
第三章 變磁阻式傳感器
第一節(jié) 自感式傳感器
一、自感式電感傳感器的工作原理
二、自感式電感傳感器的測量電路
第二節(jié) 差分變壓器式傳感器
一、差分變壓器式傳感器工作原理
二、測量電路
第三節(jié) 電渦流式傳惑器
一、電渦流式傳感器的工作原理
二、電渦流式傳感器的結構
三、電渦流式傳感器的測量電路
四、電渦流式傳感器應用舉例
實訓1 差分變壓器式電感傳感器性能測試
與標定
本章小結
思考題及習題
第四章 電容式傳感器
第一節(jié) 電容式傳感器的結構、工作原理
和特性
一、變面積型電容傳感器
二、變極距型電容傳感器
三、變介電常數(shù)型電容傳感器
第二節(jié) 測量電路
一、變壓器電橋電路
二、差分脈沖調(diào)寬電路
三、運算放大器電路
第三節(jié) 保持電容式傳感器特性穩(wěn)定的方法
一、減小邊緣效應的影響
二、減小寄生電容的影響
實訓2差分電容傳感器特性測試
本章小結
思考題及習題
第五章 霍爾式傳感器
第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理
一、霍爾元件與霍爾效應
二、霍爾元件的主要特性
第二節(jié) 霍爾傳感器的基本測量電路
一、將被測量轉換為磁感應強度B
二、將被測量轉換為控制電流I
三、將被測量轉換為I與B的乘積
第三節(jié) 霍爾傳感器的誤差與補償
一、零位誤差與補償
二、溫度誤差與補償
實訓3霍爾傳感器的特性測試
本章小結
思考題及習題
第六章 壓電式傳感器
第一節(jié) 壓電效應與壓電材料
一、壓電效應
二、壓電材料
第二節(jié) 壓電式傳感器的工作原理
一、壓電元件的結構形式
二、壓電式加速度傳感器
三、壓電式壓力傳感器
第三節(jié) 壓電式傳感器的等效電路與測量電路
一、壓電式傳感器的等效電路
二、壓電式傳感器的測量電路
第四節(jié) 壓電式傳感器的應用
一、壓電式金屬加工切削力測量
二、壓電式玻璃破碎報警器
實訓4壓電式加速度計性能測試
本章小結
思考題及習題
第七章 熱電式傳感器
第一節(jié) 熱電偶傳感器
一、熱電偶的材料與常用熱電偶
二、熱電偶的工作原理
三、熱電偶冷端溫度補償
第二節(jié) 金屬熱電阻傳感器
一、金屬熱電阻測溫原理
二、金屬熱電阻的材料
三、金屬熱電阻的結構及應用
第三節(jié) 熱敏電阻
一、熱敏電阻的工作原理
二、熱敏電阻的主要特性及參數(shù)
實訓5熱電式傳感器測溫
本章小結
思考題及習題
第八章 光電式傳感器
第一節(jié) 光電效應
第二節(jié) 光電器件
一、光敏電阻
二、光電二極管和光電晶體管
三、光電池
四、光電耦合器
第三節(jié) 紅外光傳感器
一、紅外光傳感器的原理和類型
二、紅外探測器
實訓6光電式傳感器測速
本章小結
思考題及習題
第九章 光纖傳感器
第一節(jié) 光纖傳感器基礎
一、光纖的結構和種類
二、光調(diào)制與解調(diào)技術
三、光纖傳感器的分類
第二節(jié) 功能型光纖傳感器
一、相位調(diào)制型光纖傳感器
二、光強調(diào)制型光纖傳感器
第三節(jié) 非功能型光纖傳感器
一、傳輸光強調(diào)制型光纖傳感器
二、反射光強調(diào)制型光纖傳感器
第四節(jié) 光纖傳感器的應用
……
第十章 測量技術基礎知識
第十一章 溫度與壓力測量系統(tǒng)
第十二章 位移與速度測量系統(tǒng)
第十三章 物位與流量測量系統(tǒng)
參考文獻

章節(jié)摘錄

　　（二）傳感器的動態(tài)特性　　1.動態(tài)特性的定義　　動態(tài)特性是指傳感器測量動態(tài)信號時，輸出對輸入的響應特性。　　傳感器測量靜態(tài)信號時，被測量不隨時間變化，測量和記錄的過程不受時間限制。而實際大量的被測量是隨時間變化的動態(tài)信號，傳感器的輸出不僅要精確地顯示被測量的大小，還要顯示被測量隨時間變化的規(guī)律。動態(tài)特性好的傳感器，其輸出隨時間的變化規(guī)律將再現(xiàn)輸入隨時間變化的規(guī)律，即它們具有相同的時間函數(shù)。但是，除了理想情況外，實際傳感器的輸出信號與輸入信號不會具有相同的時間函數(shù)，輸出與輸入之間會出現(xiàn)差異。這種輸出與輸入之間的差異稱為動態(tài)誤差，研究這種誤差的性質(zhì)稱為動態(tài)特性分析?！　?.研究動態(tài)特性的方法　　由于傳感器在實際工作中隨時間變化的輸入信號是千變?nèi)f化的，而且由于隨機因素的影響，往往事先并不知道其特性，故工程上通常采用標準信號函數(shù)的方法來研究，并據(jù)此確定若干評定動態(tài)特性的指標。常用的標準信號函數(shù)是正弦函數(shù)和階躍函數(shù)，因為它們既便于求解又便于實現(xiàn)。大多數(shù)情況下對非正弦周期信號，可以通過數(shù)學方法利用傅里葉級數(shù)分解為含多次諧波的正弦函數(shù)；對其他非正弦非周期的函數(shù)可通過傅里葉變換分解出各次正弦諧波來分析。

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