1、书书书全国高等职业教育工业生产自动化技术系列规划教材自动检测与转换技术(第 3 版)苏家健主编徐文文张磊副主编内 容 简 介本书主要介绍了常用传感器的工作原理、基本结构及相应的测量电路，并介绍了大量的应用实例。在取材上，强调理论够用、实用性和先进性，突出基本技能的培养，加强了实验的内容。本书内容主要包括:检测技术的一般概念和测量方法、误差分析;电阻式、变磁阻式、电容式、热电式、霍尔式、光电式及压电式等常用传感器;新型的光纤传感器;数字式传感器、智能传感器和过程控制参数检测及检测装置的信号处理技术。本次修订后，既保持原教材的特色、精选理论教学内容，适用够用，又重点突出，各章增加例题、习题和习题解
2、答，以便更方便、更好地为教学服务。本书可作为高职高专工业生产自动化技术、电气自动化技术、应用电子技术、机电一体化技术、计算机控制技术及相近专业的教材，也可作为相关专业技术人员的参考书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目(CIP)数据自动检测与转换技术/苏家健主编 3 版 北京:电子工业出版社，2014.4全国高等职业教育工业生产自动化技术系列规划教材ISBN 978-7-121-22714-1 自 苏 自动检测 高等职业教育 教材 传感器 高等职业教育 教材 TP274 TP212中国版本图书馆 CIP 数据核字(2014)第 056221
3、 号策划编辑:王昭松责任编辑:郝黎明印刷:装订:出版发行:电子工业出版社北京市海淀区万寿路 173 信箱邮编 100036开本:787 1 0921/16印张:18.75字数:480 千字印次:2014 年 4 月第 1 次印刷定价:38.00 元凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话:(010)88254888。质量投诉请发邮件至 zlts ，盗版侵权举报请发邮件至 dbqq 。服务热线:(010)88258888。三河市鑫金马印装有限公司三河市鑫金马印装有限公司第 3 版前言本书是在“淡化理论，够用为度，培养技能，重在运用，能
4、力本位”的教学改革的指导思想下，对前 2 版的不足之处进行修改的情况下编写而成的。本书第 3 版在保持第 2 版的基本结构、基本内容不变的前提下，跟踪自动检测和传感器的新发展、新动向、新技术，对全书的内容做了调整和补充，使本书第 3 版内容更加翔实，编排更加合理，实例更加丰富，更有利于教学的组织及学生的自学阅读。本书针对高职的特点，以岗位核心能力为目标，精选内容，力图使学生通过对本课程的学习，能掌握生产一线技术人员和运行人员必须具备的传感器和检测技术的基本知识和应用、操作技能。本书于 2013 年被上海市教委列为高职市级精品课程，并建立了相应的网站，网址是www.aurora-。本书的主要特点
5、如下。(1)更加注重理论适度够用，注重实例介绍，压缩大量的理论推导，突出教材的实用性。(2)增加传感器的应用实例，特别是日常生活中的应用。(3)在取材方面，既考虑了传感器和检测技术的数字化发展趋势和新技术的应用，又考虑高职学生的学习基础和特点，使本书既有一定的深度，又有一定的广度。本书各章具有一定的独立性，在教学中，教师可以根据专业的方向和特点选用不同的章节。本书参考学时为 48 80 学时。其他有关专业(如教控、汽车等专业)可根据需要选用不同的章节，安排课时。本书共有 14 章。第 1 章介绍检测技术的基本知识，第 2 8 章介绍各种常用的传感器，如电阻应变片、热电阻、气敏电阻、湿敏电阻、电
6、感式、电容式、热电偶、压电式、光电式各种传感器，第 9 章介绍光纤传感器，第 10 章介绍过程参数的控制，第 11 章介绍检测装置的信号处理及接口技术，第 12 章介绍自动检测技术的综合应用，第 13 章介绍数字式传感器技术，第 14 章介绍自动检测技术的新发展。本书由上海震旦职业学院苏家健任主编，上海震旦职业学院徐文文、上海不二越精密轴承有限公司张磊任副主编。其中，苏家健编写了第 1、5、7、8 章并统稿，徐文文编写了第 2、3、4、6、9、10、11章及附录 A，张磊编写了第 12、13、14 章。本书可作为高职高专工业生产自动化技术、电气自动化技术、应用电子技术、机电一体化技术、计算机控
7、制技术及相近专业的教材，也可作为相关专业技术人员的参考书。本书在编写过程中，参阅了许多专家的著作、论文和教材，还得到电子工业出版社和同行的大力支持，在此表示衷心的感谢。由于编者的水平有限，对于在本版中存在的错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。编者2014 年 1 月目录第 1 章检测技术的基础知识11.1测量的基本概念11.1.1测量11.1.2测量方法11.2测量误差及其分类31.2.1测量误差及其表示方法31.2.2测量误差的分类51.3测量误差的分析与处理61.3.1随机误差的统计特性61.3.2粗大误差91.3.3系统误差91.3.4直接测量数据的误差分析101.4传感器及其基本特性
8、121.4.1传感器的定义及组成121.4.2传感器的分类131.4.3传感器的基本特性151.4.4传感器技术的发展趋势191.5弹性敏感元件201.5.1弹性敏感材料的弹性特性201.5.2弹性敏感元件的材料及其基本要求211.5.3弹性敏感元件的变换原理21小结25思考与练习26第 2 章电阻式传感器282.1电位器式传感器282.1.1线性电位器282.1.2电位器式传感器的应用302.2电阻应变式传感器312.2.1电阻应变片的种类与结构312.2.2电阻的应变效应322.2.3应变片测试原理332.2.4测量电路342.3电阻应变式传感器的应用372.4压阻式传感器412.4.1压
9、阻效应与压阻系数412.4.2测量原理412.4.3温度补偿422.4.4压阻式传感器的应用422.5气敏电阻传感器432.6湿敏电阻传感器46小结49思考与练习50第 3 章变磁阻式传感器513.1自感式传感器513.1.1基本自感式传感器513.1.2差动变间隙式传感器523.1.3螺管型自感式传感器533.1.4测量电路533.2变压器式传感器553.2.1螺线管式差动变压器563.2.2测量电路573.3电涡流式传感器603.3.1电涡流式传感器的工作原理603.3.2电涡流式传感器种类603.3.3测量电路623.4变磁阻式传感器的应用643.4.1自感式传感器的应用643.4.2变
10、压器式传感器的应用653.4.3电涡流式传感器的应用65小结67思考与练习67第 4 章电容式传感器694.1电容式传感器的工作原理694.1.1变面积式电容传感器694.1.2变间隙式电容传感器714.1.3变介电常数式电容传感器734.2测量电路764.2.1调幅型电路764.2.2差动脉冲宽度调制电路774.2.3调频型电路794.3电容式传感器的应用79小结81思考与练习81第 5 章热电偶传感器835.1热电偶工作原理和基本定律835.1.1热电偶工作原理835.1.2热电偶的基本定律855.2热电偶的材料、结构及种类865.2.1热电偶材料865.2.2热电偶结构875.2.3热电
11、偶种类及分度表885.3热电偶的冷端补偿915.4热电偶测温线路945.5热电阻955.5.1金属热电阻955.5.2半导体热敏电阻995.5.3集成温度传感器99小结104思考与练习104第 6 章光电式传感器1066.1光电效应及光电器件1066.1.1光电效应1066.1.2光电管1066.1.3光敏电阻1076.1.4光敏晶体管1096.1.5光电池1116.2红外传感器1126.2.1红外辐射1136.2.2红外探测器1136.3光电式传感器应用举例1146.3.1光敏电阻传感器的应用1146.3.2光敏晶体管的应用1156.3.3光电池的应用1166.3.4红外测温仪1176.4光
12、电开关和光电断续器1186.4.1光电开关1186.4.2光电断续器1196.5CCD 图像传感器及应用1206.5.1CCD 图像传感器的工作原理1206.5.2CCD 图像传感器的分类1216.5.3CCD 图像传感器的应用123小结123思考与练习124第 7 章霍尔传感器1257.1霍尔元件工作原理1257.2霍尔元件的基本结构和主要特性参数1267.2.1基本结构1267.2.2主要特性参数1277.3霍尔元件的测量电路及补偿1287.3.1基本测量电路1287.3.2温度误差的补偿1287.3.3不等位电势的补偿1307.4霍尔集成电路1317.5霍尔传感器的应用132小结134思
13、考与练习135第 8 章压电式传感器1368.1压电效应1368.1.1石英晶体的压电效应1368.1.2石英晶体的类型1388.1.3压电陶瓷的压电效应1388.1.4压电陶瓷的类型1398.2压电材料1398.3压电式传感器测量电路1398.3.1压电器件的串联与并联1398.3.2压电式传感器的等效电路1408.3.3压电式传感器的测量电路1408.4压电式传感器应用举例142小结145思考与练习146第 9 章光纤传感器1479.1光纤传感器的原理、结构及种类1479.1.1光纤传感器的原理1479.1.2光纤的结构1489.1.3光纤的种类1489.2光的传输原理1499.2.1光的
14、全反射定律1499.2.2光纤的传光原理1509.3光纤传感器的类型1509.3.1光纤传感器的分类1509.3.2功能型和非功能型光纤传感器1519.3.3光纤传感器的主要部件1529.4功能型光纤传感器1529.4.1相位调制型光纤传感器1529.4.2光强调制型光纤传感器1549.5非功能型光纤传感器1559.5.1遮断光路的光强调制型光纤传感器1559.5.2改变光纤相对位置的光强调制型光纤传感器1569.6光纤传感器的应用1579.6.1光纤微位移测量传感器1579.6.2光纤流量传感器1589.6.3光纤图像传感器159小结160思考与练习160第 10 章过程参数的控制16110
15、.1压力测量16110.1.1弹簧管压力表16210.1.2压力、差压变送器的基本原理16310.2液位测量16410.2.1浮力式液位仪表16510.2.2光纤液位计16610.2.3静压式液位计16810.2.4电阻式液位计17110.3流量测量17210.3.1容积式流量传感器17310.3.2差压式流量传感器17510.3.3速度式流量传感器18310.3.4流体阻力式流量传感器190小结194思考与练习194第 11 章检测装置的信号处理及接口技术19611.1信号的放大与隔离技术19611.1.1运算放大器19611.1.2测量放大器19711.1.3隔离放大器19811.1.4程
16、控测量放大器 PGA20011.2信号变换技术20111.2.10 10mA 的电压/电流变换(V/I 变换)20111.2.24 20mA 的电压/电流变换(V/I 变换)20211.3过程输入通道20211.3.1模拟量输入通道20211.3.2A/D 转换器及其与单片机的接口20311.4信号的非线性补偿技术20711.4.1线性化处理方法20711.4.2利用微机进行非线性化处理210小结212思考与练习213第 12 章自动检测技术的综合应用21412.1传感器的选用原则21412.2综合应用举例21512.2.1高炉炼铁自动检测与控制21512.2.2蒸馏塔自动检测与控制21912.2.3传感器在汽车中的应用22012.2.4传感器在空气污染监测中的应用22612.2.5IC 卡智能水表的应用22712.2.6传感器在全自动洗衣机中的应用22912.2.7传感器在电冰箱中的应用22912.2.8传感器在空调器中的应用23112.2.9传感器在厨具中的应用23212.2.10传感器在燃气热水器中的应用23312.2.11传感器在家用吸尘器中的应用23412.2.12家用电器中
