上篇 传感器原理

第1章 概述

1.1课程简介

1.1.1本课程的地位和作用

1.1.2本课程内容体系结构

1.1.3本课程的任务及要求

1.2传感器的定义与组成

1.3传感器的分类

1.4传感器技术的发展

1.4.1传感器性能的改善

1.4.2开展基础理论研究

1.4.3传感器的集成化

1.4.4传感器的智能化

1.4.5传感器的网络化

1.4.6传感器的微型化

能力拓展：生活中的传感器

习题云

第2章 传感器的基本特性

2.1传感器的静态特性

2.1.1线性度

2.1.2灵敏度

2.1.3分辨率

2.1.4迟滞

2.1.5重复性

2.1.6漂移

2.2传感器的动态特性

2.2.1传感器的数学模型

2.2.2传递函数

2.2.3频率响应函数

2.2.4传感器的动态特性分析

2.3传感器的标定与校准

2.3.1静态标定

2.3.2动态标定

能力拓展：实现不失真测量的条件

习题云

第3章 电阻式传感器

3.1工作原理

3.1.1应变效应

3.1.2应变片种类

3.1.3电阻应变片温度误差及其补偿

3.1.4工程测试中的注意事项

3.2测量电路

3.2.1直流电桥

3.2.2交流电桥

3.3典型应用

3.3.1电阻式力传感器

3.3.2电阻式压力传感器

3.3.3电阻式差压传感器

3.3.4电阻式液体重量传感器

3.3.5电阻式加速度传感器

能力拓展一：电子秤的设计

能力拓展二：数字血压计的设计

习题云

第4章 电感式传感器

4.1变磁阻电感式传感器

4.1.1工作原理

4.1.2输出特性

4.1.3测量电路

4.1.4变磁阻电感式传感器的应用

4.2差动变压器电感式传感器

4.2.1变隙式差动变压器

4.2.2螺线管式差动变压器

4.2.3差动变压器电感式传感器的应用

4.3电涡流电感式传感器

4.3.1工作原理

4.3.2等效电路

4.3.3测量电路

4.3.4电涡流电感式传感器的应用

能力拓展一：电感式传感器在滚珠直径自动分选与计数中的应用

能力拓展二：电涡流式安全门的应用调查与原理分析

习题云

第5章 电容式传感器

5.1工作原理

5.1.1变面积型

5.1.2变介质型

5.1.3变极距型

5.2测量电路

5.2.1调频电路

5.2.2运算放大器

5.2.3变压器式交流电桥

5.2.4二极管双T型交流电桥

5.2.5脉冲宽度调制电路

5.3典型应用

5.3.1电容式压力传感器

5.3.2电容式位移传感器

5.3.3电容式加速度传感器

5.3.4电容式厚度传感器

能力拓展：工业生产料位测量方案的设计

习题云

第6章 压电式传感器

6.1工作原理

6.1.1压电效应

6.1.2压电材料

6.2测量电路

6.2.1等效电路

6.2.2测量电路

6.2.3压电元件的连接

6.3典型应用

6.3.1压电式力传感器

6.3.2压电式加速度传感器

6.3.3压电式交通检测

能力拓展：压电式传感器在汽车中的应用

习题云

第7章 磁敏式传感器

7.1磁电感应式传感器

7.1.1工作原理

7.1.2测量电路

7.1.3磁电感应式传感器的应用

7.2霍尔式传感器

7.2.1工作原理

7.2.2测量电路

7.2.3霍尔式传感器的应用

能力拓展：基于霍尔元件的油气管道无损探伤系统的设计

习题云

第8章 热电式传感器

8.1热电偶

8.1.1热电偶测温原理

8.1.2热电偶的结构与种类

8.1.3热电偶的冷端温度补偿

8.1.4热电偶的实用测温电路

8.1.5热电偶的选用与安装

8.1.6热电偶的应用

8.2热电阻

8.2.1铂热电阻

8.2.2铜热电阻

8.2.3热电阻的测量电路

8.2.4热电阻的应用

8.3热敏电阻

8.3.1热敏电阻的特性

8.3.2热敏电阻的应用

能力拓展：火灾探测报警系统设计

习题云

第9章 光电式传感器

9.1概述

9.1.1光电式传感器的类别

9.1.2光电式传感器的基本形式

9.2光电效应与光电器件

9.2.1外光电效应型光电器件

9.2.2内光电效应型光电器件

9.3 CCD图像传感器

9.3.1 CCD的工作原理

9.3.2 CCD图像传感器的分类

9.3.3 CCD图像传感器的特性参数

9.3.4 CCD图像传感器的应用

9.4光纤传感器

9.4.1光纤

9.4.2光纤传感器的组成与分类

9.4.3光纤传感器的应用

9.5光电式编码器

9.5.1码盘式编码器

9.5.2脉冲盘式编码器

9.5.3光电式编码器的应用

9.6计量光栅

9.6.1光栅的结构和工作原理

9.6.2计量光栅的组成

9.6.3计量光栅的应用

能力拓展一：光电式传感器应用调查

能力拓展二：光电器件在工业烟尘浊度监测中的应用

能力拓展三：手机生产线表面安装元件定位检测与控制系统设计

习题云

第10章 辐射与波式传感器

10.1红外传感器

10.1.1工作原理

10.1.2红外传感器的应用

10.2微波传感器

10.2.1工作原理

10.2.2微波传感器的应用

10.3超声波传感器

10.3.1工作原理

10.3.2超声波传感器的应用

能力拓展一：入侵探测报警系统的设计

能力拓展二：红外无损探伤

习题云

第11章 化学传感器

11.1气敏传感器

11.1.1气敏传感器概述

11.1.2半导体式气敏传感器的工作原理

11.1.3气敏传感器的应用

11.2湿敏传感器

11.2.1湿敏传感器概述

11.2.2湿敏传感器的工作原理

11.2.3湿敏传感器测量电路

11.2.4湿敏传感器的应用

能力拓展：防止酒后开车控制器的设计

习题云

第12章 生物传感器

12.1概述

12.1.1生物传感器的概念

12.1.2生物传感器的特点

12.1.3生物传感器的分类

12.1.4生物传感器的应用

12.2工作原理

12.2.1生物分子特异性识别

12.2.2生物放大

12.2.3信号转换与处理

12.2.4几种主要生物传感器

12.3生物芯片

12.4生物传感器的发展

能力拓展：生物传感器的应用状况调查

习题云

第13章 新型传感器

13.1智能传感器

13.1.1智能传感器的特点

13.1.2智能传感器的作用

13.1.3智能传感器的设计

13.1.4智能传感器的实现

13.1.5智能传感器的应用实例

13.2模糊传感器

13.2.1模糊传感器概述

13.2.2模糊传感器的结构

13.2.3典型模糊传感器举例

13.3微传感器

13.3.1 MEMS与微加工

13.3.2微传感器概述

13.3.3压阻式微传感器

13.3.4电容式微传感器

13.3.5电感式微传感器

13.3.6热敏电阻式微传感器

13.4网络传感器

13.4.1网络传感器的概念

13.4.2网络传感器的类型

13.4.3基于IEEE1451标准的网络传感器

13.4.4网络传感器测控系统体系结构

13.4.5网络传感器的应用前景

能力拓展：新型传感器发展前景预测

习题云

中篇 检测技术

第14章 参数检测

14.1概述

14.1.1检测技术的地位和作用

14.1.2参数检测的基本概念

14.1.3工业检测的主要内容

14.2参数检测的一般方法

14.2.1过程参数检测

14.2.2机械量参数检测

14.2.3其他参数检测

14.3检测技术的发展

能力拓展：同一被测量的不同检测方法比较

习题云

第15.章 微弱信号检测

15.1概述

15.2噪声

15.3微弱信号检测方法

15.3.1相关检测法

15.3.2同步积累法

习题云

第16章 软测量

16.1概述

16.2软测量的方法

16.2.1选择辅助变量

16.2.2处理输入数据

16.2.3建立软测量模型

16.2.4软测量模型的校正

16.3软测量的意义及适用条件

习题云

第17章 多传感器数据融合

17.1概述

17.1.1数据融合的起源

17.1.2数据融合的目的

17.1.3数据融合的定义

17.1.4数据融合的特性

17.1.5数据融合的优点

17.2数据融合的基本原理

17.2.1数据融合的层次

17.2.2数据融合的处理形态

17.2.3数据融合模型

17.2.4数据融合的关键技术

17.3数据融合的方法

17.3.1随机类方法

17.3.2人工智能类方法

17.4数据融合系统的应用

习题云

第18章 测量不确定度与回归分析

18.1测量误差概述

18.2测量误差的处理

18.2.1随机误差的处理

18.2.2系统误差的处理

18.2.3粗大误差的处理

18.2.4间接测量误差的传递

18.2.5测量误差的合成

18.2.6测量误差的分配

18.3测量不确定度

18.3.1概述

18.3.2评定方法

18.4最小二乘法与回归分析

18.4.1最小二乘法

18.4.2一元线性拟合

18.4.3多元线性拟合

18.4.4曲线拟合

习题云

下篇 检测系统

第19章 虚拟仪器

19.1概述

19.1.1虚拟仪器的基本概念

19.1.2虚拟仪器的构成与特点

19.1.3虚拟仪器技术的应用

19.1.4虚拟仪器的整体设计

19.1.5虚拟仪器的发展方向

19.2虚拟仪器系统的开发环境

19.2.1 LabWindows/CVI

19.2.2 LabVIEW

19.3虚拟仪器系统的实现

19.3.1基于LabWindows/CVI的数据采集

19.3.2基于L.abVIEW的数据采集

19.4基于虚拟仪器的综合工程实例

19.4.1概述

19.4.2系统关键技术

19.4.3系统功能及运行结果

能力拓展：虚拟仪器设计实践

习题云

第20章 自动检测系统

20.1自动检测系统的组成

20.1.1数据采集系统

20.1.2输入输出通道

20.1.3自动检测系统的软件

20.2自动检测系统的设计方法

20.2.1系统需求分析

20.2.2系统总体设计

20.2.3采样速率的确定

20.2.4标度变换

20.2.5硬件设计

20.2.6软件设计

20.2.7系统的集成与维护

20.3典型自动检测系统举例

20.3.1自动温度测量系统

20.3.2无线传感器网络

20.3.3物联网

20.4自动检测系统的发展

能力拓展一：液体点滴速度监控装置的设计

能力拓展二：无线温度采集系统的设计

能力拓展三：智能环境的设想

习题云

附录

附录A传感器样例

附录B部分习题参考答案（精减版）

参考文献