本書包括自動檢測技術的基礎知識、傳感器原理與應用、過程檢測儀表和自動檢測中的共性技術及新進展四個部分的內容。第一部分介紹傳感器與檢測技術的基本概念、測量誤差與數據處理以及傳感器的靜動態特性和標定方法。第二部分介紹電阻式傳感器、變電抗式傳感器、光電式傳感器和電動勢式傳感器的工作原理與應用。第三部分介紹溫度檢測、流量檢測、物位檢測和成分檢測。第四部分介紹誤差修正技術、MEMS技術與微型傳感器、虛擬儀器、無線傳感器網絡、多傳感器數據融合和軟測量技術。本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、2009年普通高等教育國家精品教材和“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材，可以作為自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器等專業本科生的教材，也可供相關領域的工程技術人員參考。

徐科軍，教授，近十幾年來主持完成和在研國家自然科學基金5項，主持完成和在研“863”計劃3項，主持完成省部級項目多項。

第1章 緒論
1．1 自動檢測技術概述
1．1．1 自動檢測技術的重要性
1．1．2 自動檢測繫統的組成
1．1．3 自動檢測技術的發展趨勢
1．2 傳感器概述
1．2．1 傳感器的定義
1．2．2 傳感器的組成
1．2．3 傳感器的分類
1．3 測量誤差與數據處理
1．3．1 測量誤差的概念和分類
1．3．2 精度
1．3．3 測量誤差的表示方法
1．3．4 隨機誤差
1．3．5 繫統誤差
1．3．6 粗大誤差
1．3．7 測量不確定度
1．3．8 數據處理的基本方法
1．4 傳感器的一般特性
1．4．1 傳感器的靜態特性
1．4．2 傳感器的動態特性
1．5 傳感器的標定和校準
1．5．1 傳感器的靜態標定
1．5．2 傳感器的動態標定
思考題與習題1
第2章 電阻式傳感器原理與應用
2．1 應變式傳感器
2．1．1 金屬電阻應變片的
工作原理
2．1．2 電阻應變片的特性
2．1．3 電阻應變片的測量電路
2．1．4 電阻應變式傳感器的應用
2．2 壓阻式傳感器
2．2．1 半導體的壓阻效應
2．2．2 體型半導體電阻應變片
2．2．3 擴散型壓阻式壓力傳感器
2．2．4 壓阻式加速度傳感器
2．2．5 測量橋路及溫度補償
思考題與習題2
第3章 變電抗式傳感器原理與應用
3．1 自感式傳感器
3．1．1 工作原理
3．1．2 變氣隙式自感傳感器
3．1．3 變面積式自感傳感器
3．1．4 螺線管式自感傳感器
3．1．5 自感式傳感器測量電路
3．1．6 自感式傳感器應用舉例
3．2 差動變壓器
3．2．1 變隙式差動變壓器
3．2．2 螺線管式差動變壓器
3．2．3 差動變壓器應用
3．3 電渦流式傳感器
3．3．1 電渦流式傳感器的工作原理
3．3．2 電渦流式傳感器的類型
3．3．3 電渦流式傳感器的應用
3．4 電容式傳感器
3．4．1 電容傳感器的工作原理
3．4．2 電容傳感器的主要性能
3．4．3 電容傳感器的特點和設計要點
3．4．4 電容傳感器等效電路
3．4．5 電容傳感器測量電路
3．4．6 電容傳感器的應用
思考題與習題3
第4章 光電式傳感器原理與應用
4．1 光電效應和光電器件
4．1．1 光電管
4．1．2 光電倍增管
4．1．3 光敏電阻
4．1．4 光敏二極管和光敏晶體管
4．1．5 光電池
4．1．6 光電器件的應用
4．2 光電碼盤
4．2．1 工作原理
4．2．2 碼盤和碼制
4．2．3 二進制碼與循環碼的轉換
4．2．4 光電碼盤的應用
4．3 電荷耦合器件
4．3．1 電荷耦合器件的結構和工作原理
4．3．2 CCD圖像傳感器
4．3．3 圖像傳感器的應用
4．4 光纖傳感器
4．4．1 光導纖維的結構和導光原理
4．4．2 光導纖維的主要參數
4．4．3 光纖傳感器的結構原理
4．4．4 光纖傳感器的分類
4．4．5 光纖傳感器的特點
4．4．6 光纖傳感器的應用
4．5 光柵傳感器
4．5．1 光柵傳感器的結構
4．5．2 莫爾條紋形成的原理
4．5．3 莫爾條紋技術的特點
4．5．4 光柵的光路
4．5．5 辨向原理
4．5．6 細分技術
思考題與習題4
第5章 電動勢式傳感器原理與應用
5．1 磁電式傳感器
5．1．1 磁電式傳感器的工作原理
5．1．2 動圈式磁電傳感器
5．1．3 磁阻式磁電傳感器
5．1．4 磁電式傳感器的動態特性
5．2 霍爾傳感器
5．2．1 霍爾傳感器的工作原理
5．2．2 件的結構和基本電路
5．2．3 件的主要特性參數
5．2．4 件的誤差及補償
5．2．5 霍爾式傳感器的應用
5．3 壓電式傳感器
5．3．1 壓電式傳感器的工作原理
5．3．2 件的等效電路及信號測量電路
5．3．3 壓電式傳感器的應用
思考題與習題5
第6章 溫度檢測
6．1 概述
6．1．1 溫度的基本概念和測量方法
6．1．2 溫標
6．2 熱電阻式傳感器
6．2．1 金屬熱電阻
6．2．2 半導體熱敏電阻
6．2．3 熱電阻式傳感器的應用
6．3 熱電偶傳感器
6．3．1 熱電偶測溫原理
6．3．2 熱電偶的基本定律
6．3．3 熱電偶的冷端處理和補償
6．3．4 標準化熱電偶
6．3．5 非標準化熱電偶
6．3．6 熱電偶結構形式
6．3．7 熱電偶安裝注意事項
6．3．8 熱電偶非線性補償與應用
6．4 非接觸式測溫
6．4．1 熱輻射基本定理
6．4．2 光學高溫計
6．4．3 光電高溫計
6．4．4 輻射溫度計
6．4．5 比色溫度計
思考題與習題6
第7章 流量檢測
7．1 流量的基本概念
7．1．1 流量測量的基本概念
7．1．2 流量檢測的方法和分類
7．2 差壓式流量計
7．2．1 差壓式流量計組成及測量原理
7．2．2 節流裝置
7．2．3 安裝注意事項
7．3 電磁流量計
7．3．1 電磁流量計結構與原理
7．3．2 選用與安裝注意事項
7．4 渦輪流量計
7．4．1 結構和工作原理
7．4．2 特點和應用
7．4．3 安裝注意事項
7．5 渦街流量計
7．5．1 工作原理與結構
7．5．2 安裝使用注意事項
7．6 超聲流量計
7．6．1 工作原理及組成
7．6．2 選用與安裝注意事項
7．7 質量流量計
7．7．1 直接式質量流量計
7．7．2 間接式質量流量計
思考題與習題7
第8章 物位檢測
8．1 概述
8．1．1 物位檢測的基本概念
8．1．2 物位計分類
8．2 超聲波物位計
8．2．1 概述
8．2．2 連續式超聲波物位計
8．2．3 超聲波物位開關
8．2．4 超聲波檢測液-液相界面
8．3 雷達物位計
8．3．1 雷達物位計分類
8．3．2 導波式雷達物位計
思考題與習題8
第9章 成分檢測
9．1 概述
9．1．1 成分分析儀器簡介
9．1．2 成分分析儀器的分類
9．1．3 成分分析儀器的組成
9．1．4 成分分析儀器的主要性能指標
9．2 熱導式氣體分析儀
9．2．1 基本原理
9．2．2 熱導池(檢測器)
9．2．3 測量電路
9．2．4 熱導式氣體分析儀的應用
9．3 氧化鋯氧量分析儀
9．3．1 工作原理
9．3．2 氧化鋯探頭
9．3．3 氧化鋯氧量分析儀的應用
9．4 紅外線氣體分析儀
9．4．1 測量原理
9．4．2 紅外線氣體分析儀結構
9．4．3 紅外線分析儀的應用
9．5 氣相色譜儀
9．5．1 色譜分析方法的由來
9．5．2 氣相色譜法的分離原理
9．5．3 定性分析和定量分析
9．5．4 工業氣相色譜儀的基本組成
9．5．5 氣相色譜儀的新發展
思考題與習題9
第10章 自動檢測的共性技術及新發展
10．1 誤差修正技術
10．1．1 繫統誤差的數字修正方法
10．1．2 隨機誤差的數字濾波方法
10．1．3 動態補償方法與實現
10．2 MEMS技術與微型傳感器
10．2．1 MEMS技術
10．2．2 微型傳感器
10．3 虛擬儀器
10．3．1 定義和特點
10．3．2 產生和分類
10．3．3 體繫結構
10．4 無線傳感器網絡
10．4．1 定義和組成
10．4．2 特點和局限
10．4．3 路由協議
10．4．4 傳感器的應用
10．5 多傳感器數據融合
10．5．1 基本概念
10．5．2 融合方法
10．5．3 應用舉例
10．6 軟測量技術
10．6．1 輔助變量的選取
10．6．2 測量數據的處理
10．6．3 軟測量模型的建立
10．6．4 軟儀表的在線校正
10．6．5 軟測量的工業應用
思考題與習題10
附錄A 常用鉑銠10-鉑熱電偶（S型）E（t）分度表
附錄B 鉑熱電阻(Pt100型)R(t)分度表
參考文獻

第4版前言

在工農業生產、科學研究、國防建設和日常生活中，人們需要測量外部世界的一些非電量，例如，位移、速度、加速度、力、力矩、溫度、壓力、流量和成分等，以便及時、準確地獲得信息，這就必須合理選擇和善於應用各種傳感器和檢測儀表。對於電氣信息類專業和自動化類專業，信息是基礎，而傳感器是獲取信息的器件；控制是核心，而自動檢測是實現控制的前提和條件；立足於繫統，而檢測繫統是繫統的反饋環節。在過程控制中，需要檢測溫度、壓力、物位、流量和成分；在運動控制中，需要檢測位置、轉速和力矩；所以，有“無傳感器，就無控制”之說。本書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、2009年普通高等教育國家精品教材和“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材，是作者在多年從事傳感器及儀器儀表教學和科學研究的基礎上編寫的。本書在講清基本概念、基本理論的基礎上，強調工程的概念，從工程的角度出發來編寫教材，而不僅僅作為知識點的介紹，同時注重近年來本領域理論和技術的發展，根據本科教學的需要，有選擇性地將部分新方法和新技術編入本教材中。

全書內容分為四個部分。第一部分介紹自動檢測技術的基本知識，包括測量誤差和數據處理的基本知識、傳感器靜動態特性及標定知識；第二部分繫統地介紹各種傳感器的原理、結構和應用，目的在於培養學生使用各類傳感器的能力；第三部分介紹傳感器在工程檢測中的應用，將傳感器和工程檢測方面的知識有機地結合起來，以溫度檢測、流量檢測、物位檢測和成分檢測為例，使學生能夠進一步應用傳感器方面的知識去解決工程檢測中的具體問題；第四部分介紹自動檢測中的共性技術和新發展。

本書由合肥工業大學徐科軍擔任主編，浙江大學寧波理工學院馬修水、太原理工大學李曉林、內蒙古科技大學李文濤和天津理工大學李蓮擔任副主編。馬修水編寫1.1～1.3節、3.1～3.2節、3.4節和第9章；李曉林編寫第5章、6.3節、7.1～7.3節和8.2節、7.5～7.7節；李文濤編寫1.4～1.5節、第2章、6.2節和10.2節；李蓮編寫3.3節和第4章；徐科軍編寫6.1節、6.4節，7.4節、8.1節、8.3節、10.1節和10.3～10.6節。全書由合肥工業大學徐科軍統稿。

本書的第1版作為“新編電氣與電子信息類本科規劃教材”之一於2004年出版。天津大學檢測技術與自動化裝置國家重點學科帶頭人、博士生導師王化祥教授擔任主審。王化祥教授仔細審閱了書稿，並提出了許多寶貴的指導意見。在第1版編寫中，合肥工業大學陳榮保副教授和王文博講師以及安徽大學孫偉副教授對本書提出了許多好的建議。本書第1版和第2版出版後，被國內很多高校選作教材，使用情況及效果良好，受到同行和專家好評。為了適應傳感器與檢測技術發展形勢的需要，以及適應新形勢下本科教育的需求，我們對第2版進行了修訂，從有利於學生繫統地掌握傳感器與檢測技術的理論知識和提高實際動手能力出發，較大篇幅地修改了“電荷耦合器件”、“熱電偶傳感器”、“超聲流量計”、“質量流量計”部分，使其內容更加準確和更容易理解；刪除了“壓磁傳感器”和“磁性氧量分析儀”部分；增加了“測量不確定度”；將“變阻抗式傳感器”改為“變電抗式傳感器”，考慮到電渦流傳感器也是基於變互感原理的，所以，將電渦流傳感器放在電感式傳感器後面介紹。在第2版的修訂中，合肥工業大學魯照權教授和內蒙古科技大學楊立清副教授提出了許多寶貴的建議和意見。在此次修訂中，修改了1.5.2節傳感器的動態標定部分(李文濤執筆)；修改了3.4.6節電容傳感器的應用（馬修水執筆）；修改了5.1節磁電式傳感器和5.3節壓電式傳感器的部分圖(李曉林執筆)；在7.3節電磁流量計中，增加了當前應用廣泛的矩形波勵磁方式和信號處理方法的介紹(徐科軍執筆)，以反映當前檢測技術的發展；在7.6節超聲流量計中，修改了流量方程式(徐科軍執筆)，給出了兩種流速計算公式，不僅適用於液體超聲流量計，而且適用於氣體超聲流量計；在7.7.1節直接式質量流量計部分，調整和補充了科裡奧利質量流量計的介紹(徐科軍執筆)，以便老師講授和學生自學；增加了第8章物位檢測(徐科軍和李曉林執筆)，使本教材較為完整地介紹了流程工業五大被測量(溫度、壓力、流量、物位和成分)的檢測技術；修改了原8.4.2節中紅外線氣體分析儀結構圖(徐科軍執筆)；修改了原10.2節中微型氧傳感器部分(李文濤執筆)；增加了每章的思考題與習題(徐科軍、馬修水和李曉林執筆)，以彌補有些章節題目數量偏少和有些章節定性題目偏多的不足。

在本書編寫的過程中，參閱了許多專家的教材、著作和論文，還得到國內外有關企業和同行的支持，在此一並表示衷心的感謝。

本書提供配套的電子課件，可登錄電子工業出版社的華信教育資源網：www.hxedu.com.cn，注冊後免費下載；本書提供配套的，由徐科軍和楊雙龍講授，可登錄華信教育資源網：www.hxedu.com.cn下載或掃二維碼觀看。

對於本版中存在的錯誤和不妥之處，繼續懇請廣大讀者批評指正。

編者

2016年3月