测试技术与传感器：基础与应用
定价：￥69.80
作者： 李运堂
出版时间：2025-06
出版社：电子工业出版社
- 电子工业出版社
- 9787121505898
- 1-1
- 568607
- 平塑
- 16开
- 2025-06
- 614
- 384
- 工学
- 自动化类
- 电气自动化技术
- 本科 高职 研究生及以上
内容简介
本书系统介绍了测试技术与各类传感器的基础知识和应用案例。全书共14章，分为两大篇：第一篇为测试技术基础（第1～3章），阐述测试的基本概念、信号分析基础及测试系统的静态和动态特性，为读者理解测试过程与方法奠定基础；第二篇为传感器基础及应用（第4～14章），概述了传感器技术，详细讲解了电阻式、电感式、电容式、光电式、压电式、热电式、磁电式、数字式、辐射式及图像检测等多种传感器的原理、特性及应用案例，为读者展示典型传感器在现代科技领域中的关键作用。本书采用二维码技术，将纸质教材与数字化教学资源有机融合，通过大量案例分析，引导读者理解传感器技术如何解决实际工程问题，并掌握其应用方法。
目录
目 录
第一篇 测试技术基础
第1章 测试的基础知识 1
1.1 测试的基本概念 1
1.1.1 有关量、测量、计量、测试、
检测的概念 1
1.1.2 测试方法的分类 3
1.1.3 测试系统的组成 5
1.2 测量误差与不确定度 6
1.2.1 测量误差的基本概念及分类 6
1.2.2 测量误差的处理 10
1.2.3 测量不确定度 16
1.3 测量数据的处理方法 21
1.3.1 测量数据的有效数字处理准则 21
1.3.2 测量数据的表述方法 22
1.3.3 回归分析方法及应用 23
本章知识点梳理与总结 25
本章自测 26
思考题与习题 26
第2章 信号分析基础 28
2.1 信号的分类与描述 29
2.1.1 信号的分类 29
2.1.2 信号的描述 32
2.2 周期信号的离散频谱分析 33
2.2.1 傅里叶级数与周期信号的分解 33
2.2.2 周期信号的频谱实例 35
2.2.3 傅里叶有限级数 38
2.2.4 周期信号频谱的特点及物理
意义 40
2.3 非周期信号的连续频谱分析 41
2.3.1 傅里叶变换 41
2.3.2 典型非周期信号及其频谱 43
2.3.3 傅里叶变换的基本性质 46
2.4 离散信号的分析与处理 51
2.4.1 时域抽样信号的傅里叶变换 52
2.4.2 时域抽样定理与频谱混叠 55
本章知识点梳理与总结 56
本章自测 57
思考题与习题 57
第3章 测试系统的特性分析 59
3.1 测试系统与线性定常系统 60
3.1.1 测试系统的基本要求 60
3.1.2 线性定常系统及其特性 60
3.1.3 测试系统的传输特性 61
3.2 测试系统的静态特性 62
3.2.1 测试系统的静态特性方程 62
3.2.2 测试系统的主要静态性能指标 63
3.3 测试系统的动态特性 67
3.3.1 动态特性的数学描述—数学
模型 67
3.3.2 常见测试系统的数学模型 71
3.3.3 常见测试系统的时域动态特性 73
3.3.4 常见测试系统的频域动态特性 76
3.4 测试系统的无失真测试的条件 81
3.4.1 无失真测试的时域条件 81
3.4.2 无失真测试的频域条件 81
3.4.3 常见测试系统的无失真测试
条件 82
3.5 测试系统的标定与校准 83
3.5.1 测试系统的静态校准 83
3.5.2 测试系统的动态校准 84
本章知识点梳理与总结 87
本章自测 87
思考题与习题 87
第二篇 传感器基础及应用
第4章 传感器技术概论 90
4.1 传感器定义与组成 90
4.2 传感器分类 91
4.3 传感器技术发展 94
4.3.1 提高与改善传感器的性能 95
4.3.2 开展传感器研究的方法 95
4.3.3 传感器的发展趋势 99
本章知识点梳理与总结 103
本章自测 104
思考题与习题 104
第5章 电阻式传感器及应用案例 105
5.1 电阻应变片 106
5.1.1 电阻应变片的结构和工作
原理 106
5.1.2 电阻应变片的种类 109
5.1.3 电阻应变片的材料 111
5.1.4 电阻应变片的主要特性 112
5.1.5 电阻应变片的测量电路 114
5.1.6 电阻应变片的温度误差及
补偿 119
5.2 电阻应变式传感器及应用 122
5.2.1 应变式力传感器 123
5.2.2 应变式压力传感器 126
5.2.3 应变式加速度传感器 128
5.2.4 应变式位移传感器 128
5.2.5 应变式扭矩传感器 129
5.3 压阻式传感器及应用 129
5.3.1 压阻效应与压阻系数 130
5.3.2 半导体应变片的测量电路 130
5.3.3 压阻式传感器的应用 131
5.4 工程应用案例—压阻式传感器测静压
气体止推轴承承载面气体压力分布 133
5.4.1 工程背景 133
5.4.2 测试系统 134
5.4.3 分布式压力传感器 134
5.4.4 实施结果 135
本章知识点梳理与总结 135
本章自测 136
思考题与习题 136
第6章 电感式传感器及应用案例 138
6.1 自感式传感器 139
6.1.1 工作原理、类型及特性 139
6.1.2 电感线圈的等效电路 143
6.1.3 自感式传感器的测量电路 144
6.1.4 自感式传感器的应用 150
6.2 差动变压器式传感器 151
6.2.1 螺管型差动变压器的工作
原理 151
6.2.2 零点残余电压 152
6.2.3 测量电路 153
6.2.4 差动变压器的应用 154
6.3 电涡流式传感器 156
6.3.1 工作原理、特性及类型 156
6.3.2 测量电路 161
6.3.3 电涡流式传感器的应用 164
6.4 电感式传感器工程应用案例—气动
人工肌肉轨迹跟踪控制 165
6.4.1 工程背景 165
6.4.2 测试系统设计 166
6.4.3 实施过程 167
6.4.4 实施结果 168
本章知识点梳理与总结 169
本章自测 169
思考题与习题 169
第7章 电容式传感器及应用案例 172
7.1 电容式传感器的工作原理、类型及
特性 173
7.1.1 变面积型电容式传感器 174
7.1.2 变极距型电容式传感器 176
7.1.3 变介电常数型电容式传感器 177
7.2 电容式传感器等效电路与测量电路 180
7.2.1 电容式传感器等效电路 180
7.2.2 电容式传感器测量电路 181
7.3 电容式传感器的应用 185
7.3.1 电容式测微仪 185
7.3.2 电容式压差传感器 185
7.3.3 空气阻尼电容式加速度传
感器 186
7.4 工程应用案例—电容式传感器在
人体活动检测中的应用 187
7.4.1 工程背景 187
7.4.2 制备方案 187
7.4.3 实施过程 188
7.4.4 实施结果 189
本章知识点梳理与总结 190
本章自测 191
思考题与习题 191
第8章 光电式传感器及应用案例 193
8.1 光电式传感器的原理 194
8.2 普通光电式传感器 195
8.2.1 外光电效应型器件 195
8.2.2 内光电效应型器件 197
8.3 图像传感器 201
8.3.1 图像传感器的工作原理 201
8.3.2 图像传感器的分类 203
8.3.3 图像传感器的特性参数 204
8.4 光纤传感器 205
8.5 典型的光电器件及安装方式 206
8.5.1 典型的光电器件 206
8.5.2 光电器件的安装方式 209
8.6 工程应用案例—图像中目标
第一篇 测试技术基础
第1章 测试的基础知识 1
1.1 测试的基本概念 1
1.1.1 有关量、测量、计量、测试、
检测的概念 1
1.1.2 测试方法的分类 3
1.1.3 测试系统的组成 5
1.2 测量误差与不确定度 6
1.2.1 测量误差的基本概念及分类 6
1.2.2 测量误差的处理 10
1.2.3 测量不确定度 16
1.3 测量数据的处理方法 21
1.3.1 测量数据的有效数字处理准则 21
1.3.2 测量数据的表述方法 22
1.3.3 回归分析方法及应用 23
本章知识点梳理与总结 25
本章自测 26
思考题与习题 26
第2章 信号分析基础 28
2.1 信号的分类与描述 29
2.1.1 信号的分类 29
2.1.2 信号的描述 32
2.2 周期信号的离散频谱分析 33
2.2.1 傅里叶级数与周期信号的分解 33
2.2.2 周期信号的频谱实例 35
2.2.3 傅里叶有限级数 38
2.2.4 周期信号频谱的特点及物理
意义 40
2.3 非周期信号的连续频谱分析 41
2.3.1 傅里叶变换 41
2.3.2 典型非周期信号及其频谱 43
2.3.3 傅里叶变换的基本性质 46
2.4 离散信号的分析与处理 51
2.4.1 时域抽样信号的傅里叶变换 52
2.4.2 时域抽样定理与频谱混叠 55
本章知识点梳理与总结 56
本章自测 57
思考题与习题 57
第3章 测试系统的特性分析 59
3.1 测试系统与线性定常系统 60
3.1.1 测试系统的基本要求 60
3.1.2 线性定常系统及其特性 60
3.1.3 测试系统的传输特性 61
3.2 测试系统的静态特性 62
3.2.1 测试系统的静态特性方程 62
3.2.2 测试系统的主要静态性能指标 63
3.3 测试系统的动态特性 67
3.3.1 动态特性的数学描述—数学
模型 67
3.3.2 常见测试系统的数学模型 71
3.3.3 常见测试系统的时域动态特性 73
3.3.4 常见测试系统的频域动态特性 76
3.4 测试系统的无失真测试的条件 81
3.4.1 无失真测试的时域条件 81
3.4.2 无失真测试的频域条件 81
3.4.3 常见测试系统的无失真测试
条件 82
3.5 测试系统的标定与校准 83
3.5.1 测试系统的静态校准 83
3.5.2 测试系统的动态校准 84
本章知识点梳理与总结 87
本章自测 87
思考题与习题 87
第二篇 传感器基础及应用
第4章 传感器技术概论 90
4.1 传感器定义与组成 90
4.2 传感器分类 91
4.3 传感器技术发展 94
4.3.1 提高与改善传感器的性能 95
4.3.2 开展传感器研究的方法 95
4.3.3 传感器的发展趋势 99
本章知识点梳理与总结 103
本章自测 104
思考题与习题 104
第5章 电阻式传感器及应用案例 105
5.1 电阻应变片 106
5.1.1 电阻应变片的结构和工作
原理 106
5.1.2 电阻应变片的种类 109
5.1.3 电阻应变片的材料 111
5.1.4 电阻应变片的主要特性 112
5.1.5 电阻应变片的测量电路 114
5.1.6 电阻应变片的温度误差及
补偿 119
5.2 电阻应变式传感器及应用 122
5.2.1 应变式力传感器 123
5.2.2 应变式压力传感器 126
5.2.3 应变式加速度传感器 128
5.2.4 应变式位移传感器 128
5.2.5 应变式扭矩传感器 129
5.3 压阻式传感器及应用 129
5.3.1 压阻效应与压阻系数 130
5.3.2 半导体应变片的测量电路 130
5.3.3 压阻式传感器的应用 131
5.4 工程应用案例—压阻式传感器测静压
气体止推轴承承载面气体压力分布 133
5.4.1 工程背景 133
5.4.2 测试系统 134
5.4.3 分布式压力传感器 134
5.4.4 实施结果 135
本章知识点梳理与总结 135
本章自测 136
思考题与习题 136
第6章 电感式传感器及应用案例 138
6.1 自感式传感器 139
6.1.1 工作原理、类型及特性 139
6.1.2 电感线圈的等效电路 143
6.1.3 自感式传感器的测量电路 144
6.1.4 自感式传感器的应用 150
6.2 差动变压器式传感器 151
6.2.1 螺管型差动变压器的工作
原理 151
6.2.2 零点残余电压 152
6.2.3 测量电路 153
6.2.4 差动变压器的应用 154
6.3 电涡流式传感器 156
6.3.1 工作原理、特性及类型 156
6.3.2 测量电路 161
6.3.3 电涡流式传感器的应用 164
6.4 电感式传感器工程应用案例—气动
人工肌肉轨迹跟踪控制 165
6.4.1 工程背景 165
6.4.2 测试系统设计 166
6.4.3 实施过程 167
6.4.4 实施结果 168
本章知识点梳理与总结 169
本章自测 169
思考题与习题 169
第7章 电容式传感器及应用案例 172
7.1 电容式传感器的工作原理、类型及
特性 173
7.1.1 变面积型电容式传感器 174
7.1.2 变极距型电容式传感器 176
7.1.3 变介电常数型电容式传感器 177
7.2 电容式传感器等效电路与测量电路 180
7.2.1 电容式传感器等效电路 180
7.2.2 电容式传感器测量电路 181
7.3 电容式传感器的应用 185
7.3.1 电容式测微仪 185
7.3.2 电容式压差传感器 185
7.3.3 空气阻尼电容式加速度传
感器 186
7.4 工程应用案例—电容式传感器在
人体活动检测中的应用 187
7.4.1 工程背景 187
7.4.2 制备方案 187
7.4.3 实施过程 188
7.4.4 实施结果 189
本章知识点梳理与总结 190
本章自测 191
思考题与习题 191
第8章 光电式传感器及应用案例 193
8.1 光电式传感器的原理 194
8.2 普通光电式传感器 195
8.2.1 外光电效应型器件 195
8.2.2 内光电效应型器件 197
8.3 图像传感器 201
8.3.1 图像传感器的工作原理 201
8.3.2 图像传感器的分类 203
8.3.3 图像传感器的特性参数 204
8.4 光纤传感器 205
8.5 典型的光电器件及安装方式 206
8.5.1 典型的光电器件 206
8.5.2 光电器件的安装方式 209
8.6 工程应用案例—图像中目标
