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第1章 传感器技术基础1

1.1 认识身边的传感器1

1.1.1 自动检测与传感器1

1.1.2 传感器的组成5

1.1.3 传感器的分类5

1.2 掌握测量的基本方法6

1.2.1 直接测量6

1.2.2 间接测量7

1.2.3 组合测量7

1.3 分析测量误差的来源及分类7

1.3.1 测量误差的表示方法7

1.3.2 测量误差的来源8

1.3.3 测量误差的分类8

1.4 了解传感器的基本特性8

1.4.1 静态特性8

1.4.2 动态特性10

思考题与习题10

拓展知识11

第2章 常用温度传感器14

2.1 学习温标的概念并了解温度检测的测量方法14

2.1.1 温度的概念14

2.1.2 经验温标14

2.1.3 热力学温标15

2.1.4 国际实用温标15

2.2 了解热膨胀式温度传感器的原理及应用15

2.2.1 固体膨胀式温度计——双金属温度计15

2.2.2 气体、固体膨胀式温度计——压力式温度计19

2.3 掌握热电阻温度传感器的原理及应用21

2.3.1 热电阻温度传感器的原理21

2.3.2 热电阻温度传感器的应用21

2.3.3 如何选用热电阻温度计23

2.4 掌握热敏电阻传感器的原理及应用28

2.4.1 热敏电阻传感器的原理28

2.4.2 热敏电阻传感器的应用28

2.4.3 如何选用热敏电阻温度计30

2.5 掌握热电偶温度传感器的原理及应用35

2.5.1 热电偶传感器的原理35

2.5.2 热电偶传感器的应用38

2.5.3 如何选用热电偶温度传感器40

思考题与习题43

拓展知识44

第3章 压力及力检测45

3.1 压力的概念及单位45

3.1.1 什么是压力45

3.1.2 压力的单位45

3.1.3 压力表47

3.1.4 压力表的分类47

3.2 应变式传感器的原理及应用48

3.2.1 应变式传感器的特点48

3.2.2 应变片的工作原理48

3.2.3 电阻应变片的分类51

3.2.4 应变片的选用及型号命名规则53

3.2.5 应变片的温度误差及补偿55

3.2.6 测量转换电路57

3.2.7 应变式压力传感器60

3.2.8 应变式容器内液体重量传感器63

3.3 压电压力传感器的原理及应用65

3.3.1 压电压力传感器的应用65

3.3.2 压电压力传感器的原理66

3.3.3 压电元件68

3.3.4 压电传感器中压电片的连接方式69

3.3.5 压电式压力传感器70

3.3.6 常规应用70

3.3.7 新型压电材料的应用72

3.4 压磁式传感器的原理及应用73

3.4.1 压磁效应73

3.4.2 压磁式传感器的工作原理74

3.4.3 压磁元件75

3.4.4 激励安匝数的选择76

3.4.5 压磁式传感器的分类76

3.5 电容式压力及力传感器77

3.5.1 电容式传感器的工作原理77

3.5.2 电容式传感器的优点和缺点83

3.5.3 电容式传感器84

3.5.4 引申小知识87

3.6 霍尔式压力计87

3.6.1 霍尔效应88

3.6.2 霍尔元件及结构88

3.6.3 霍尔元件的基本电路及主要参数89

3.6.4 霍尔型传感器的应用91

3.7 压力检测仪表的选择与校验95

思考题与习题96

拓展知识97

第4章 流量检测101

4.1 什么是流量测量101

4.1.1 流量的表示方法101

4.1.2 流量的主要测量方法102

4.2 差压式流量计的原理与安装103

4.2.1 节流装置的工作原理103

4.2.2 取压方式104

4.2.3 节流装置的安装要求106

4.3 了解容积式流量计的工作原理107

4.3.1 椭圆齿轮流量计107

4.3.2 腰轮流量计107

4.3.3 刮板式流量计108

4.4 速度式流量计109

4.4.1 叶轮流量计109

4.4.2 涡轮流量计109

4.5 振动式流量计110

4.5.1 涡街流量计结构与工作原理110

4.5.2 涡街流量计特点110

4.6 电磁式流量计111

4.6.1 电磁流量计结构及原理111

4.6.2 电磁流量计的特点111

4.6.3 电磁流量计误差产生的原因分析112

4.7 质量流量计113

4.7.1 间接式质量流量计113

4.7.2 直接式质量流量计114

4.8 流量计的选择与应用114

4.8.1 各种流量计的优缺点比较114

4.8.2 流量计的选型原则115

思考题与习题115

拓展知识116

第5章 物位及厚度检测117

5.1 了解浮力式物位检测的原理及应用117

5.1.1 恒浮力式物位检测117

5.1.2 变浮力式物位检测118

5.2 了解静压式物位检测的原理及应用119

5.2.1 压力式液位计120

5.2.2 差压式液位计121

5.2.3 量程迁移121

5.3 掌握电容式物位检测的原理及其应用124

5.3.1 电容式物位计的原理124

5.3.2 电容式物位计分类125

5.3.3 电容式物位计的应用126

5.4 掌握超声波物位检测的原理及应用128

5.4.1 超声波检测的原理128

5.4.2 超声波传感器130

5.4.3 超声波传感器的应用132

5.5 掌握电涡流厚度检测的原理及应用137

5.5.1 电涡流传感器的原理137

5.5.2 电涡流传感器测量电路139

5.5.3 电涡流传感器厚度检测的应用142

思考题与习题142

第6章 位移传感器143

6.1 学习电感式传感器的原理及应用143

6.1.1 电感传感器的工作原理及分类143

6.1.2 电感式传感器的应用146

6.1.3 如何选用电感传感器149

6.2 学习电位器式传感器的原理及应用149

6.2.1 电位器式传感器的工作原理及结构149

6.2.2 电位器式传感器的应用151

6.2.3 如何选用电位器式位移传感器152

6.3 学习感应同步器的原理及应用153

6.3.1 感应同步器的工作原理及结构154

6.3.2 感应同步器的应用156

6.3.3 如何选用感应同步器157

6.4 学习光栅位移测试原理及应用158

6.4.1 光栅位移传感器的工作原理及结构158

6.4.2 光栅位移传感器的应用161

6.4.3 如何选用光栅位移传感器162

6.5 学习码盘式传感器的原理及应用162

6.5.1 光电码盘式传感器的工作原理及结构162

6.5.2 光电码盘式传感器的应用163

6.5.3 如何选用光电码盘式传感器164

思考题与习题166

拓展知识166

第7章 速度及加速度检测169

7.1 磁电感应式速度传感器169

7.1.1 磁电式传感器的变换原理169

7.1.2 磁电式传感器的分类170

7.1.3 磁电式传感器的结构171

7.2 光电式转速计172

7.2.1 直射式光电转速传感器172

7.2.2 反射型光电转速计173

7.3 测速发电机174

7.3.1 直流测速发电机174

7.3.2 交流测速发电机176

7.4 光束切断法177

7.5 多普勒测速178

7.6 电磁脉冲式转速计178

7.7 加速度传感器179

7.7.1 压电式加速度传感器179

7.7.2 电阻应变式加速度传感器180

7.7.3 电容式加速度传感器180

思考题与习题183

拓展知识183

第8章 光电检测187

8.1 光电效应及光电器件187

8.1.1 外光电效应及器件187

8.1.2 内光电效应及器件190

8.2 光电耦合器件197

8.2.1 光电耦合器件的结构和原理197

8.2.2 光电耦合器的组合形式198

8.3 光电开关198

8.4 CCD与数码照相机200

8.4.1 CCD技术200

8.4.2 互补性氧化金属半导体201

8.4.3 数码照相机的特点与组成202

思考题与习题204

拓展知识204

第9章 磁场及气体成分参数检测207

9.1 学习磁场检测方法207

9.1.1 磁敏电阻传感器原理207

9.1.2 电磁感应法测量磁场209

9.1.3 磁通门磁强计测量磁场213

9.1.4 霍尔效应测量磁场214

9.1.5 核磁共振法测量磁场214

9.2 了解气体成分检测传感器的原理及应用214

9.2.1 气敏传感器的分类214

9.2.2 电阻式半导体气敏传感器215

9.2.3 非电阻式半导体气敏传感器217

9.2.4 气敏传感器的应用218

9.3 了解湿度检测传感器的原理及应用220

9.3.1 湿度的定义220

9.3.2 电阻式湿度传感器221

9.3.3 湿敏传感器的应用224

思考题与习题226

拓展知识226

第10章 抗干扰技术228

10.1 干扰的类型及产生228

10.1.1 电磁干扰228

10.1.2 机械干扰229

10.1.3 干扰的产生230

10.2 常用的抗干扰技术230

10.2.1 屏蔽技术230

10.2.2 接地技术231

10.2.3 浮置232

10.3 其他抑制干扰措施233

10.3.1 隔离233

10.3.2 滤波234

10.3.3 平衡电路235

10.3.4 软件抗干扰设计235

思考题与习题236

拓展知识236

第11章 传感器小制作238

11.1 温度传感器实训——恒温控制器238

11.1.1 电路分析238

11.1.2 技能训练241

11.2 压阻式压力传感器实训——数字电子秤243

11.2.1 电路分析243

11.2.2 技能训练244

11.3 霍尔测速传感器实验245

11.3.1 电路分析245

11.3.2 元件介绍246

11.3.3 基本工作原理251

11.3.4 技能训练251

11.4 光电传感器实训——声光控延迟节能灯252

11.4.1 电路分析252

11.4.2 技能训练255

11.5 简易超声距离传感器的制作257

11.5.1 基本原理257

11.5.2 单片机超声波测距系统硬件组成258

11.5.3 单片机超声波测距系统程序流程260

11.5.4 元件清单261

参考文献262