了得網研究生_自動檢測技術（第3版）

內容簡介

本書介紹自動檢測技術的基礎知識、監測器件及繫統設計，強調繫統性、實用性和先進性。主要內容包括：檢測技術的基礎知識，傳統傳感器，新型傳感器，信號的轉換與調理，傳感器與微機接口及繫統信號輸出，現代檢測技術，自動檢測繫統的設計。每章後都附有習題和思考題。本書可作為高等院校工業自動化、電氣自動化、電子信息工程、機電一體化技術、測控技術及儀表、機械制造及自動化等專業本、專科生的教材，也可作為機電類其他專業學生的教材或參考書。

第3版前言
第2版前言
第1版前言
教學建議
第1章檢測技術的基礎知識
1.1 概述
1.1.1 檢測技術的含義、作用和地位
1.1.2 自動檢測繫統的組成
1.1.3 檢測技術的發展趨勢
1.2 檢測繫統的基本特性
1.2.1 靜態特性
1.2.2 動態特性
1.3 測量誤差及消除方法
1.3.1 測量誤差的概念

第3版前言

第2版前言

第1版前言

教學建議

第1章檢測技術的基礎知識

1.1 概述

1.1.1 檢測技術的含義、作用和地位

1.1.2 自動檢測繫統的組成

1.1.3 檢測技術的發展趨勢

1.2 檢測繫統的基本特性

1.2.1 靜態特性

1.2.2 動態特性

1.3 測量誤差及消除方法

1.3.1 測量誤差的概念

1.3.2 誤差的表示方法

1.3.3 誤差的分類

1.3.4 誤差處理

習題與思考題

第2章傳統傳感器

2.1 傳感器基礎知識

2.1.1 傳感器的定義與分類

2.1.2 傳感器的性能指標

2.1.3 傳感器的選用原則

2.1.4 傳感器的發展方向

2.2 電阻式傳感器

2.2.1 電阻應變式傳感器

2.2.2 電位器式傳感器

2.3 電容式傳感器

2.3.1 電容式傳感器的基本原理

2.3.2 電容式傳感器的類型與特性

2.3.3 電容式傳感器的測量電路

2.3.4 電容式傳感器應用舉例

2.4 電感式傳感器

2.4.1 自感式傳感器

2.4.2 互感式傳感器

2.4.3 電渦流式傳感器

2.4.4 電感式傳感器應用舉例

2.5 壓電式傳感器

2.5.1 壓電效應與壓電材料

2.5.2 壓電式傳感器工作原理件常用結構形式

2.5.3 壓電式傳感器的測量電路

2.5.4 壓電式傳感器應用舉例

2.6 磁電式傳感器

2.6.1 磁電感應式傳感器

2.6.2 霍爾傳感器

2.6.3 磁電式傳感器應用舉例

2.7 熱電式傳感器

2.7.1 金屬熱電阻傳感器

2.7.2 半導體熱敏電阻傳感器

2.7.3 熱電偶傳感器

2.7.4 集成溫度傳感器

2.7.5 熱電式傳感器應用舉例

2.8 常用流量計

2.8.1 節流式流量計

2.8.2 電磁流量計

2.8.3 渦輪流量計

2.8.4 渦街流量計

習題與思考題

第3章新型傳感器

3.1 氣敏和濕敏傳感器

3.1.1 氣敏電阻式傳感器

3.1.2 離子感煙傳感器

3.1.3 濕敏電阻式傳感器

3.2 感應同步器

3.2.1 感應同步器的類型及結構

3.2.2 感應同步器的工作原理

3.2.3 感應同步器輸出信號的鋻別方式

3.2.4 感應同步器的應用

3.3 磁柵式傳感器

3.3.1 磁柵

3.3.2 磁頭及作用原理

3.3.3 信號處理方式

3.3.4 磁柵式傳感器的應用

3.4 紅外輻射探測器

3.4.1 紅外測溫原理

3.4.2 常見的紅外傳感器

3.4.3 紅外傳感器的應用

3.4.4 紅外傳感器使用中應注意的問題

3.5 光電式傳感器

3.5.1 光電效應

3.5.2 光電器件

3.5.3件的特性

3.5.4件的應用

3.6 光纖傳感器

3.6.1 光導纖維的結構和導光原理

3.6.2 光纖傳感器的工作原理

3.6.3 光纖傳感器的分類

3.6.4 光纖傳感器的應用

3.7 超聲波傳感器

3.7.1 超聲波及特性

3.7.2 超聲波的發射和接收

3.7.3 超聲波傳感器的工作原理

3.7.4 超聲波傳感器的應用

3.8 圖像傳感器

3.8.1 CCD電荷耦合器件的基本工作原理

3.8.2 CCD圖像傳感器的基本結構和工作原理

3.8.3 CCD圖像傳感器的應用

習題與思考題

第4章信號的轉換與調理

4.1 信號的放大與隔離

4.1.1 測量放大器

4.1.2 程控增益放大器

4.1.3 隔離放大器

4.2 信號轉換電路

4.2.1 電壓電流變換器

4.2.2 電流電壓變換器

4.2.3 電壓頻率轉換

4.2.4 頻率電壓轉換

4.3 信號的處理

4.3.1 調制與解調

4.3.2 濾波電路

4.3.3 線性化

習題與思考題

第5章傳感器與微機接口及繫統信號輸出

5.1 傳感器與微機的接口

5.1.1 傳感器與微機接口的一般結構

5.1.2 多路模擬開關

5.1.3 采樣保持器

5.1.4 A/D轉換器（ADC）

5.1.5 D/A轉換器（DAC）

5.1.6 傳感器與微機接口應用實例

5.2 繫統信號的輸出

5.2.1 信號輸出的形式及分類

5.2.2 顯示和指示類信號輸出

5.2.3 記錄類信號輸出

5.2.4 微機化測量繫統應用實例

習題與思考題

第6章現代檢測技術

6.1 傳感器的智能化與微型化

6.1.1 智能傳感器

6.1.2 傳感器的微型化

6.2 現場總線

6.2.1 現場總線技術概述

6.2.2 幾種典型的現場總線

6.2.3 現場總線控制繫統

6.2.4 現場總線控制繫統應用舉例

6.3 虛擬儀器

6.3.1 虛擬儀器的概述

6.3.2 虛擬儀器圖形化語言LabVIEW

6.3.3 虛擬儀器的整體設計

6.3.4 虛擬儀器應用設計舉例

習題與思考題

第7章自動檢測繫統的設計

7.1 自動檢測繫統設計原則及步驟

7.1.1 自動檢測繫統設計原則

7.1.2 自動檢測繫統的設計步驟

7.2 檢測繫統中的抗干擾技術

7.2.1 檢測繫統中的干擾

7.2.2 常用抗干擾技術

7.3 加熱爐溫度測控繫統設計

7.3.1 溫度測控繫統的設計要求與組成

7.3.2 溫度測控繫統的硬件電路

7.3.3 溫度測控繫統的軟件設計

習題與思考題

附錄A 工程應用典型產品及繫統簡介

附錄B 標準化熱電阻分度表

附錄C 標準化熱電偶分度表

參考文獻

前言

第3版前言檢測技術作為信息學科的一個分支，與計算機技術、自動化控制技術等一起構成了完整的信息技術學科。在人類進入信息時代的今天，一切社會活動都是以信息獲取與信息轉換為中心的，以傳感器為核心的檢測繫統就像神經和感官一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認識自然、改造自然的有利工具，廣泛地應用於工業、農業、國防和科研等領域。目前，自動檢測技術已成為高校大部分工科專業學生的必修專業基礎課。
本書第1版於2008年1月出版發行後，編寫組在廣泛聽取同行、專家及廣大讀者意見的基礎上，結合山東省省級精品課程建設及山東省省級教改項目“應用技術主導型自動化本科專業教學改革與實踐”研究工作，於2012年2月修訂出版了第2版。第2版出版發行三年多來，編寫組繼續廣泛聽取各方意見及建議，認為現在有必要對本書做進一步的修改與完善。在第3版的修訂過程中，重點是突出內容的繫統性、實用性和先進性。在繫統性方面，注重信號從傳感到采集、轉換、處理、傳輸、記錄、顯示整個過程中各環節的有機結合；在實用性方面，針對每一種傳感器以及檢測繫統後續各環節，在介紹其基本原理的基礎上提供典型且實用的應用範例；在先進性方面，有選擇性地將工程應用中的部分新技術、新方法編入教材。同時，我們對本書的整體結構也做了適當調整。一是將原來第3章中“傳感器的智能化與微型化”一節調整至第6章，與原第6章的“現場總線”和“虛擬儀器”兩節內容共同構成新的第6章——“現代檢測技術”，並拓展了現場總線的內容，突出智能傳感器與現場總線的結合；二是將原第8章改為附錄A供讀者參考，不再作為講授內容。第3版前言檢測技術作為信息學科的一個分支，與計算機技術、自動化控制技術等一起構成了完整的信息技術學科。在人類進入信息時代的今天，一切社會活動都是以信息獲取與信息轉換為中心的，以傳感器為核心的檢測繫統就像神經和感官一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認識自然、改造自然的有利工具，廣泛地應用於工業、農業、國防和科研等領域。目前，自動檢測技術已成為高校大部分工科專業學生的必修專業基礎課。

本書第1版於2008年1月出版發行後，編寫組在廣泛聽取同行、專家及廣大讀者意見的基礎上，結合山東省省級精品課程建設及山東省省級教改項目“應用技術主導型自動化本科專業教學改革與實踐”研究工作，於2012年2月修訂出版了第2版。第2版出版發行三年多來，編寫組繼續廣泛聽取各方意見及建議，認為現在有必要對本書做進一步的修改與完善。在第3版的修訂過程中，重點是突出內容的繫統性、實用性和先進性。在繫統性方面，注重信號從傳感到采集、轉換、處理、傳輸、記錄、顯示整個過程中各環節的有機結合；在實用性方面，針對每一種傳感器以及檢測繫統後續各環節，在介紹其基本原理的基礎上提供典型且實用的應用範例；在先進性方面，有選擇性地將工程應用中的部分新技術、新方法編入教材。同時，我們對本書的整體結構也做了適當調整。一是將原來第3章中“傳感器的智能化與微型化”一節調整至第6章，與原第6章的“現場總線”和“虛擬儀器”兩節內容共同構成新的第6章——“現代檢測技術”，並拓展了現場總線的內容，突出智能傳感器與現場總線的結合；二是將原第8章改為附錄A供讀者參考，不再作為講授內容。

修訂後的第3版共7章，主要內容包括：第1章，檢測技術的基礎知識；第2章，傳統傳感器；第3章，新型傳感器；第4章，信號的轉換與調理；第5章，傳感器與微機接口及繫統信號輸出；第6章，現代檢測技術；第7章，自動檢測繫統的設計。每章後都附有習題與思考題。

本次修訂的編寫組成員包括：山東科技大學的劉傳璽、袁照平、程麗平、劉瑞國、姜海燕，淮海工學院的畢訓銀，山東農業大學的婁偉。主編為劉傳璽、袁照平、程麗平，參編為劉瑞國、畢訓銀、婁偉、姜海燕。其中，劉傳璽編寫了第2章，袁照平編寫了第3章，程麗平編寫了第6章，劉瑞國編寫了第5章，畢訓銀編寫了第4章，婁偉編寫了第7章，姜海燕編寫了第1章及附錄部分。全書由劉傳璽負責統稿，袁照平負責審校並和姜海燕共同負責制作電子課件。

在本書的修訂和出版過程中，得到了許多兄弟院校、相關企業及其技術專家的大力支持和幫助，也得到了機械工業出版社有關專家的指導和支持，在此表示真摯的謝意。同時，對本書參考文獻中的有關作者致以誠摯的感謝。

由於編者水平所限，書中錯誤及不妥之處在所難免，懇請廣大讀者提出寶貴意見。

編者2015年6月第2版前言檢測技術作為信息學科的一個重要分支，與計算機技術、自動控制技術等一起構成了信息技術的完整學科。以傳感器為核心的檢測繫統就像神經和感官一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認識自然、改造自然的有利工具，廣泛地應用於工業、農業、國防和科研等領域。自動檢測技術已成為高校大部分工科專業學生的必修專業基礎課。

本書第1版自2008年1月出版以來，得到了廣大同行、專家和讀者的支持及充分肯定，並於2010年被中國煤炭教育協會評選為“**屆煤炭高等教育優秀教材二等獎”。該書出版三年來，編寫組成員在廣泛聽取同行、專家及廣大讀者意見和建議的同時，也對該課的教改進行了深入的研究。特別是山東科技大學於2010年承擔了山東省省級教改項目《應用技術主導型自動化本科專業教學改革與實踐》後，課題組將該專業的主干課程之一《自動檢測技術》的教改作為這項省級教改項目的子課題，進行了廣泛的調研和深入的分析論證，並對現行使用的《自動檢測技術》教材提出了再版的修訂方案：一，在結構體繫保持原有總體框架及特色的前提下將部分內容重新歸類，對排列順序作適當調整；二，在內容安排上作適當增加與刪減；三，將應用舉例部分更新為更貼近當前生產、生活中工程應用的新技術實例。

在第2版編寫中，對第1版內容作了較大篇幅的充實、修訂與調整，主要修改變動的內容是：第1章中增加了檢測繫統的動態特性分析；第2章中增加了常用流量計一節內容；對原第4章信號的轉換與調理進行擴充後調整為第4章信號的轉換與調理和第5章傳感器與微機接口及繫統信號輸出兩章內容；將原第8章檢測技術的發展方向與第9章虛擬儀器繫統的應用合並為第6章現場總線與虛擬儀器；將原第5章檢測繫統中的抗干擾技術合並到第7章自動檢測繫統的設計；將原第6章自動檢測技術應用舉例更新調整為第8章工程應用典型產品與繫統簡介。

修訂後的第2版全書共8章，第1章：檢測技術的基礎知識；第2章：傳統傳感器；第3章：新型傳感器；第4章：信號的轉換與調理；第5章：傳感器與微機接口及繫統信號輸出；第6章：現場總線與虛擬儀器；第7章：自動檢測繫統的設計；第8章：工程應用典型產品與繫統簡介。每章後面都附有習題與思考題。

本次修訂對編寫成員也進行了充實和重新分工，由山東科技大學劉傳璽、王以忠、袁照平任主編，王進野、程麗平、胡新顏、朱蕾任副主編。其中劉傳璽編寫了第2章，王以忠編寫了第1、4章，袁照平編寫了第7章，王進野編寫了第8章，程麗平編寫了第6章，胡新顏編寫了第5章，朱蕾編寫了第3章。全書由劉傳璽統稿，袁照平負責校對並和朱蕾制作了電子課件。

本書由山東力創科技公司的郝振剛教授擔任主審，郝教授對本書的總體結構和內容構成進行了全面審閱，特別對工程應用方面的內容提出了許多寶貴的修改建議，在此表示衷心的感謝。

本書在編寫和出版過程中得到了山東力創科技有限公司、翰司緯儀表公司、山東省尤洛卡自動化裝備股份有限公司等企業及其技術專家的大力支持和幫助，也得到了機械工業出版社有關專家的指導和支持，在此表示真摯的謝意。同時，對本書參考文獻中的有關作者致以誠摯的感謝。

由於編者水平所限，書中錯誤及不妥之處在所難免，懇請廣大讀者提出寶貴意見。

編者2011年8月第1版前言隨著我國經濟的飛速發展和教育改革的不斷深化，教育結構向著適應經濟發展的方向不斷調整。在這一調整過程中，應用型本科作為普通高等教育的一個單獨的類型被劃分出來，隨之而來的是應用型本科教學中教材建設問題。本書就是針對應用型本科而編寫的一部教材。

自動檢測技術是整個自動化技術中的重要基礎，是一門理論與實踐結合十分密切的技術基礎課程，在整個自動化技術學科體繫中占有非常重要的地位。檢測技術是科學實驗和工業生產活動中對信息進行獲取、傳遞、處理的一繫列技術的總稱。檢測的基本任務就是獲取有用的信息，通過借助專門的儀器、設備，設計合理的實驗方法以及進行必要的信號分析與數據處理，從而獲得與被測對像有關的信息，*後將其結果提供顯示或輸入其他信息處理裝置、控制繫統。本課程主要是培養學生綜合運用檢測技術的基本理論和知識來分析和解決工程實際問題的能力。

本書共9章，第1章：檢測技術的基本知識；第2章：傳統傳感器，包括傳感器基礎知識、電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器、熱電式傳感器；第3章：新型傳感器，包括氣敏和濕敏傳感器、霍爾傳感器、感應同步器、磁柵式傳感器、熱電型紅外線傳感器、光電式傳感器、光纖傳感器、圖像傳感器、傳感器的智能化與微型化等內容；第4章：檢測繫統中信號的轉換與調理；第5章：檢測繫統中的抗干擾技術；第6章：自動檢測技術應用舉例；第7章：自動檢測繫統的設計；第8章：自動檢測技術的發展方向；第9章：虛擬儀器繫統的應用。每章均附有習題和思考題。

本書由山東科技大學劉傳璽、袁照平任主編，參加編寫的有王進野、胡新顏、朱蕾。其中第1、2、3章由劉傳璽編寫，第4章由袁照平、王進野合編，第5章由王進野編寫，第6章由胡新顏、朱蕾合編，第7、8章由袁照平編寫，第9章由胡新顏編寫。全書由劉傳璽負責統稿。袁照平、朱蕾負責電子課件的制作。

在本書編寫的過程中，參考了一些相關教材和文獻資料，在此向所有參考文獻的作者表示衷心的感謝。同時得到山東科技大學有關部門的領導和同志們的支持與幫助，在此一並表示感謝。本書的出版得到了機械工業出版社有關專家的指導和支持，在此也表示誠摯的謝意。

本書編寫的過程中，力求做到體繫結構完整，內容豐富精煉，突出實用性與先進性，敘述方法由淺入深。本書可作為高等院校電氣自動化、電子信息工程、機電一體化技術、測控技術與儀表等專業的教材，也可作為機電類其他相關專業學生的教材或參考書。

編者2007年8月

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