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绪论1

0.1 现代感测技术的地位和作用1

0.2 传感器与敏感器2

0.3 检测仪表与系统的组成原理3

0.4 本课程的研究内容及性质4

思考题与习题4

第1章 电流、电压和功率的测量6

1.1 电流的测量6

1.1.1 电流表直接测量法6

1.1.2 电流-电压转换法9

1.1.3 电流-频率转换法10

1.1.4 电流-磁场转换法11

1.1.5 电流互感器法11

1.2 电压的测量12

1.2.1 直流电压的测量12

1.2.2 交流电压的测量15

1.3 功率的测量18

1.3.1 用电动系功率表测量功率18

1.3.2 用时分割乘法器测量功率21

1.4 基于直流电压测量的检测仪表22

1.4.1 基于直流电压模拟测量的检测仪表22

1.4.2 基于直流电压数字测量的检测仪表23

思考题与习题26

第2章 频率、时间和相位的测量27

2.1 频率的测量27

2.1.1 频率的模拟测量27

2.1.2 频率（周期）的数字测量29

2.2 时间间隔的数字测量32

2.2.1 测量原理32

2.2.2 测量误差与测量范围33

2.3 相位差的数字测量33

2.3.1 相位-电压转换法33

2.3.2 相位-时间转换法34

2.4 基于频率时间计数的检测仪表35

2.4.1 频率计数式检测仪表35

2.4.2 时间计数式检测仪表36

思考题与习题37

第3章 阻抗（电阻、电容、电感）的测量38

3.1 电桥法38

3.1.1 惠斯顿电桥38

3.1.2 平衡电桥法39

3.1.3 不平衡电桥法40

3.2 阻抗-电压转换法44

3.2.1 欧姆法（恒流法）44

3.2.2 比例运算法45

3.2.3 差动脉冲调宽法46

3.3 阻抗-频率转换法47

3.3.1 调频法47

3.3.2 积分法48

3.4 阻抗-数字转换法49

3.4.1 电阻-数字转换法49

3.4.2 电感、电容-数字转换法51

思考题与习题52

第4章 阻抗型传感器53

4.1 电阻式传感器53

4.1.1 电位器式传感器53

4.1.2 应变式传感器与压阻式传感器54

4.1.3 热电阻与热敏电阻61

4.1.4 气敏电阻64

4.1.5 湿敏电阻65

4.2 电容式传感器68

4.2.1 基本原理与结构类型68

4.2.2 输出特性69

4.2.3 等效电路分析70

4.2.4 测量电路选择71

4.3 电感式传感器71

4.3.1 自感式传感器72

4.3.2 互感式传感器76

4.3.3 压磁式传感器79

4.3.4 电涡流式传感器81

思考题与习题84

第5章 电压型传感器85

5.1 磁电式传感器85

5.1.1 基本原理与组成85

5.1.2 结构类型85

5.1.3 测量电路86

5.2 压电式传感器87

5.2.1 压电效应及其表达式87

5.2.2 压电材料89

5.2.3 压电元件91

5.2.4 测量电路93

5.3 热电偶传感器95

5.3.1 热电效应95

5.3.2 热电偶的材料、型号及结构97

5.3.3 冷端恒温式热电偶测温电路99

5.3.4 冷端补偿式热电偶测温电路101

5.4 霍尔传感器102

5.4.1 霍尔效应102

5.4.2 霍尔传感器组成与基本特性103

5.4.3 霍尔传感器的应用105

5.4.4 测量误差及其补偿办法107

思考题与习题109

第6章 光电式传感器111

6.1 普通光电式传感器111

6.1.1 光电效应111

6.1.2 光电管和光电倍增管112

6.1.3 光敏电阻114

6.1.4 光电池116

6.1.5 普通光电式传感器的基本组成与类型120

6.2 光纤传感器122

6.2.1 光导纤维的结构和传光原理123

6.2.2 光纤传感器的基本原理与类型124

6.3 CCD图像传感器126

6.3.1 CCD的工作原理126

6.3.2 CCD图像传感器的结构127

6.3.3 CCD数码照相机129

6.4 激光与红外传感器129

6.4.1 激光传感器129

6.4.2 红外传感器131

思考题与习题133

第7章 半导体传感器134

7.1 半导体管传感器134

7.1.1 磁敏管134

7.1.2 气敏管138

7.1.3 湿敏管139

7.1.4 光敏管139

7.1.5 温敏管142

7.2 半导体集成传感器144

7.2.1 集成温度传感器144

7.2.2 集成霍尔传感器145

7.2.3 湿度、压力、加速度集成传感器146

思考题与习题147

第8章 数字式传感器148

8.1 编码器148

8.1.1 直接编码器148

8.1.2 增量编码器151

8.2 光栅与磁栅152

8.2.1 光栅152

8.2.2 磁栅156

8.3 感应同步器159

8.3.1 感应同步器的类型与结构159

8.3.2 感应同步器的工作原理161

8.4 频率式传感器164

8.4.1 振弦式传感器164

8.4.2 振筒式传感器166

思考题与习题168

第9章 波式和射线式传感器169

9.1 超声波传感器169

9.1.1 超声波及其性质169

9.1.2 超声波传感器的结构169

9.1.3 超声波检测方法169

9.2 声表面波传感器170

9.2.1 叉指换能器的基本结构170

9.2.2 声表面波传感器的基本原理171

9.2.3 声表面波传感器的实例172

9.3 微波传感器172

9.3.1 微波的基本知识简介172

9.3.2 微波传感器的类型和特点173

9.4 核辐射传感器174

9.4.1 核辐射检测的物理基础174

9.4.2 核辐射传感器175

思考题与习题176

第10章 几何量电测法177

10.1 位移电测法177

10.1.1 位移电测法的分类177

10.1.2 位移的间接电测法177

10.1.3 各种位移传感器性能比较179

10.2 倾角电测法181

10.2.1 摆锤式181

10.2.2 液体摆式182

10.2.3 气体摆式183

10.3 厚度电测法183

10.3.1 电感式和电涡流式183

10.3.2 电容式184

10.3.3 核辐射式和超声波式185

10.4 物（液）位电测法186

10.4.1 超声波法186

10.4.2 浮力法187

10.4.3 差压法188

10.4.4 电容法189

思考题与习题189

第11章 机械量电测法190

11.1 转速的电测法190

11.1.1 模拟式电测法190

11.1.2 计数式电测法191

11.2 振动的电测法195

11.2.1 相对振动传感器与绝对振动敏感器195

11.2.2 绝对振动电测法198

11.2.3 振动加速度传感器实例202

11.2.4 振动加速度电测系统分析204

11.3 力与荷重的电测法205

11.3.1 力敏感器205

11.3.2 力的间接电测法207

11.3.3 荷重传感器与电子秤208

11.3.4 各类型力传感器的比较209

11.4 力矩的电测法209

11.4.1 扭轴（扭矩敏感器）210

11.4.2 力矩的扭轴式电测法210

思考题与习题213

第12章 热工量电测法214

12.1 压力和差压的电测法214

12.1.1 压力的概念、单位和测量方法214

12.1.2 压力敏感器215

12.1.3 压力电测法216

12.1.4 差压电测法220

12.2 温度的电测法221

12.2.1 温度的概念、单位和测量方法221

12.2.2 接触式测温法222

12.2.3 接触式测温电路实例222

12.2.4 非接触式测温法227

12.3 流量的电测法229

12.3.1 流量的概念229

12.3.2 流量-转速转换法229

12.3.3 流量-差压、力、位移转换法231

12.3.4 流量-频率转换法233

12.3.5 流量-温度转换法234

12.3.6 非接触式流量测量法235

思考题与习题237

第13章 成分与含量的电测法238

13.1 水分和湿度电测法238

13.1.1 水分和湿度的定义及表示方法238

13.1.2 固体水分电测法238

13.1.3 气体湿度电测法239

13.2 密度和浓度电测法241

13.2.1 密度电测法241

13.2.2 浓度电测法242

13.3 气体分析与检测244

13.3.1 气体分析244

13.3.2 实用气体检测器247

思考题与习题248

第14章 感测新技术简介249

14.1 微型传感器249

14.1.1 微电子机械系统249

14.1.2 微型传感器249

14.2 智能传感器250

14.2.1 智能传感器的特点250

14.2.2 智能传感器的结构251

14.3 网络传感器253

14.3.1 网络传感器的概念253

14.3.2 网络传感器的发展形式254

14.3.3 物联网传感器技术255

14.4 虚拟仪器和网络化仪器258

14.4.1 虚拟仪器的概念258

14.4.2 虚拟仪器的组成特点259

14.4.3 网络化仪器260

14.5 软测量技术261

14.5.1 软测量技术的概念261

14.5.2 软测量技术的实现方法262

14.5.3 软测量技术应用举例263

14.6 多传感器数据融合264

14.6.1 多传感器数据融合的概念及优点264

14.6.2 基本原理及融合过程264

思考题与习题265

主要参考文献266