項目1傳感器與自動檢測數據處理1

任務1.1認識傳感器1

【任務提出】1

【知識與技能】2

1.1.1傳感器的認識2

1.1.2傳感器的定義及組成3

1.1.3傳感器的分類3

1.1.4傳感器的應用5

【任務實施】6

任務1.2傳感器的特性分析與檢測數據處理7

【任務提出】7

【知識與技能】7

1.2.1傳感器的基本特性7

1.2.2傳感器的標定9

1.2.3檢測繫統的組成9

1.2.4測量方法10

1.2.5測量誤差與分類11

1.2.6傳感器信號處理14

1.2.7傳感器的選擇原則與方法16

【任務實施】17

【課外實訓】17

【知識拓展】18

【項目小結】20

【項目自測】20



項目2力的測量22

任務2.1電阻應變式傳感器測量力22

【任務提出】22

【知識與技能】23

2.1.1應變式傳感器常用彈件23

2.1.2電阻應變片的工作原理24

2.1.3電阻應變片的結構、類型、粘貼25

2.1.4電阻應變片的測量轉換電路27

2.1.5電阻應變片的應用29

【任務實施】31

任務2.2壓電式傳感器測量力33

【任務提出】33

【知識與技能】33

2.2.1壓電傳感器工作原理33

2.2.2壓電材料的分類35

2.2.3壓電式傳感器的測量轉換電路36

2.2.4壓電式傳感器的應用37

【任務實施】40

【課外實訓】40

【知識拓展】41

【項目小結】43

【項目自測】44



項目3速度與位置的測量45

任務3.1電渦流式傳感器定位測量45

【任務提出】45

【知識與技能】46

3.1.1電渦流式傳感器的工作原理46

3.1.2電渦流式傳感器的結構47

3.1.3電渦流式傳感器的測量電路47

3.1.4電渦流式傳感器的應用49

【任務實施】52

任務3.2磁電式傳感器測量轉速53

【任務提出】53

【知識與技能】53

3.2.1磁電傳感器的工作原理53

3.2.2磁電傳感器的測量電路55

3.2.3磁電傳感器的應用55

【任務實施】56

任務3.3霍爾傳感器測量轉速57

【任務提出】57

【知識與技能】57

3.3.件的工作原理58

3.3.件的測量電路60

3.3.3霍爾集成傳感器62

3.3.4霍爾傳感器的應用63

【任務實施】65

任務3.4光電傳感器測量轉速66

【任務提出】66

【知識與技能】66

3.4.1光電效應66

3.4.件67

3.4.3光電傳感器應用71

【任務實施】75

【課外實訓】76

【知識拓展】78

【項目小結】81

【項目自測】82



項目4位移的測量83

任務4.1電感式傳感器測量位移83

【任務提出】83

【知識與技能】83

4.1.1自感式傳感器84

4.1.2互感式傳感器88

4.1.3電感式傳感器的應用90

【任務實施】91

任務4.2光柵傳感器測量位移93

【任務提出】93

【知識與技能】93

4.2.1光柵傳感器的類型93

4.2.2莫爾條紋94

4.2.3光柵傳感器的結構和工作原理95

4.2.4光柵傳感器的應用97

【任務實施】99

任務4.3光電編碼器測量位移100

【任務提出】100

【知識與技能】100

4.3.1增量式編碼器100

4.3.2式編碼器101

4.3.3光電編碼器的應用102

【任務實施】104

【課外實訓】105

【知識拓展】106

【項目小結】107

【項目自測】108



項目5液位測量109

任務5.1電容式傳感器測量液位109

【任務提出】109

【知識與技能】110

5.1.1電容式傳感器的工作原理110

5.1.2電容式傳感器的測量電路114

5.1.3電容式傳感器的誤差分析116

5.1.4電容式傳感器的應用117

【任務實施】120

任務5.2超聲波傳感器測量液位121

【任務提出】121

【知識與技能】121

5.2.1超聲波物理特性121

5.2.2超聲波探頭及耦合技術122

5.2.3超聲波傳感器的應用123

【任務實施】126

【課外實訓】127

【知識拓展】129

【項目小結】131

【項目自測】131



項目6溫度測量132

任務6.1熱電偶測量溫度132

【任務提出】132

【知識與技能】133

6.1.1熱電偶的工作原理133

6.1.2熱電偶的材料及結構134

6.1.3熱電偶的基本定律136

6.1.4熱電偶的溫度補償137

【任務實施】139

任務6.2熱電阻測量溫度140

【任務提出】140

【知識與技能】140

6.2.1熱電阻140

6.2.2熱敏電阻144

【任務實施】147

任務6.3紅外傳感器測量溫度147

【任務提出】147

【知識與技能】148

6.3.1紅外輻射148

6.3.2紅外探測器149

6.3.3紅外傳感器的應用149

【任務實施】151

【課外實訓】151

【知識拓展】152

【項目小結】154

【項目自測】154



項目7化學物質測量155

任務7.1氣體傳感器檢測155

【任務提出】155

【知識與技能】156

7.1.1半導體氣體傳感器156

7.1.2固體電解質式氣體傳感器158

7.1.3接觸燃燒式氣體傳感器158

7.1.4電化學氣體傳感器158

7.1.5氣體傳感器的應用158

【任務實施】161

任務7.2濕度傳感器檢測162

【任務提出】162

【知識與技能】162

7.2.1濕度的表示方法162

7.2.2濕度傳感器的分類163

7.2.3濕度傳感器的應用165

【任務實施】166

【課外實訓】168

【知識拓展】169

【項目小結】170

【項目自測】170



項目8現代檢測技術171

任務8.1壓力信號的智能檢測171

【任務提出】171

【知識與技能】171

8.1.1智能傳感器的概念與結構172

8.1.2智能傳感器的功能與特點172

8.1.3智能傳感器的發展方向173

8.1.4智能傳感器的應用174

【任務實施】175

任務8.2電機電樞的智能檢測176

【任務提出】176

【知識與技能】176

8.2.1虛擬儀器的構成177

8.2.2虛擬儀器的特點179

8.2.3虛擬測試繫統的開發環境179

【任務實施】183

【課外實訓】186

【知識拓展】186

【項目小結】187

【項目自測】187



參考文獻188

隨著社會的發展和科學技術的進步，人們在研究自然現像和規律及生產活動時，需要從外界獲得大量信息，因此信息的獲取、處理和傳輸已經成為信息領域的關鍵技術。要及時正確地獲取這些信息，就必須合理選擇和應用各種傳感器與檢測技術。傳感器與檢測技術是測量技術、半導體技術、計算機技術、信息處理技術、微電子技術、光學、聲學、精密機械、仿生學和材料科學等眾多學科相互交叉的綜合性和高新技術密集型前沿技術之一，是現代新技術革命和信息社會的重要基礎，是自動檢測和自動控制技術不可缺少的重要組成部分。目前，傳感器與檢測技術在工業部門的應用普及率已作為衡量一個國家智能化、數字化、網絡化的重要標志。

本書繫統介紹了傳感器與檢測技術的相關概念、常見傳感器的工作原理與現代檢測技術等，內容深入淺出，既強調傳感器在檢測中的實際應用，又突出新穎性、繫統性、技術性、知識性、實用性和可操作性。通過每個項目中的任務介紹傳感器的類型、結構、特性、原理、技術參數和選用方法，簡化了理論，避免過多的公式推導和電路分析，並結合實例介紹傳感器的應用。同時，教材內容緊跟傳感器與檢測技術的發展，及時將新技術與應用引入教材，配套豐富的微課視頻、動畫及多媒體課件等課程資源，建設有省級職業教育在線精品課程，配套出版有數字教材，便於學校教師和學生根據實際情況選擇使用。本書每個任務設置“學海領航”，以職業素養、科學精神和愛國情懷為主線，為學生提供內涵豐富、感染力強的案例，引領學生了解科技前沿，培養嚴謹務實的工作作風和探索創新的鑽研精神，增強民族自信心和自豪感。

本書的項目1、項目3由張曉娜編寫，項目2、項目4由胡孟謙編寫，項目5由韓開生編寫，項目6由韓鳳起編寫，項目7由張茜編寫，項目8由魯立強（長城汽車股份有限公司）編寫。長城汽車股份有限公司魯立強為本書數字化及信息化提供技術支持，河北中測計量檢測有限公司任貴龍為本書傳感器相關的技術參數及規程提供了資料，中南大學任潤宇參與傳感器及相關電路的設計與校對。同時張鵬躍、劉爽爽、劉曉寅、田寧、薛耀等也參與了本書的編寫，胡孟謙負責數字化資源建設。全書由張曉娜統稿。

由於編者水平所限，書中如有不足之處敬請讀者批評指正，以便修訂時改進。如讀者在使用本書的過程中有意見或建議，懇請向編者提出寶貴意見（編者E-mail：xiaona-zh@163.com）。



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