傳感器原理與應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書(shū)是根據(jù)教育部高職高專(zhuān)教育教學(xué)要求編寫(xiě)的，為教育部推薦教材。全書(shū)共分10章內(nèi)容，前9章主要介紹了常用傳感器的工作原理和應(yīng)用，第10 章簡(jiǎn)要介紹了智能傳感器和機(jī)器人傳感器的發(fā)展與工作原理，并且編寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)部分，供讀者選用。    本書(shū)可作為各類(lèi)高職、高專(zhuān)的電氣、電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)用書(shū)，也可作為上述相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

緒論　　一、傳感器的地位和作用　　二、傳感器的定義及其組成　　三、傳感器的分類(lèi)　　四、對(duì)傳感器的一般要求　　五、傳感器的發(fā)展趨向　　六、本課程的任務(wù)和教學(xué)要求　第1章　傳感器與測(cè)量的基本知識(shí)　　1.1　測(cè)量的基本知識(shí)　　　1.1.1　測(cè)量　　　1.1.2　測(cè)量方法　　　1.1.3　測(cè)量系統(tǒng)　　　1.1.4　測(cè)量誤差　　　1.1.5　測(cè)量精度與分辨率　　1.2　傳感器的一般特性　　　1.2.1　傳感器的靜態(tài)特性　　　1.2.2　傳感器的動(dòng)態(tài)特性　　　1.2.3　傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)　　1.3　提高傳感器性能的方法　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第2章　電阻應(yīng)變式傳感器與應(yīng)用　　2.1　電阻應(yīng)變片的工作原理、結(jié)構(gòu)和特性　　　2.1.1　電阻應(yīng)變片的工作原理　　　2.1.2　電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)　　　2.1.3　電阻應(yīng)變片的特性　　2.2　電阻應(yīng)變計(jì)的測(cè)量電路　　2.3　電阻應(yīng)變計(jì)的溫度誤差與補(bǔ)償　　　2.3.1　溫度誤差產(chǎn)生的原因分析　　　2.3.2　溫度誤差補(bǔ)償?shù)拇胧　?.4　電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第3章　電感式傳感器及其應(yīng)用　　3.1　自感式傳感器　　　3.1.1　變隙式電感傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.1.2　螺旋管式電感傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.1.3　自感式傳感器的測(cè)量電路與應(yīng)用　　3.2　差動(dòng)變壓器式傳感器　　　3.2.1　變隙式差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.2.2　螺旋管式差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.2.3　差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路與應(yīng)用　　3.3　電渦流式傳感器　　　3.3.1　電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理　　　3.3.2　電渦流的形成范圍　　　3.3.3　電渦流式傳感器的測(cè)量電路與應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第4章　電容式傳感器與應(yīng)用　　4.1　電容式傳感器的定義、分類(lèi)及特性　　　4.1.1　電容式傳感器的定義與分類(lèi)　　　4.1.2　電容式傳感器的特性　　4.2　電容式傳感器的測(cè)量電路　　4.3　電容式傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第5章　壓電式傳感器與應(yīng)用　　5.1　壓電效應(yīng)與壓電材料　　　5.1.1　壓電效應(yīng)　　　5.1.2　壓電材料　　5.2　壓電式傳感器的工作原理　　5.3　壓電式傳感器的等效電路與測(cè)量電路　　　5.3.1　壓電式傳感器的等效電路　　　5.3.2　壓電式傳感器的測(cè)量電路　　5.4　壓電式傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第6章　霍爾式傳感器與應(yīng)用　　6.1　霍爾元件與霍爾效應(yīng)　　6.2　霍爾元件的主要特性　　6.3　霍爾傳感器的基本測(cè)量電路　　6.4　霍爾傳感器的誤差與補(bǔ)償　　　6.4.1　零位誤差與補(bǔ)償　　　6.4.2　溫度誤差與補(bǔ)償　　6.5　霍爾式傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第7章　熱電式傳感器與應(yīng)用　7.1　熱電偶溫度傳感器　　7.1.1　熱電偶的材料與常用熱電偶　　　7.1.2　熱電偶的工作原理　　7.1.3　熱電偶冷端溫度補(bǔ)償　　　7.1.4　熱電偶測(cè)量線(xiàn)路　　7.2　熱敏電阻傳感器　　　7.2.1　熱敏電阻的工作原理　　　7.2.2　熱敏電阻的主要特性及參數(shù)　　7.3　熱電阻傳感器　　　7.3.1　金屬熱電阻　　　7.3.2　熱電阻傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第8章　光柵傳感器與應(yīng)用　　8.1　莫爾條紋原理　　　8.1.1　形成莫爾條紋的光學(xué)原理　　　8.1.2　莫爾條紋的種類(lèi)　　8.2　光柵式傳感器　　　8.2.1　光柵的基本知識(shí)　　　8.2.2　光柵式傳感器　　8.3　辨向原理與細(xì)分技術(shù)　　　8.3.1　辨向原理　　　8.3.2　細(xì)分技術(shù)　　8.4　光柵傳感器的應(yīng)用　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第9章　光電傳感器與應(yīng)用　　9.1　光電器件　　　9.1.1　光敏電阻　　　9.1.2　光敏二極管與光敏三極管　　　9.1.3　光電池　　9.2　光纖傳感器　　　9.2.1　光纖傳感器基礎(chǔ)　　　9.2.2　光調(diào)制與解調(diào)技術(shù)　　　9.2.3　光纖傳感器的應(yīng)用實(shí)例　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　第10章　智能傳感器與機(jī)器人傳感器簡(jiǎn)介　　10.1　智能式傳感器　　　10.1.1　智能式傳感器概述　　　10.1.2　智能傳感器信號(hào)的采集　　　10.1.3　傳感器的智能化　　10.2　機(jī)器人傳感器　　10.2.1　機(jī)器人傳感器概述　　　10.2.2　機(jī)器人視覺(jué)傳感器　　　10.2.3　機(jī)器人觸覺(jué)傳感器　　本章小結(jié)　　思考題與習(xí)題　附錄　實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)　　實(shí)驗(yàn)一　箔式應(yīng)變片性能――單臂電橋　　實(shí)驗(yàn)二　箔式應(yīng)變片三種橋路性能比較　　實(shí)驗(yàn)三　箔式應(yīng)變片的溫度效應(yīng)　　實(shí)驗(yàn)四　應(yīng)變電路的溫度補(bǔ)償　　實(shí)驗(yàn)五　半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)性能　　實(shí)驗(yàn)六　半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)直流半橋測(cè)試系統(tǒng)　　實(shí)驗(yàn)七　箔式應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片性能比較　　實(shí)驗(yàn)八　移相器實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)九　相敏檢波器實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)十　箔式應(yīng)變片組成的交流全橋　　實(shí)驗(yàn)十一　激勵(lì)頻率對(duì)交流全橋的影響　　實(shí)驗(yàn)十二　交流全橋的應(yīng)用――振幅測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)十三　交流全橋組成的電子秤　　實(shí)驗(yàn)十四　差動(dòng)變壓器性能　　實(shí)驗(yàn)十五　差動(dòng)變壓器零殘電壓的補(bǔ)償　　實(shí)驗(yàn)十六　差動(dòng)變壓器的標(biāo)定　　實(shí)驗(yàn)十七　差動(dòng)變壓器的振動(dòng)測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)十八　差動(dòng)螺旋管式電感傳感器位移測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)十九　差動(dòng)螺旋管式電感傳感器振幅測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)二十　激勵(lì)頻率對(duì)電感傳感器的影響　　實(shí)驗(yàn)二十一　熱電式傳感器――熱電偶　　實(shí)驗(yàn)二十二　熱敏式溫度傳感器測(cè)溫實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)二十三　PN結(jié)溫度傳感器　　實(shí)驗(yàn)二十四　光纖位移傳感器――位移測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)二十五　光纖傳感器――轉(zhuǎn)速測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)二十六　光電傳感器的應(yīng)用――光電轉(zhuǎn)速測(cè)試　　實(shí)驗(yàn)二十七　霍爾式傳感器的直流激勵(lì)特性　　實(shí)驗(yàn)二十八　霍爾式傳感器的交流激勵(lì)特性　　實(shí)驗(yàn)二十九　霍爾式傳感器的應(yīng)用――振幅測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)三十　霍爾式傳感器的應(yīng)用――電子秤　　實(shí)驗(yàn)三十一　電渦流式傳感器的靜態(tài)標(biāo)定　　實(shí)驗(yàn)三十二　被測(cè)材料對(duì)電渦流傳感器特性的影響　　實(shí)驗(yàn)三十三　電渦流式傳感器的振幅測(cè)量　　實(shí)驗(yàn)三十四　電渦流傳感器的稱(chēng)重實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)三十五　電渦流式傳感器電機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)　　實(shí)驗(yàn)三十六　磁電式傳感器　　實(shí)驗(yàn)三十七　壓電加速度式傳感器　　實(shí)驗(yàn)三十八　電容式傳感器特性　　實(shí)驗(yàn)三十九　力平衡式傳感器　　實(shí)驗(yàn)四十　雙平行梁的動(dòng)態(tài)特性――正弦穩(wěn)態(tài)　　實(shí)驗(yàn)四十一　微機(jī)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換　――數(shù)據(jù)采集處理　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：第1章 傳感器與測(cè)量的基本知識(shí)1.1 測(cè)量的基本知識(shí)在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代杜會(huì)中，人類(lèi)已進(jìn)入瞬息萬(wàn)變的信息時(shí)代，人們?cè)趶氖鹿I(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)中，主要依靠對(duì)信息資源的開(kāi)發(fā)、獲取、傳輸和處理。傳感器是感知、獲取與檢測(cè)信息的VI窗，處于研究對(duì)象與測(cè)控系統(tǒng)的接VI位置。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)過(guò)程中，特別是在自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中獲取的信息，都要通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為容易傳輸與處理的電信號(hào)。在工程實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中提出的檢測(cè)任務(wù)是正確及時(shí)地掌握各種信息，大多數(shù)情況下是要獲取被測(cè)對(duì)象信息的大小，即被測(cè)量的大小。這樣，信息采集的主要含義就是測(cè)量并取得測(cè)量數(shù)據(jù)。在工程中，需要由傳感器與多臺(tái)儀表組合在一起，才能完成信號(hào)的檢測(cè)，這樣便形成了測(cè)量系統(tǒng)。可見(jiàn)，“測(cè)量系統(tǒng)”是傳感技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。尤其是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息處理技術(shù)的發(fā)展，測(cè)量系統(tǒng)所涉及的內(nèi)容也不斷得以充實(shí)。為了更好地掌握傳感器，需要對(duì)測(cè)量的基本概念、測(cè)量系統(tǒng)的特性、測(cè)量誤差及測(cè)量精度等方面的理論及工程方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，只有了解和掌握了這些基本理論，才能更有效地完成檢測(cè)任務(wù)。測(cè)量結(jié)果可用一定的數(shù)值表示，也可以用一條曲線(xiàn)或某圖形表示。但無(wú)論其表現(xiàn)形式如何，測(cè)量結(jié)果應(yīng)包括兩部分，即比值和測(cè)量單位。確切地講，測(cè)量結(jié)果還應(yīng)包括誤差部分。被測(cè)量值和比值等都是測(cè)量過(guò)程的信息，這些信息依托于物質(zhì)才能在空間和時(shí)間上進(jìn)行傳遞。測(cè)量時(shí)，參數(shù)承載了信息而成為信號(hào)。選擇其中適當(dāng)?shù)膮?shù)作為測(cè)量信號(hào)，例如，熱電偶溫度傳感器的工作參數(shù)是熱電偶的電勢(shì)，差壓流量傳感器中的孔板工作參數(shù)是差壓△P。測(cè)量過(guò)程就是傳感器從被測(cè)對(duì)象獲取被測(cè)量的信息，建立起測(cè)量信號(hào)，經(jīng)過(guò)變換、傳輸、處理，從而獲得被測(cè)量的量值。1.1.2測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量比較得出比值的方法，稱(chēng)為測(cè)量方法。針對(duì)不同測(cè)量任務(wù)進(jìn)行具體分析以找出切實(shí)可行的測(cè)量方法，對(duì)測(cè)量工作是十分重要的。對(duì)于測(cè)量方法，從不同角度，有不同的分類(lèi)方法。根據(jù)獲得測(cè)量值的方法不同可分為直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量；根據(jù)測(cè)量的精度因素情況可分為等精度測(cè)量與非等精度測(cè)量；根據(jù)測(cè)量敏感元件是否與被測(cè)介質(zhì)接觸可分為接觸測(cè)量與非接觸測(cè)量；根據(jù)測(cè)量方式可分為偏差法測(cè)量、零位法測(cè)量與微差法測(cè)量；根據(jù)被測(cè)量的變化快慢可分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量；根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)是否向被測(cè)對(duì)象施加能量可分為主動(dòng)式測(cè)量與被動(dòng)式測(cè)量等。1.直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過(guò)任何運(yùn)算就能直接表示測(cè)量所需要的結(jié)果的測(cè)量方法稱(chēng)為直接測(cè)量。例如，用磁電式電流表測(cè)量電路的某一支路電流、用彈簧管壓力表測(cè)量壓力等，都屬于直接測(cè)量。直接測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量過(guò)程既簡(jiǎn)單又迅速，缺點(diǎn)是測(cè)量精度不高。在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先對(duì)與測(cè)量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量，將被測(cè)量代人函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到所需要的結(jié)果，這種測(cè)量稱(chēng)為間接測(cè)量。間接測(cè)量測(cè)量手續(xù)較多，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，一般用于直接測(cè)量不方便或者缺乏直接測(cè)量手段的場(chǎng)合。若被測(cè)量必須經(jīng)過(guò)求解聯(lián)立方程組，才能得到最后結(jié)果，這樣的測(cè)量稱(chēng)為組合測(cè)量。組合測(cè)量是一種特殊的精密測(cè)量方法，操作手續(xù)復(fù)雜，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊場(chǎng)合。

編輯推薦

《傳感器原理與應(yīng)用(機(jī)電電氣控制專(zhuān)業(yè))》是21世紀(jì)高職高專(zhuān)系列規(guī)劃教材,高職高專(zhuān)“十二五”規(guī)劃教材之一。

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