第1章 传感器与检测技术基础知识 1
1.1 传感器基础知识 1
1.1.1 传感器的组成与分类 1
1.1.2 传感器的基本特性 2
1.2 检测技术基础知识 5
1.2.1 检测系统的组成与功能 5
1.2.2 测量的方法 5
1.2.3 测量误差的分类 6
1.2.4 测量误差的表示方法 7
1.2.5 测量误差的处理 8
1.3 检测系统中的弹性敏感元件 10
1.3.1 弹性敏感元件的基本特性 10
1.3.2 弹性敏感元件的形式及应用范围 11
1.4 传感器的标定、校准与选择 14
1.4.1 传感器的标定与校准 14
1.4.2 传感器的选择 14
本章小结 15
思考题与习题 16
第2章 电阻式传感器 17
2.1 应变式传感器 17
2.1.1 应变式传感器的工作原理 17
2.1.2 应变片的结构类型及特性 18
2.1.3 应变式传感器的测量转换电路 19
2.1.4 应变式传感器的使用注意事项 20
2.1.5 应变式传感器的应用 21
2.1.6 应变式传感器的应用实例——手提式数显电子秤 22
2.1.7 电阻应变式工业传感器 24
2.1.8 电阻应变片的单臂电桥性能实验 24
2.2 压阻式传感器 27
2.2.1 压阻式传感器的工作原理 27
2.2.2 压阻式传感器的结构与特性 27
2.2.3 压阻式传感器的测量转换电路 28
2.2.4 压阻式传感器的温度补偿 29
2.2.5 压阻式传感器的应用 30
2.2.6 压阻式传感器的应用实例——水位控制系统 31
2.2.7 压阻式工业传感器 32
2.2.8 压阻式压力传感器的特性测试实验 33
2.2.9 拓展实验——风压变送器直接测压实验 35
本章小结 38
思考题与习题 38
第3章 变阻抗式传感器 39
3.1 差动变压器 39
3.1.1 差动变压器的工作原理 39
3.1.2 差动变压器的基本特性 40
3.1.3 差动变压器的测量转换电路 41
3.1.4 差动变压器的应用 42
3.1.5 差动变压器的应用实例——差动压力变送器 44
3.1.6 差动变压器式工业传感器 44
3.1.7 差动变压器的性能实验 45
3.2 电涡流式传感器 49
3.2.1 电涡流式传感器的工作原理 49
3.2.2 电涡流式传感器的结构类型及特性 50
3.2.3 电涡流式传感器的测量转换电路 53
3.2.4 电涡流式传感器的应用 53
3.2.5 电涡流式传感器的应用实例——液位监控系统 55
3.2.6 电涡流式工业传感器 55
3.2.7 电涡流式传感器材料分拣的应用实验 56
3.3 电容式传感器58
3.3.1 电容式传感器的工作原理 58
3.3.2 电容式传感器的结构类型及特性 58
3.3.3 电容式传感器的测量转换电路 60
3.3.4 电容式传感器的应用 63
3.3.5 电容式传感器的应用实例——油箱液位检测 64
3.3.6 电容式工业传感器 65
3.3.7 电容式传感器的位移特性实验 65
3.3.8 拓展实验——电容式接近开关检测实验 68
本章小结 70
思考题与习题 70
第4章 光学式传感器 72
4.1 光电效应与光电元件 72
4.1.1 光电效应 72
4.1.2 光电元件 73
4.2 光电式传感器 77
4.2.1 光电式传感器的类型 78
4.2.2 光电式传感器的应用 79
4.2.3 光电式传感器的应用实例——光控小夜灯 81
4.2.4 光电式工业传感器 82
4.2.5 光电式转速传感器测速实验 83
4.2.6 拓展实验——光电式接近开关检测实验 84
4.3 光纤传感器 85
4.3.1 光纤及其传光原理 86
4.3.2 光纤传感器的组成及分类 88
4.3.3 光纤传感器的应用 89
4.3.4 光纤传感器的位移测量实验 93
4.4 红外传感器 94
4.4.1 红外辐射源 94
4.4.2 红外探测器 95
4.4.3 红外传感器的应用 97
4.4.4 红外传感器的应用实例——无线门磁多重报警系统 99
本章小结 100
思考题与习题 101
第5章 热电式传感器 102
5.1 热电阻传感器 102
5.1.1 常用热电阻 102
5.1.2 热电阻传感器的测量电路和应用 104
5.1.3 热电阻传感器的应用实例——三线式铂电阻测温电路 104
5.1.4 热敏电阻 105
5.1.5 热敏电阻传感器的应用 106
5.1.6 热敏电阻传感器的应用实例——温度上下限光报警电路 107
5.1.7 Pt100铂电阻工业传感器 107
5.1.8 Pt100铂电阻测温特性实验 108
5.1.9 拓展实验——Pt100温度变送器直接测温实验 110
5.2 热电偶传感器 113
5.2.1 热电偶传感器的工作原理 113
5.2.2 热电偶的结构形式与材料 115
5.2.3 热电偶的冷端补偿 117
5.2.4 热电偶测温电路 119
5.2.5 热电偶传感器的应用实例——OP07构成的高稳定热电偶测温放大电路 119
5.2.6 热电偶工业传感器 120
5.2.7 K型热电偶测温性能实验 121
5.2.8 拓展实验——热电偶温度变送器直接测温实验 123
本章小结 125
思考题与习题 126
第6章 电动势式传感器 127
6.1 压电式传感器 127
6.1.1 压电式传感器的工作原理 127
6.1.2 压电式传感器的连接方式及等效电路 130
6.1.3 压电式传感器的测量电路 132
6.1.4 压电式传感器的应用 134
6.1.5 压电式工业传感器 137
6.1.6 压电式传感器的振动测量实验 137
6.2 霍尔式传感器 140
6.2.1 霍尔元件的基本工作原理 140
6.2.2 霍尔元件的测量电路和误差分析 142
6.2.3 霍尔元件的使用 144
6.2.4 霍尔元件的应用 147
6.2.5 霍尔式工业传感器 149
6.2.6 直流激励线性霍尔传感器的位移特性实验 149
本章小结 152
思考题与习题 152
第7章 数字式传感器 154
7.1 光栅传感器 154
7.1.1 光栅传感器的类型与特性 154
7.1.2 光栅传感器的测量原理 154
7.1.3 光栅传感器的应用技术 156
7.1.4 光栅传感器的应用实例——光栅式万能测长仪 159
7.1.5 光栅工业传感器——光栅测微传感器 160
7.1.6 光栅传感器的莫尔条纹原理实验 160
7.2 光电编码器 162
7.2.1 光电编码器的分类及其特性 162
7.2.2 光电编码器的工作原理 162
7.2.3 光电编码器的应用技术 165
7.2.4 光电编码器的应用 166
7.2.5 光电式工业编码器 168
7.3 感应同步器 168
7.3.1 感应同步器的特性 168
7.3.2 感应同步器的结构与工作原理 169
7.3.3 感应同步器的应用技术 173
7.3.4 感应同步器的应用 176
本章小结 177
思考题与习题 177
第8章 环境检测与生物检测传感器 178
8.1 气敏传感器 178
8.1.1 气敏传感器的类型与特性 178
8.1.2 气敏传感器的工作原理 179
8.1.3 气敏传感器的应用技术 181
8.1.4 气敏传感器的应用 183
8.1.5 气敏工业传感器 184
8.1.6 气敏传感器的实验 185
8.2 湿度传感器 185
8.2.1 湿度的定义及湿度传感器的特性 186
8.2.2 湿度传感器的工作原理 187
8.2.3 湿度传感器的应用技术 188
8.2.4 湿度传感器的应用 189
8.2.5 湿度工业传感器 190
8.2.6 湿度传感器的实验 191
8.3 生物传感器 192
8.3.1 生物传感器的分类 193
8.3.2 常用的生物传感器 193
8.3.3 生物传感器的应用 195
本章小结 197
思考题与习题 198
第9章 检测系统的信号处理技术 199
9.1 信号处理技术 199
9.1.1 传感器信号的预处理 199
9.1.2 信号放大技术 201
9.2 干扰抑制技术 204
9.2.1 干扰的来源 204
9.2.2 信噪比和电磁兼容性 205
9.2.3 电磁干扰的途径 206
9.2.4 抑制电磁干扰的基本措施 207
9.2.5 抗电磁干扰技术 208
9.3 信号的调制与解调 212
9.3.1 信号调制的概念 212
9.3.2 电桥调幅的原理 213
9.3.3 电桥调幅波的解调 214
9.3.4 应用举例 215
9.4 传感器的非线性补偿 215
9.4.1 非线性补偿环节特性的获取方法 216
9.4.2 非线性补偿环节的实现方法 216
本章小结 219
思考题与习题 220
第10章 传感器的综合应用 221
10.1 传感器在汽车工业中的应用 221
10.1.1 汽车中常用的传感器 222
10.1.2 汽车电子控制系统 227
10.2 传感器在机器人中的应用 230
10.2.1 机器人传感器的分类 230
10.2.2 常用的机器人传感器 231
10.2.3 机器人传感器的应用 237
10.3 多传感器数据融合系统 239
10.3.1 多传感器数据融合系统概述 239
10.3.2 多传感器数据融合系统的工作原理 239
10.3.3 多传感器数据融合系统的应用 240
本章小结 242
思考题与习题 242
第11章 工业传感器的综合实训 243
11.1 小车模型运动控制 243
11.2 温湿度监控报警系统 255
11.3 水塔水位模型控制系统 263
本章小结 270
附录271
附录1 几种常用传感器性能比较 271
附录2 工业热电阻分度表 272
附录3 镍铬镍硅（镍铝）K型热电偶分度表 273
附录4 铂铑10铂热电偶分度表 275
参考文献 280