感測器及套用（第3版）

內容簡介

本書共分12章，系統地介紹了感測器的基本原理及特性、感測器套用的相關知識、感測器的套用舉例及實用技術。本書揭示了應變式、電位器式、電容式、電感式、電渦流式、壓電式、超音波式、霍爾式、光電式、光纖式、雷射式、頻率式及熱敏、氣敏、濕敏、旋轉編碼器、感應同步器、磁柵、光柵、容柵、球柵等感測器的基本原理與特性；介紹了感測器信號處理、數據採集、抗干擾及感測器與PLC、計算機、儀表等控制和顯示設備的連線技術；列舉了感測器在工具機、自動生產線、機器人、汽車和安全防範系統中的套用實例，突出了感測器的安裝、調整等實踐技能。本書還介紹了紅外、紫外、CCD、PSD、色彩、甲醛、PM2.5、智慧型式、機器人等新型感測器及其套用。

圖書目錄

前言

第1章　感測器的基本知識1

1.1　感測器的定義與作用1

1.1.1　感測器的定義1

1.1.2　感測器的作用和套用領域1

1.2　感測器的組成與分類3

1.2.1　感測器的組成3

1.2.2　感測器的分類3

1.3　感測器的基本特性4

1.3.1　感測器的靜態特性4

1.3.2　感測器的動態特性6

1.4　感測器的測量誤差與準確度6

1.4.1　誤差的類型7

1.4.2　誤差的表示方法7

1.4.3　準確度8

1.5　感測器中的彈性敏戒說盼感元件8

1.5.1　應力與應變的概念8

1.5.2　彈性敏感元件的特性9

1.5.3　彈性敏感元件仔辯喇的材料10

1.5.4　彈性敏感元件的類型10

思考與練習11

第2章　線性位移感測器及套用13

2.1　電阻式感測器13

2.1.1　應變式感測器13

2.1.2　電位器式感測器16

2.2　電容式感測器17

2.2.1　電容式感測器的類型17

2.2.2　電容式感測器的轉換電路18

2.2.3　電容式位移感測器的實用結構19

2.3　電感式感測器20

2.3.1　自感式感測器20

2.3.2　差動變壓器22

2.4　電渦流式感測器23

2.4.1　電渦流式感測器的工作原理24

2.4.2　電渦流式感測器的結構24

2.4.3　電渦流式感測器的轉換電路24

2.4.4　電渦流式傳慨戲乃感器的使用注意

事項24

2.4.5　電渦流式感測器測位移25

2.5　壓電式感測器26

2.5.1　壓電材料與壓電效應26

2.5.2　電荷放大器29

2.6　超音波感測器30

2.6.1　超音波的傳輸特性30

2.6.2　超音波換能器31

2.7　磁敏感測器32

2.7.1　霍爾式感測器員您妹33

2.7.2　磁敏電阻感測充龍器35

2.8　光電式感測器35

2.8.1　光的知識36

2.8.2　光電效應36

2.8.3　光電元件37

2.8.4　光電感測器的類型44

2.9　光纖與雷射感測器45

2.9.1　光纖感測器45

2.9.2　雷射感測器48

2.10　頻率式感測器48

2.11　智慧型式感測器50

2.11.1　智慧型式感測器的特點50

2.11.2　智慧型式感測器的構成50

思考與練習51

第3章　位置感測器在製造業中的

套用53

3.1　旋轉位置感測器及套用53

3.1.1　光電式旋轉編碼器53

3.1.2　光電式旋轉編碼器的套用與注意

 Ⅵ　

事項55

3.1.3　旋轉變壓器57

3.2　感應同步器及套用58

3.2.1　感應同步器的結構和種類58

3.2.2　感應同步器數顯表及其套用59

3.2.3　感應同步器在鏜床上的套用60

3.3　光柵感測器及套用60

3.3.1　光柵的類型與結構61

3.3.2　莫爾條紋61

3.3.3　直線光柵的安裝與調整63

3.4　磁柵感測器及套用65

3.4.1　磁柵感測器的類型65

3.4.2　磁柵感測器的原理66

3.4.3　磁棕驗糠去柵感測器的結構67

3.4.4　磁柵感測器的組裝68

3.5　容柵感測器69

3.5.1　容柵感測器的結構及工作原理69

3.5.2　容柵感測器的特點70

3.6　球同步器70

3.6.1　球達影墊勸同步器的特點70

3.6.2　球同步器的結構和原理71

3.7　數顯表與數顯量具72

3.7.1　數顯表72

3.7.2　數顯量具74

3.8　接近感測器及套用76

3.8.1　接近感測器的類型與選用76

3.8.2　常用接近感測器及其特性78

3.8.3　接近式感測器的接線方式82

3.8.4　接近感測器的參數檢測83

3.9　感測器在MPS系統中的套用84

3.9.1　工作站1中的來料檢測感測器84

3.9.2　工作站2中的材料檢測感測器85

3.9.3　工作站3中的多種感測器85

3.9.4　工作站4中的位置感測器86

3.9.5　工作站5中的光斷續器86

3.10　感測器在無損檢測中的套用87

3.10.1　超音波檢測87

3.10.2　紅外無損檢測技術88

思考與練習88

第4章　力與運動學量感測器及套用90

4.1　測力與稱重90

4.1.1　測力感測器及套用90

4.1.2　扭矩測量及扭矩感測器91

4.1.3　電子皮帶秤93

4.1.4　電子計價秤94

4.2　運動學量感測器及套用95

4.2.1　振動的測量95

4.2.2　加速度感測器96

4.2.3　都卜勒效應測量線速度99

4.2.4　轉速測量100

思考與練習101

第5章　壓力、流量和物位感測器及

套用102

5.1　壓力感測器及套用102

5.1.1　壓力的基本概念及單位102

5.1.2　常用壓力感測器103

5.1.3　壓力計的選擇和使用109

5.2　流量感測器及套用111

5.2.1　流量及其測量方法111

5.2.2　流量感測器舉例112

5.2.3　流量測量儀表的選用118

5.3　物位感測器及套用118

5.3.1　物位測量概述118

5.3.2　靜壓式液位計119

5.3.3　超音波物位感測器及套用121

5.3.4　微波物位感測器及套用124

5.3.5　電極式與電容式物位感測器125

思考與練習125

第6章　溫度感測器及套用126

6.1　溫度與溫標126

6.2　熱電偶及套用127

6.2.1　熱電偶的原理及種類127

6.2.2　熱電偶的使用128

6.3　電阻式溫度感測器及套用130

6.3.1　熱電阻溫度感測器及套用130

6.3.2　熱敏電阻溫度感測器及套用133

6.4　PN結和集成溫度感測器及套用136

6.4.1　PN結溫度感測器及其套用

電路136

6.4.2　集成溫度感測器137

6.4.3　集成溫度感測器套用電路139

6.4.4　數字式集成溫度感測器139

6.5　光纖溫度感測器140

思考與練習141

第7章　氣體與濕度感測器及套用143

 Ⅶ　

7.1　氣體感測器及套用143

7.1.1　可檢測氣體的種類與性質143

7.1.2　氣體感測器及其特性144

7.1.3　氣體感測器套用舉例146

7.1.4　空氣品質檢測148

7.2　濕度感測器及套用150

7.2.1　濕度的概念和檢測方法151

7.2.2　濕度感測器的類型與特性151

7.2.3　濕度感測器的套用154

7.2.4　濕度檢測與控制電路實例155

思考與練習156

第8章　機器人感測器157

8.1　機器人自適應感測器157

8.1.1　機器人內部感測器157

8.1.2　機器人外部感測器159

8.1.3　機器人手爪感測器161

8.2　工業機器人感測器163

8.2.1　裝配機器人感測器系統163

8.2.2　焊接機器人感測器系統165

8.2.3　管道內作業機器人感測器系統168

8.3　移動機器人感測器168

8.3.1　移動機器人實時避障感測器168

8.3.2　移動機器人導航系統169

8.3.3　移動機器人感測系統舉例170

8.4　飛行機器人感測器170

8.4.1　飛行機器人姿態感測器170

8.4.2　飛行機器人慣性感測器172

8.4.3　天線伺服跟蹤系統174

8.5　水下機器人感測器174

8.5.1　聲吶感測系統174

8.5.2　水聲換能器175

8.5.3　超短基線定位系統177

思考與練習178

第9章　汽車感測器179

9.1　汽車感測器的種類與特點179

9.2　汽車溫度感測器180

9.2.1　熱敏電阻式溫度感測器的作用與

檢查180

9.2.2　其他類型的溫度感測器的作用與

檢查182

9.3　汽車壓力與流量感測器183

9.3.1　汽車壓力感測器183

9.3.2　汽車流量感測器185

9.4　汽車氣體感測器188

9.4.1　氧感測器的作用與檢查188

9.4.2　稀薄混合氣感測器189

9.4.3　寬域空燃比感測器189

9.4.4　煙塵濃度感測器189

9.5　汽車速度感測器190

9.5.1　汽車轉速感測器190

9.5.2　汽車車速感測器190

9.5.3　汽車角速度感測器191

9.6　汽車加速度感測器191

9.6.1　爆燃感測器191

9.6.2　碰撞感測器192

9.7　汽車位置感測器193

9.7.1　節氣門位置感測器193

9.7.2　車高與轉向感測器195

9.7.3　液位感測器195

9.7.4　方位感測器196

9.7.5　曲軸和凸輪軸位置感測器196

9.8　汽車中其他感測器的套用199

思考與練習201

第10章　感測器在安全防範中的

套用202

10.1　感測器在防盜報警系統中的套用202

10.1.1　入侵探測和防盜報警系統

概述202

10.1.2　紅外入侵探測器204

10.1.3　超音波入侵探測器206

10.1.4　微波入侵探測器207

10.1.5　複合探測技術和防範報警

系統208

10.2　感測器在火災探測報警系統中的

套用210

10.2.1　火災的信息檢測210

10.2.2　火災探測器211

10.2.3　火災探測器的安裝214

思考與練習215

第11章　感測器信號處理與抗干擾

技術216

11.1　感測器信號的預處理方法216

11.1.1　開/關式感測器信號的預處理216

11.1.2　模擬脈衝式感測器信號的

預處理217

 Ⅷ　

11.1.3　模擬連續式感測器信號的

預處理217

11.1.4　模擬頻率式感測器信號的

預處理218

11.1.5　數字式感測器信號的預處理218

11.1.6　相敏檢波電路218

11.2　感測器的信號放大電路219

11.2.1　測量放大器220

11.2.2　集成儀表放大電路介紹221

11.3　感測器信號的補償與標度變換221

11.3.1　感測器信號的溫度補償221

11.3.2　感測器信號的非線性補償223

11.3.3　感測器的標度變換226

11.4　抗干擾技術226

11.4.1　干擾的來源及形式226

11.4.2　干擾的抑制技術230

思考與練習234

第12章　感測器的接口技術236

12.1　感測器與微機的接口技術236

12.1.1　數據採集系統概述236

12.1.2　A－D轉換器238

12.1.3　其他數據採集部件239

12.1.4　數據採集卡的套用240

12.2　感測器與PLC的連線241

12.2.1　接近感測器與PLC的連線241

12.2.2　旋轉編碼器與PLC的連線243

12.2.3　模擬量感測器與PLC的連線244

12.3　感測器與檢測儀表的連線245

12.3.1　感測器與模擬式儀表的連線245

12.3.2　感測器與數字式儀表的連線247

思考與練習250

參考文獻251

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