传感器与检测技术第3版——胡向东--机械工业出版社

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装订：平装

编辑：张振霞

开本：16

出版日期： 2018-05-24

字数：691 千字

最新版印次：3-7

最新印次时间：2020-12-16

定价：63.0

cip：2018032569

图书简介

介绍了传感器与检测技术的基本概念、基本原理和典型应用。按照传感器原理、检测技术与检测系统三大模块组织内容，分为概述、传感器基本特性、电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器、辐射与波式传感器、化学传感器、生物传感器、新型传感器；参数检测、微弱信号检测、软测量、多传感器数据融合、测量不确定度与回归分析；虚拟仪器、自动检测系统。

章节目录

前　言
上篇　传感器原理
第１章　概述１
　１. １　课程简介１
　　１. １. １　本课程的地位和作用１
　　１. １. ２　本课程的内容体系４
　　１. １. ３　本课程的任务及目标５
　１. ２　传感器的定义与组成７
　１. ３　传感器的分类９
　１. ４　传感器技术的发展１２
　　１. ４. １　提高与改善传感器的性能１２
　　１. ４. ２　开展基础理论研究１３
　　１. ４. ３　传感器的无线化１６
　　１. ４. ４　传感器的微型化１６
　　１. ４. ５　传感器的集成化１７
　　１. ４. ６　传感器的网络化１７
　　１. ４. ７　传感器的智能化１８
　　１. ４. ８　传感器的安全化１９
　　１. ４. ９　传感器的虚拟化２０
　学习拓展与探究式研讨２０
　习题云２０
第２章　传感器的基本特性２２
　２. １　传感器的静态特性２３
　　２. １. １　线性度２３
　　２. １. ２　灵敏度２３
　　２. １. ３　分辨率２４
　　２. １. ４　迟滞２５
　　２. １. ５　重复性２５
　　２. １. ６　漂移２５
　２. ２　传感器的动态特性２５
　　２. ２. １　传感器的数学模型２６
　　２. ２. ２　传递函数２７
　　２. ２. ３　频率响应函数２８
　　２. ２. ４　传感器的动态特性分析２８
　２. ３　传感器的标定与校准３２
　　２. ３. １　静态标定３２
　　２. ３. ２　动态标定３３
　学习拓展与探究式研讨３３
　习题云３４
第３章　电阻式传感器３５
　３. １　工作原理３６
　　３. １. １　应变效应３６
　　３. １. ２　电阻应变片种类３７
　　３. １. ３　电阻应变片温度误差及其
补偿３９
　　３. １. ４　工程测试中的注意事项４２
　３. ２　测量电路４２
　　３. ２. １　直流电桥４３
　　３. ２. ２　交流电桥４６
　３. ３　典型应用４９
　　３. ３. １　电阻式力传感器４９
　　３. ３. ２　电阻式压力传感器５２
　　３. ３. ３　电阻式差压传感器５３
　　３. ３. ４　电阻式液体重量传感器５４
　　３. ３. ５　电阻式加速度传感器５５
　学习拓展与探究式研讨５６
　复杂工程问题实践５６
　习题云５６
第４章　电感式传感器５８
　４. １　变磁阻电感式传感器(自感式) ５９
Ⅵ
　　４. １. １　工作原理５９
　　４. １. ２　输出特性６０
　　４. １. ３　测量电路６３
　　４. １. ４　变磁阻电感式传感器的应用６６
　４. ２　差动变压器电感式传感器
(互感式) ６７
　　４. ２. １　变隙式差动变压器６７
　　４. ２. ２　螺线管式差动变压器７０
　　４. ２. ３　差动变压器电感式传感器的
应用７６
　４. ３　电涡流电感式传感器(互感式) ７７
　　４. ３. １　工作原理７７
　　４. ３. ２　等效电路７８
　　４. ３. ３　测量电路７９
　　４. ３. ４　电涡流电感式传感器的应用８１
　学习拓展与探究式研讨８２
　习题云８２
第５章　电容式传感器８３
　５. １　工作原理８４
　　５. １. １　变面积型８６
　　５. １. ２　变介质型８７
　　５. １. ３　变极距型８９
　５. ２　测量电路９２
　　５. ２. １　调频电路９２
　　５. ２. ２　运算放大器９３
　　５. ２. ３　变压器式交流电桥９４
　　５. ２. ４　二极管双Ｔ型交流电桥９４
　　５. ２. ５　脉冲宽度调制电路
(ＰＷＭ方式) ９６
　５. ３　典型应用９８
　　５. ３. １　电容式压力传感器９９
　　５. ３. ２　电容式位移传感器１００
　　５. ３. ３　电容式加速度传感器１００
　　５. ３. ４　电容式厚度传感器１０１
　学习拓展与探究式研讨１０１
　复杂工程问题实践１０２
　习题云１０２
第６章　压电式传感器１０３
　６. １　工作原理１０３
　　６. １. １　压电效应１０３
　　６. １. ２　压电材料１０４
　６. ２　测量电路１０９
　　６. ２. １　等效电路１０９
　　６. ２. ２　测量电路１１０
　　６. ２. ３　压电元件的连接１１３
　６. ３　典型应用１１４
　　６. ３. １　压电式力传感器１１４
　　６. ３. ２　压电式加速度传感器１１４
　　６. ３. ３　压电式交通检测１１５
　学习拓展与探究式研讨１１６
　习题云１１６
第７章　磁敏式传感器１１７
　７. １　磁电感应式传感器１１７
　　７. １. １　工作原理１１８
　　７. １. ２　测量电路１２２
　　７. １. ３　磁电感应式传感器的应用１２３
　７. ２　霍尔式传感器１２５
　　７. ２. １　工作原理１２６
　　７. ２. ２　测量电路１３１
　　７. ２. ３　霍尔式传感器的应用１３１
　学习拓展与探究式研讨１３３
　复杂工程问题实践１３４
　习题云１３４
第８章　热电式传感器１３５
　８. １　热电偶１３６
　　８. １. １　热电偶测温原理１３６
　　８. １. ２　热电偶的结构与种类１４３
　　８. １. ３　热电偶的冷端温度补偿１４６
　　８. １. ４　热电偶的实用测温电路１４８
　　８. １. ５　热电偶的选用与安装１５０
　　８. １. ６　热电偶的应用１５１
　８. ２　热电阻１５１
　　８. ２. １　铂热电阻１５２
　　８. ２. ２　铜热电阻１５３
　　８. ２. ３　热电阻的测量电路１５４
　　８. ２. ４　热电阻的应用１５５
　８. ３　热敏电阻１５６
Ⅶ
目　　录
　　８. ３. １　热敏电阻的特性１５７
　　８. ３. ２　热敏电阻的应用１５８
　复杂工程问题实践１５９
　习题云１５９
第９章　光电式传感器１６０
　９. １　概述１６１
　　９. １. １　光电式传感器的类别１６１
　　９. １. ２　光电式传感器的基本形式１６２
　９. ２　光电效应与光电器件１６３
　　９. ２. １　外光电效应型光电器件１６４
　　９. ２. ２　内光电效应型光电器件１６８
　９. ３　ＣＣＤ固体图像传感器１８１
　　９. ３. １　ＣＣＤ的工作原理１８１
　　９. ３. ２　ＣＣＤ固体图像传感器的分类１８４
　　９. ３. ３　ＣＣＤ图像传感器的特性参数１８６
　　９. ３. ４　ＣＣＤ固体图像传感器的应用１８８
　９. ４　光纤传感器１９３
　　９. ４. １　光纤１９３
　　９. ４. ２　光纤传感器１９６
　　９. ４. ３　光纤布拉格光栅１９８
　　９. ４. ４　光纤传感器的应用２０１
　９. ５　光电式编码器２０６
　　９. ５. １　码盘式编码器２０６
　　９. ５. ２　脉冲盘式编码器２０９
　　９. ５. ３　光电式编码器的应用２１１
　９. ６　计量光栅２１３
　　９. ６. １　光栅的结构和工作原理２１３
　　９. ６. ２　计量光栅的组成２１５
　　９. ６. ３　计量光栅的应用２１８
　学习拓展与探究式研讨２１９
　复杂工程问题实践２１９
　习题云２１９
第１０章　辐射与波式传感器２２１
　１０. １　红外传感器２２１
　　１０. １. １　工作原理２２２
　　１０. １. ２　红外传感器的应用２２５
　１０. ２　微波传感器２３０
　　１０. ２. １　工作原理２３１
　　１０. ２. ２　微波传感器的应用２３３
　１０. ３　超声波传感器２３７
　　１０. ３. １　工作原理２３７
　　１０. ３. ２　超声波传感器的应用２４１
　学习拓展与探究式研讨２４９
　复杂工程问题实践２４９
　习题云２５０
第１１章　化学传感器２５１
　１１. １　气敏传感器２５１
　　１１. １. １　气敏传感器概述２５２
　　１１. １. ２　半导体式气敏传感器的工作
原理２５５
　　１１. １. ３　气敏传感器的应用２５９
　１１. ２　湿敏传感器２６１
　　１１. ２. １　湿敏传感器概述２６１
　　１１. ２. ２　常用湿敏传感器的基本原理２６３
　　１１. ２. ３　湿敏传感器测量电路２６７
　　１１. ２. ４　湿敏传感器的应用２６８
　学习拓展与探究式研讨２７０
　复杂工程问题实践２７０
　习题云２７０
第１２章　生物传感器２７１
　１２. １　概述２７１
　　１２. １. １　生物传感器的概念２７２
　　１２. １. ２　生物传感器的功能２７２
　　１２. １. ３　生物传感器的特点２７２
　　１２. １. ４　生物传感器的分类２７３
　１２. ２　工作原理２７３
　　１２. ２. １　生物分子特异性识别２７４
　　１２. ２. ２　生物放大２７５
　　１２. ２. ３　信号转换与处理２７５
　　１２. ２. ４　几种主要的生物传感器２７６
　１２. ３　生物芯片２７９
　１２. ４　生物传感器的应用２８０
　　１２. ４. １　传统医学领域２８０
　　１２. ４. ２　非传统医学领域２８３
　１２. ５　生物传感器的发展２８３
　学习拓展与探究式研讨２８４
Ⅷ
传感器与检测技术　第３版
　习题云２８４
第１３章　新型传感器２８５
　１３. １　智能传感器２８５
　　１３. １. １　智能传感器的特点２８６
　　１３. １. ２　智能传感器的作用２８７
　　１３. １. ３　智能传感器的发展趋势２８７
　　１３. １. ４　智能传感器的应用实例２８９
　１３. ２　模糊传感器２９２
　　１３. ２. １　模糊传感器概述２９２
　　１３. ２. ２　模糊传感器的结构２９３
　　１３. ２. ３　典型模糊传感器举例２９５
　１３. ３　微传感器２９７
　　１３. ３. １　ＭＥＭＳ与微加工２９７
　　１３. ３. ２　微传感器的概念与特点２９９
　　１３. ３. ３　微传感器的发展现状３００
　１３. ４　网络传感器３０１
　　１３. ４. １　网络传感器的概念３０１
　　１３. ４. ２　网络传感器的基本结构３０２
　　１３. ４. ３　网络传感器的类型３０２
　　１３. ４. ４　基于ＩＥＥＥ１４５１标准的网络
传感器３０３
　　１３. ４. ５　网络化测控系统体系结构３０５
　　１３. ４. ６　网络传感器的应用前景３０５
　学习拓展与探究式研讨３０６
　习题云３０６
中篇　检测技术
第１４章　参数检测３０７
　１４. １　概述３０８
　　１４. １. １　检测技术的地位和作用３０８
　　１４. １. ２　参数检测的基本概念３０８
　　１４. １. ３　工业检测的主要内容３１２
　１４. ２　参数检测的一般方法３１３
　　１４. ２. １　过程参数检测３１４
　　１４. ２. ２　机械量参数检测３２３
　　１４. ２. ３　其他参数检测３２７
　１４. ３　检测技术的发展３２７
　学习拓展与探究式研讨３２９
　复杂工程问题实践３３０
　习题云３３０
第１５章　微弱信号检测３３１
　１５. １　概述３３１
　１５. ２　噪声３３２
　１５. ３　微弱信号检测方法３３４
　　１５. ３. １　相关检测法３３４
　　１５. ３. ２　同步积累法３３９
　习题云３４３
第１６章　软测量３４４
　１６. １　概述３４４
　１６. ２　软测量的方法３４５
　　１６. ２. １　选择辅助变量３４５
　　１６. ２. ２　处理输入数据３４６
　　１６. ２. ３　建立软测量模型３４７
　　１６. ２. ４　软测量模型的在线校正３４９
　１６. ３　软测量的意义及适用条件３５０
　习题云３５０
第１７章　多传感器数据融合３５１
　１７. １　概述３５１
　　１７. １. １　数据融合的起源３５１
　　１７. １. ２　数据融合的目的３５２
　　１７. １. ３　数据融合的定义３５２
　　１７. １. ４　数据融合的特性３５３
　　１７. １. ５　数据融合的优点３５３
　１７. ２　数据融合的基本原理３５４
　　１７. ２. １　数据融合的层次３５４
　　１７. ２. ２　数据融合的处理形态３５５
　　１７. ２. ３　数据融合模型３５５
　　１７. ２. ４　数据融合的关键技术３５７
　１７. ３　数据融合的方法３５８
　　１７. ３. １　随机类方法３５９
　　１７. ３. ２　人工智能类方法３６０
　１７. ４　数据融合系统的应用３６１
Ⅸ
目　　录
　学习拓展与探究式研讨３６２
　习题云３６２
第１８章　误差理论与数据处理基础３６３
　１８. １　测量误差概述３６３
　１８. ２　测量误差的处理３６８
　　１８. ２. １　随机误差的处理３６８
　　１８. ２. ２　系统误差的处理３７１
　　１８. ２. ３　粗大误差的处理３７３
　　１８. ２. ４　间接测量误差的传递３７５
　　１８. ２. ５　测量误差的合成３７５
　　１８. ２. ６　测量误差的分配３７６
　１８. ３　最小二乘法与回归分析３７９
　　１８. ３. １　最小二乘法３７９
　　１８. ３. ２　一元线性拟合３８２
　　１８. ３. ３　多元线性拟合３８２
　　１８. ３. ４　曲线拟合３８３
　习题云３８３
下篇　检测系统
１９. １　概述３８６
　　１９. １. １　虚拟仪器的基本概念３８６
　　１９. １. ２　虚拟仪器的构成与特点３８６
　　１９. １. ３　虚拟仪器技术的应用３８９
　　１９. １. ４　虚拟仪器的整体设计３９０
　　１９. １. ５　虚拟仪器的发展方向３９０
　１９. ２　虚拟仪器系统开发环境３９１
　　１９. ２. １　ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ/ ＣＶＩ３９１
　　１９. ２. ２　ＬａｂＶＩＥＷ３９５
　１９. ３　虚拟仪器系统的数据采集实现３９６
　　１９. ３. １　基于ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ/ ＣＶＩ的数据
采集３９６
　　１９. ３. ２　基于ＬａｂＶＩＥＷ的数据采集３９７
　复杂工程问题实践４００
　习题云４００
第２０章　自动检测系统４０１
　２０. １　自动检测系统的组成４０２
　　２０. １. １　数据采集系统４０２
　　２０. １. ２　输入输出通道４０７
　　２０. １. ３　自动检测系统的软件４０７
　２０. ２　自动检测系统的基本设计方法４１０
　　２０. ２. １　系统需求分析４１０
　　２０. ２. ２　系统总体设计４１１
　　２０. ２. ３　采样速率的确定４１４
　　２０. ２. ４　标度变换４１５
　　２０. ２. ５　硬件设计４１６
　　２０. ２. ６　软件设计４１９
　　２０. ２. ７　系统的集成与维护４１９
　２０. ３　典型自动检测系统举例４２０
　　２０. ３. １　自动温度测量系统４２０
　　２０. ３. ２　无线传感器网络４２２
　　２０. ３. ３　物联网４２８
　２０. ４　自动检测系统的发展４３２
　学习拓展与探究式研讨４３４
　复杂工程问题实践４３４
　工程案例详解４３５
　习题云４３６
附录４３８
　附录Ａ　传感器样例４３８
　附录Ｂ　中国工程教育专业认证通用标准
(毕业要求) ４４１
　附录Ｃ　部分习题参考答案(精减版) ４４１
　附录Ｄ　传感器与检测技术综合
自测试题４４２
参考文献４４３

前言/序言展开 + 收缩 —

本书是“十二五” 普通高等教育本科国家级规划教材、国家精品课程教材. 本书第１版(２００９年)、第２版(２０１３年) 先后被国内百余所不同层次和类别的高校选用. 教学资源被全国近千名任课教师共享. 覆盖面不断扩大. 其内容体系优化更新源于国内外高等教育的发展大势、国家精品课程建设的经验积累、长期的课程教学实践和持续改进. 并得益于一批教改研究成果的应用推广及教材等课程教学资源使用者的意见反馈.“工业４.. ０” “中国制造２０２５” “互联网＋ ” 等发展战略正前所未有地推进信息化与工业化深度融合. 重构新时代人们的工作模式、生活范式和思维方式. 先进的信息技术成为引领和衡量社会迈向高度现代化的支撑性技术之一. 传感器与检测技术位于信息链之首. 是泛在感知、智能制造等的基石. 助推信息技术成为不同对象相互交叉、联结、融合和涌现的内生动力. 新技术、新产业、新业态、新模式层出不穷. 以融合创新为核心特征的数字经济与新经济呼唤“新工科” 建设. 传感器与检测技术被赋予新的、更加伟大的历史使命. 便捷、可靠、智能、安全地获取、处理与应用信息. 推动建立人机网互联融合的数字化智慧型社会成为新的发展趋势. 以进一步解放生产力、提高工作效率、促进人的创造性劳动. 满足人民日益增长的美好生活需要. 我国政府高度重视仪器仪表产业发展. 紧紧抓住第三次信息技术浪潮和第四次工业革命的历史机遇. 力推智能感知、物联网、大数据、人工智能、机器人、网络安全等战略性新兴产业. 传感器与检测技术有关内容被列入国家中长期科技发展规划“重点领域及其优先主题”. 我国仪器仪表产业的一系列战略目标正在实现. 仪器科学与技术的研究与产业取得了重大进展. 在仪器仪表产品无线化、微型化、集成化、网络化、智能化、安全化、虚拟化等方向紧跟国际发展步伐. 并加大具有自主知识产权的先进仪器仪表研制力度. 新经济的发展、产业的升级、技术的演进、应用的研发、仪器的使用与维护等需要大批高素质创新型人才为支撑. 与此同时. 它们也对人才培养的内容和目标提出了与时俱进的新要求. “注重依托优质学习资源. 优化知识路径. 深度学习模式启发心智. 培养学生学习发展、创新性思维、适应智能感知与仪器工程要求的关键能力” 是本书的基本遵循.本书探索进入传感器与检测技术教材改革与建设的“深水区” 与“无人区”. 顺应与信息技术深度融合的智能检测技术与仪器发展趋势. 瞄准新时期传感器与检测技术系统性领域知识构建、素质提升和能力发展的现实需求. 力争精准地介绍传感器与检测技术基础概念、基本原理、典型应用与技术发展. 传感器原理、检测技术与检测系统三大模块涵盖: 概述、传感器的基本特性、电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器、辐射与波式传感器、化学传感器、生物传感器、新型传感器. 参数检测、微弱信号检测、软测量、多传感器数据融合、误差理论与数据处理基础. 虚拟仪器、自动检测系统. 本书体系结构合理. 逻辑清晰. 内容新颖. 重点突出. 工程性强. 资源丰富. 形式上追求贯穿学习过程的目标导向、问题牵引与基于ＰＢＬ (Ｐｒｏｂｌｅｍ￣ⅣＢａｓｅｄＬｅａｒｎｉｎｇ) 的“学思交融” 深度学习模式. 内容上注重经典知识与前沿技术结合. 目标上强调新工科背景下工程实践应用与创新性思维.本书体现以学习者为中心、突出工程教育、好学易用的格局和写作定位. 以编写国内一流的传感器与检测技术特色教材为目标. 在第２版基础上强化了工程内涵、领域前沿、交流与微思考和创新性思维训练. 新增了质疑、工程案例详解、学习拓展与探究式研讨、复杂工程问题实践、学习收获与反思等. 突出工程教育和产出导向(Ｏｕｔｃｏｍｅｓ￣ＢａｓｅｄＥｄｕ￣ｃａｔｉｏｎ. ＯＢＥ) 理念. 每一章都首先给出导学内容. 列出本章的知识单元与知识点、能力点、重难点、学习要求和问题导引. 彰显教学目标与教材内容的高度统一性. 明确学习者的努力方向. 强化对自主学习的引领. 本书有丰富的优质学习资源支持. 配有ＰＰＴ演示文稿、Ｆｌａｓｈ动画课件、微视频、习题库、试题库、课后习题参考答案(完全版) 和精品资源共享课网站等. 提供课内学习与课外拓展、课程学习与自评自测相结合的集成学习平台. 更多信息请访问机械工业出版社学习考试网: ｈｔｔｐ:/ / ｂｋｋｓ.. ｃｍｐｅｄｕ.. ｃｏｍ和微信公众号“传感器与检测技术精品资源课程”.本书可作为高等院校测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化、机器人工程、电子信息工程、物联网工程、智能电网信息工程、车辆工程、交通工程、计算机科学与技术、应用物理学等专业本科生教材. 也可供从事传感器与检测技术相关领域应用和设计开发的研究人员、工程技术人员参考.本书由胡向东、李锐、徐洋、耿道渠、朴昌浩、白银编著. 程安宇、陈勇、向敏、蔡军、罗萍、陈功贵等参加了资料的搜集、案例的撰写或修改意见的提供. 李仁杰、许奥狄、钱宏伟、郭佳、周巧、陈兆涛、王见、李汀等研究生参与了部分书稿的资料整理、图表绘制等工作. 胡向东负责全书的统稿. 特别感谢清华大学王俊杰教授. 天津大学曾周末教授、靳世久教授. 上海交通大学蔡萍教授、田作华教授. 西安交通大学韩九强教授. 电子科技大学陈光教授. 重庆大学王代华教授、刘京诚教授、石为人教授. 东南大学周杏鹏教授. 燕山大学侯培国教授. 北京交通大学曾国宏教授. 重庆理工大学余成波教授和重庆邮电大学林金朝教授、刘宴兵教授、胡学刚教授等在课程和教材建设与改革过程中给予的指导、支持和帮助. 以及参考文献中所列各位作者. 包括众多未能在参考文献中一一列出的作者. 正是因为他们在各自领域的独到见解和特别的贡献. 为编著者提供了宝贵而丰富的参考资料. 才能够在总结现有成果基础上. 汲取各家之长. 不断凝练提升. 最终形成这本国家级规划教材的迭代更新版.本书的编著受到重庆市高等教育教学改革研究重点课题(１６２０２２)、国家级新工科研究与实践项目、教育部￣中国移动基金项目(ＭＣＭ２０１５０２０２)、重庆市巴渝学者计划(精密仪器与机械学科)、重庆市教委科学技术研究项目(ＫＪ１６０２２０１) 等的资助. 机械工业出版社的编辑为本书的高质量出版付出了辛勤劳动. 在此一并表示衷心感谢.传感器与检测技术内容丰富、应用广泛、发展快速. 新工科时代的教材内涵建设任重而道远. 本书的再版体现我们在此领域的最新努力. 其间融入了“立德树人、执着育才、锤炼精品、共享教育” 的情怀. 限于自身的水平和学识. 书中难免存在疏漏和错误之处. 诚望读者不吝赐教. 以利修正. 让更多的读者获益. 编著者电子邮箱: ｈｕｘｄ＠ｃｑｕｐｔ.. ｅｄｕ.. ｃｎ.编著者２０１８年１月于重庆南山(文峰书院)Ⅴ前　　言目　　录前　言上篇　传感器原理第１

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