第1章緒論1

引言1

11傳感器的組成及分類1

111傳感器簡介1

112傳感器的組成2

113傳感器的分類2

114傳感器的作用與地位3

12傳感器的基本特性3

121傳感器靜(態)特性4

122傳感器動(態)特性6

13傳感器技術發展趨勢12

14變送器13

141變送器的概念13

142變送器的分類14

143變送器的構成14

144變送器的技術指標15

15傳感器的標定15

151靜態特性標定15

152動態特性標定16

16生產生活中的傳感器應用實例17

小結17

習題18

第2章檢測技術基本知識19

引言19

21概述19

211檢測的定義19

212檢測技術20

213檢測過程20

214檢測技術作用20

22檢測繫統的基本構成與分類20

221檢測繫統的基本構成20

222檢測繫統的分類21

223檢測繫統實例23

23檢測方法24

24常用檢測與轉換電路25

241電橋25

242放大器29

243濾波器32

244V/F變換34

245V/I變換34

246調頻電路36

247脈衝調寬型電路37

248相敏檢波電路38

25誤差分析及數據處理基礎40

251誤差的基本概念40

252誤差的分類及來源41

253精密度、準確度、精確度45

254粗大誤差、繫統誤差和隨機誤差的處理46

255多次測量結果的表達51

256測量誤差的合成53

257測量誤差的分配54

258有效數字54

259數據處理實例55

小結57

習題57

第3章溫度檢測58

引言58

31溫度檢測的基本知識58

311溫標59

312溫度測量儀表的分類60

32膨脹式溫度計61

321玻璃溫度計61

322壓力溫度計61

323雙金屬溫度計62

33熱電偶溫度計63

331測溫原理63

332基本定律65

333熱電偶結構66

334熱電偶材料66

335熱電偶冷端溫度的處理方法67

34熱電阻溫度計71

35熱電阻材料與結構72

351熱電阻材料72

352熱電阻結構75

353熱電阻阻值測量76

36輻射式溫度計77

361測溫原理78

362光學高溫計及光電高溫計80

363全輻射高溫計83

364比色溫度計85

365紅外測溫儀86

37新型溫度傳感器88

371半導體PN結型溫度傳感器88

372集成溫度傳感器89

38溫度傳感器工程應用實例91

381雙金屬片溫度傳感器在電熨鬥中的應用91

382溫度傳感器在汽車中的應用92

小結93

習題93

第4章壓力傳感器95

引言95

41壓力的基本概念95

42壓力傳感器的分類、選型與發展96

421壓力傳感器分類97

422壓力傳感器選型97

423壓力傳感器的誤差與標定99

424壓力傳感器接線方式100

425壓力傳感器的發展及應用領域100

43應變式壓力計101

431電阻應變片式壓力傳感器101

432半導體壓阻式壓力傳感器110

433硅-藍寶石式壓力傳感器115

434陶瓷壓力傳感器115

44電容式壓力傳感器116

45電感式壓力傳感器122

451變間隙型電感式壓力傳感器122

452變面積型電感式壓力傳感器122

453螺管型電感式壓力傳感器122

454差動型電感式壓力傳感器123

46壓磁式壓力傳感器124

461壓磁效應124

46件124

463壓磁式壓力傳感器測量原理125

464壓磁式壓力傳感器的應用126

47電勢輸出式壓力傳感器127

471壓電式壓力傳感器127

472磁電式壓力傳感器131

473霍爾式壓力傳感器132

48諧振式壓力傳感器136

481石英晶體諧振式壓力傳感器136

482微機械氮化硅諧振梁壓力傳感器138

49重載型壓力傳感器139

410壓力傳感器工程應用實例139

4101電子秤139

4102汽車衡140

小結141

習題141

第5章流量傳感器142

引言142

51流量測量的基本概念142

511流量的定義142

512流量測量中的基本參數143

513流量測量的方法145

514常見流量計的分類及特點145

52容積式流量計146

521容積式流量計的工作原理147

522常見的容積式流量計147

523容積式流量計的特點及使用注意事項149

53速度式流量計150

531渦輪流量計150

532渦街流量計151

533電磁流量計155

534超聲波流量計156

54差壓式流量計158

541兩個流動的基本方程158

542節流式流量計159

543浮子式流量計164

55質量流量計166

551科裡奧利質量流量計166

552熱式質量流量計168

56流量傳感器工程應用實例168

561電磁流量計在污水處理中的應用168

562超聲波流量計在煤氣計量中的應用169

小結169

習題170

第6章物位、厚度傳感器171

引言171

61物位檢測方法171

62差壓式液位計172

621差壓式液位計的工作原理173

622液位差壓轉換裝置173

623差壓式液位計的應用174

624差壓式液位計的特點178

63超聲波式物位計178

631超聲波式物位計的工作原理178

632超聲波式物位計的特點179

633超聲波式物位計的應用問題180

64射頻導納式液位計180

641電容式物位計的工作原理及應用181

642射頻導納式液位計的工作原理及應用182

65射線式物位計183

651射線式物位計的工作原理183

652放射性物位計的特點184

653應用問題184

66直讀式水位計186

661雲母水位計186

662電接點水位計187

67浮力式液位計188

671恆浮力式液位計188

672變浮力式液位計189

68物位檢測儀表的選用190

69厚度檢測191

小結194

習題195

第7章成分分析傳感器196

引言196

71氣體成分檢測196

711熱導式檢測技術196

712熱磁式檢測技術199

713紅外線式檢測技術200

72水分和濕度檢測202

721水分和濕度的定義及表示方法202

722固體濕度的電測法203

723氣體濕度的電測法204

73密度和濃度檢測205

731密度的電測法205

732濃度的電測法206

74成分分析傳感器工程應用實例208

小結210

習題210

第8章光電式傳感器211

引言211

81光譜211

82光電器件213

821光敏電阻器213

822光電池217

823光電二極管220

824光電三極管223

825光電式傳感器的應用226

83電荷耦合器件229

831CCD的基本原理229

832CCD的特性參數233

833CCD攝像器件的類型234

834CCD的應用235

84光柵式傳感器236

841光柵的結構及分類236

842光柵式傳感器的工作原理236

85光電式傳感器工程應用實例238

小結239

習題240

第9章運動參數檢測傳感器241

引言241

91位置檢測241

911開關類傳感器類型241

912霍爾開關傳感器244

913電感式接近開關244

914光電開關246

915電容式接近開關248

92位移檢測249

921電感式位移測量249

922差動變壓器位移計253

923光柵位移測量255

93磁電感應式速度測量256

931磁電感應式傳感器的工作原理256

932磁電感應式傳感器的測量電路257

94電磁脈衝式速度測量257

95應變式加速度計258

96雷達測速儀259

961雷達原理259

962雷達測速儀簡介260

97光纖測速261

97件261

972光纖測速儀265

小結266

習題266

第10章顯示與記錄儀表267

引言267

101顯示儀表267

1011模擬式指示儀表268

1012數字式顯示儀表270

102記錄儀表272

1021直接驅動式記錄儀表273

1022自動平衡式記錄儀表275

1023混合式記錄儀表277

10

《傳感器檢測技術與儀表》針對北京聯合大學2013版普通本科人纔培養方案中自動化專業應用性專業主干課程“檢測技術與儀表”，旨在編寫具有產學合作特色的普通本科教材。

本教材自2014年6月選題申報，到2014年10月確定由北京聯合大學規劃教材建設項目資助出版，教材編寫組成員進行多次集中討論，確定教材章節，明確分工，收集資料，至2014年12月開始著手編寫，至今經歷了一年多的辛勤努力，終於付梓出版，與廣大讀者見面了！編寫組各位成員見證了《傳感器檢測技術與儀表》的日益成長。

本教材資料來源於編寫組成員多年來教授相關課程的資料積累和企業專家的案例資料，主要內容包括緒論，檢測技術基本知識，溫度檢測，壓力傳感器，流量傳感器，物位、厚度傳感器，成分分析傳感器，光電式傳感器，運動參數檢測傳感器，顯示與記錄儀表，抗干擾技術，現代檢測技術等。

教材內容符合普通本科人纔培養方案中自動化專業應用性專業主干課程“檢測技術與儀表”培養目標與課程教學改革要求，取材合適，深淺適宜，篇幅恰當，有利於激發學生學習興趣和培養學生的能力、素質。

本教材由“北京聯合大學規劃教材建設項目”資助，由北京聯合大學相關課程多年授課教師和行業、企業專家共同編寫完成，企業專家承擔的編寫任務達三分之一。在教學內容體繫設計上，既體現高校課程教學的特點與規律，又充分接軌相關主流技術發展，有效地將學科繫統性與工程實踐性、知識理論性與技術應用性有機結合。

本教材適合作為普通本科院校自動化專業、電氣工程及其自動化專業、儀器儀表專業、檢測技術專業課程教材，建議學時為48～60學時（每章4～5學時），教授章節、內容可以根據教學專業需要有所取舍。

本教材建設與課程建設相結合，除了文本形式，還包含電子教案、應用實例等立體化教學資源。

本教材由李永霞任主編，潘文昇任副主編，牛瑞燕、龍浩、李媛參與了本書的編寫。其中，第1章、第2章、第4章和第6章由李永霞編寫；第3章和第5章由牛瑞燕編寫；第7章、第8章和第9章由龍浩編寫；第11章由李媛編寫；第10章和第12章由潘文昇編寫。

在編寫過程中，編者選用了在授課過程中搜集整理積累的大量素材，參考文獻中不能一一反映，謹向相關資料的原作者致以衷心謝意。

本教材承北京聯合大學李紅星教授悉心審閱，並提出了寶貴意見和建設性修改建議，在此深表謝忱。

由於時間倉促，加之編者學識有限，書中難免存在不妥和疏漏之處，希望使用本書的教師和學生予以批評指正，並提出寶貴的改進意見，以便日後修訂改進。

編者2016年3月