本書系統(tǒng)地闡述了傳感器與檢測技術(shù)的概念、原理和方法。全書分為三篇,共14章,篇為基礎(chǔ)知 識和誤差理論,介紹傳感器與檢測技術(shù)的基本概念、誤差分析基礎(chǔ)、傳感器與檢測系統(tǒng)的基本特性;第二篇 為傳感器及信號調(diào)理電路,介紹各種典型傳感器的原理、結(jié)構(gòu)、特性指標(biāo)、使用特點(diǎn)及測量電路;第三篇為 檢測技術(shù),介紹電學(xué)與磁學(xué)測量、流量的測量、火災(zāi)探測與測量,以及現(xiàn)代檢測系統(tǒng)。其中,第二篇的內(nèi)容 是根據(jù)不同的測量原理進(jìn)行分類的;第三篇的內(nèi)容是根據(jù)不同的被測物理量進(jìn)行分類的。各篇內(nèi)容相對 獨(dú)立,緊密銜接,循序漸進(jìn),將傳感器和檢測技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來,便于教師組織教學(xué)和學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)。 本書可作為高等學(xué)校自動化、電子信息工程、測控技術(shù)及儀器等專業(yè)的教材,也可供其他專業(yè)學(xué)生及 相關(guān)技術(shù)人員參考。
本教材嚴(yán)格參照教育部《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2020年）》、教育部高等學(xué)校自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會《高等學(xué)校本科自動化指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》編寫。在對檢測裝備技術(shù)進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，對傳感器及檢測技術(shù)、檢測方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，挑選常用、有發(fā)展?jié)摿Φ膬?nèi)容加以介紹，內(nèi)容豐富，融入了裝備科研、產(chǎn)品開發(fā)過程中的新技術(shù)，做到理論與實際相結(jié)合。在習(xí)題中加入了很多從科研項目中提煉的問題和實際裝備維護(hù)保養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和分析實際問題的能力有很大幫助。
由于傳感器類型眾多，分類方法各異，本書內(nèi)容除傳感器部分外，特別強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識和檢測系統(tǒng)的應(yīng)用。傳感器、基礎(chǔ)知識、檢測系統(tǒng)這三部分內(nèi)容撰寫方法差別較大。全書分為三篇，篇基礎(chǔ)知識篇，介紹概述和誤差理論，為后續(xù)內(nèi)容打下基礎(chǔ)，內(nèi)容編排從概念到對檢測系統(tǒng)的評價。第二篇傳感器及信號調(diào)理電路，按照原理分類進(jìn)行介紹，邏輯清晰，比較符合讀者、特別是學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，有利于讀者舉一反三。第三篇檢測技術(shù)篇片，緊密聯(lián)系船舶電氣設(shè)備應(yīng)用需求，內(nèi)容按照被測物理量分類，注重檢測的系統(tǒng)性、完整性、實用性。
傳感器與檢測技術(shù)作為信息獲取與信息轉(zhuǎn)換的重要手段，是實現(xiàn)裝備自動化、信息化、智能化的技術(shù)基礎(chǔ)之一。沒有傳感器
與檢測技術(shù)，就沒有自動化、信息化的觀點(diǎn)已為全世界所公認(rèn)。本書在對我國多種型號船舶裝備技術(shù)進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，對傳感器及檢測技術(shù)、檢測方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，
內(nèi)容涉及裝備常用的溫度、壓力、電、磁、火災(zāi)信號等的檢測，循序漸進(jìn)地介紹了相關(guān)知識點(diǎn)，便于教師教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。
本書涉及內(nèi)容廣泛，全書分為三篇，共14章。篇是基礎(chǔ)知識和誤差理論，共3章： 第1章（緒論）介紹傳感器及檢測技術(shù)的基本概念和發(fā)展趨勢； 第2章（檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識）主要介紹誤差的概念和測量不確定度的評定與表示方法； 第3章介紹傳感器與檢測系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)特性。篇內(nèi)容在教學(xué)中可略講或不講，作為學(xué)生自學(xué)的參考資料。第二篇是傳感器及信號調(diào)理電路，共7章，包括按不同原理進(jìn)行分類的多種傳感器及測量電路。第三篇是檢測技術(shù)，共4章，按照被測量進(jìn)行分類介紹，內(nèi)容具有一定的綜合性。全書內(nèi)容盡可能涵蓋船舶所用的傳感器和儀表相關(guān)技術(shù)。為了進(jìn)一步加深讀者對內(nèi)容的理解，每章后都附有
參考習(xí)題。
本書以工程教育為理念，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，注重學(xué)生動手能力、設(shè)計研發(fā)能力和解決實際問題能力的培養(yǎng)，對相關(guān)的內(nèi)容給出了工程應(yīng)用實例或應(yīng)用背景。部分案例來源于實際裝備研制和產(chǎn)品開發(fā)研究成果。部分內(nèi)容
（如熱電阻溫度傳感器、火災(zāi)探測方法相關(guān)內(nèi)容）融入了新技術(shù)和新方法。本書主要作為全國高等學(xué)校自動化專業(yè)、測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科教材，以及機(jī)械電氣類其他有關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書，也可供廣大檢測科技工作者自學(xué)或參考。
本書由海軍工程大學(xué)卜樂平主編，楊宣訪、王黎明、趙文春、王騰參與編寫。卜樂平編寫第1、2、3、10、12章； 楊宣訪編寫第14章，王黎明編寫第4~9章，趙文春編寫第11章； 王騰編寫第13章。卜樂平
負(fù)責(zé)全書的策劃、內(nèi)容安排、文稿修改和審定工作。
本書在編寫過程中參考了許多有關(guān)的教材、標(biāo)準(zhǔn)、期刊文獻(xiàn)、技術(shù)手冊，在此對本書引用文獻(xiàn)的有關(guān)作者一并表示感謝。
由于編者水平與能力有限，本書難免有不足或不當(dāng)之處，懇請廣大讀者批評指正。
編者2021年6月于武漢
卜樂平 海軍工程大學(xué)教授、工學(xué)博士、博士生導(dǎo)師。軍隊院校育才銀獎獲得者，獲軍隊科技進(jìn)步一等獎2項，二等獎3項、三等獎2項。獲國家發(fā)明專利5項，參與公開出版教材3部，發(fā)表論文50余篇。
篇基礎(chǔ)知識和誤差理論
第1章緒論
1.1傳感器與檢測技術(shù)的定義與作用
1.1.1傳感器的定義
1.1.2檢測的定義
1.1.3傳感器與檢測技術(shù)的地位與作用
1.2檢測系統(tǒng)的組成
1.3傳感器與檢測系統(tǒng)的分類
1.3.1傳感器的分類
1.3.2檢測系統(tǒng)的分類
1.4傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢
1.4.1傳感器的發(fā)展趨勢
1.4.2檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢
習(xí)題1
第2章檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識
2.1檢測系統(tǒng)誤差分析基礎(chǔ)
2.1.1誤差的基本概念
2.1.2誤差的表示方法
2.1.3檢測儀器準(zhǔn)確度等級與工作誤差
2.1.4測量誤差的分類
2.2系統(tǒng)誤差的處理
2.2.1系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)及常見變化規(guī)律
2.2.2系統(tǒng)誤差的判別和確定
2.2.3減小系統(tǒng)誤差的方法
2.3隨機(jī)誤差的處理
2.3.1隨機(jī)誤差的分布規(guī)律
2.3.2測量數(shù)據(jù)的隨機(jī)誤差估計
2.4粗大誤差處理
習(xí)題2
第3章傳感器與檢測系統(tǒng)基本特性
3.1概述
3.2傳感器與檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性
3.3傳感器與檢測系統(tǒng)靜態(tài)特性主要參數(shù)
3.4傳感器與檢測系統(tǒng)動態(tài)特性
3.4.1傳感器與檢測系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型
3.4.2零階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
3.4.3一階(慣性)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及動態(tài)特性參數(shù)
3.4.4二階(振蕩)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及動態(tài)特性參數(shù)
3.5傳感器與檢測儀器的校準(zhǔn)
3.5.1傳感器或檢測儀器的靜態(tài)校準(zhǔn)
3.5.2傳感器或檢測儀器的動態(tài)校準(zhǔn)
習(xí)題3
第二篇傳感器及信號調(diào)理電路
第4章應(yīng)變式電阻傳感器
4.1電阻應(yīng)變片工作原理
4.2結(jié)構(gòu)與類型
4.3金屬電阻應(yīng)變片主要特性
4.4溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償
4.5應(yīng)變式電阻傳感器測量電路
4.5.1直流電橋
4.5.2交流電橋
4.5.3應(yīng)變式電阻傳感器的應(yīng)用
習(xí)題4
第5章電感式傳感器
5.1自感式傳感器
5.1.1工作原理
5.1.2靈敏度及非線性
5.1.3等效電路
5.1.4信號調(diào)理電路
5.1.5零點(diǎn)殘余電壓
5.2互感式傳感器
5.2.1結(jié)構(gòu)和工作原理
5.2.2等效電路及其特性
5.2.3差動變壓器的信號調(diào)理電路
5.2.4零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償
5.3電渦流式傳感器
5.3.1結(jié)構(gòu)和工作原理
5.3.2信號調(diào)理電路
5.3.3電渦流式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用
習(xí)題5
第6章電容式傳感器
6.1工作原理和類型
6.1.1工作原理
6.1.2類型
6.2靈敏度和非線性
6.3電容式傳感器等效電路
6.4電容式傳感器測量電路
6.4.1調(diào)制型電路
6.4.2脈沖型電路
6.4.3電容式傳感器應(yīng)用
習(xí)題6
第7章壓電式傳感器
7.1壓電效應(yīng)和材料
7.1.1壓電效應(yīng)
7.1.2壓電材料
7.1.3壓電方程和壓電常數(shù)
7.2等效電路
7.3測量電路
7.4影響壓電式傳感器性能的主要因素
習(xí)題7
第8章光電式傳感器
8.1光電效應(yīng)
8.2光電器件及其特性
8.3光電式傳感器及其應(yīng)用
8.3.1模擬式光電傳感器
8.3.2脈沖式光電傳感器
8.4電荷耦合器件
8.4.1電荷耦合器件的工作原理
8.4.2電荷耦合器件應(yīng)用舉例
8.5光纖傳感器
8.5.1光導(dǎo)纖維
8.5.2光纖傳感器的分類
8.5.3光纖傳感器應(yīng)用
習(xí)題8
第9章磁電式傳感器
9.1磁電感應(yīng)式傳感器
9.1.1工作原理和結(jié)構(gòu)類型
9.1.2磁電感應(yīng)式傳感器的基本特性
9.1.3磁電感應(yīng)式傳感器的測量電路
9.1.4磁電感應(yīng)式傳感器應(yīng)用
9.2霍爾式傳感器
9.2.1霍爾效應(yīng)與霍爾元件
9.2.2霍爾元件構(gòu)造及測量電路
9.2.3霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo)
9.2.4霍爾元件的補(bǔ)償電路
9.2.5霍爾式傳感器應(yīng)用
習(xí)題9
第10章熱電式傳感器
10.1熱電阻
10.1.1熱電阻材料及工作原理
10.1.2熱電阻測量電路
10.2熱電偶
10.2.1熱電效應(yīng)
10.2.2熱電偶基本定律
10.2.3熱電偶材料及常用熱電偶
10.2.4熱電偶測溫線路
10.2.5熱電偶冷端補(bǔ)償及測量電路
10.3熱敏電阻
10.3.1熱敏電阻的主要特性
10.3.2熱敏電阻特性的線性化
10.3.3熱敏電阻應(yīng)用
10.4集成溫度傳感器
習(xí)題10
第三篇檢 測 技 術(shù)
第11章電學(xué)與磁學(xué)測量
11.1電學(xué)測量
11.1.1電學(xué)測量簡介
11.1.2電壓測量與電流測量
11.1.3功率測量
11.2頻率的測量
11.2.1直接測頻法
11.2.2測周法
11.2.3多周期同步測頻法
11.2.4頻率測量專用芯片
11.2.5微波頻率的測量
11.3相位差的測量
11.3.1脈沖計數(shù)法
11.3.2基于FFT的相位測量
11.3.3相關(guān)法
11.3.4相位測量集成芯片
11.4磁學(xué)測量
11.4.1磁學(xué)測量簡介
11.4.2磁感應(yīng)法
11.4.3霍爾效應(yīng)法
11.4.4磁阻效應(yīng)法
11.4.5磁通門法
11.4.6其他磁測量技術(shù)簡介
11.5材料磁特性測量技術(shù)
習(xí)題11
第12章流量的測量
12.1流量測量的基本概念
12.1.1流量和流量計
12.1.2流量物理參數(shù)與管流基礎(chǔ)知識
12.1.3流量檢測儀表的分類
12.2流量測量儀表
12.2.1差壓式流量計
12.2.2容積式流量計
12.2.3葉輪式流量計
12.2.4電磁流量計
12.2.5流體振動式流量計
12.2.6超聲波流量計
12.2.7質(zhì)量流量計
習(xí)題12
第13章火災(zāi)探測與測量
13.1火災(zāi)信號分類
13.2火災(zāi)探測傳感器
13.2.1感煙探測器
13.2.2感溫探測器
13.3視頻火災(zāi)探測
13.3.1視頻火災(zāi)探測原理
13.3.2火災(zāi)圖像綜合識別算法
習(xí)題13
第14章現(xiàn)代檢測系統(tǒng)
14.1概述
14.2智能儀器
14.2.1智能儀器系統(tǒng)的構(gòu)成
14.2.2傳感器輸出信號的預(yù)處理
14.2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
14.3智能儀器數(shù)據(jù)處理
14.3.1數(shù)字濾波算法
14.3.2測量數(shù)據(jù)標(biāo)度變換
14.3.3非線性校正
14.3.4儀表自校準(zhǔn)
14.4虛擬儀器
14.4.1基本概念
14.4.2虛擬儀器的組成
14.4.3虛擬儀器應(yīng)用舉例
14.5網(wǎng)絡(luò)化檢測儀器
14.5.1網(wǎng)絡(luò)化測試技術(shù)
14.5.2網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)的組成
習(xí)題14
附錄1Pt100鉑熱電阻分度表(ZB Y30185)
附錄2Pt1000鉑熱電阻分度表(ZB Y30185)
附錄3鎳鉻鎳硅熱電偶分度表(K型)
參考文獻(xiàn)
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