基本介紹
- 書名：感測器與自動檢測技術
- 作者：張青春 紀劍祥
- ISBN：978-7-111-59353-9
- 定價：38.00
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2018-05-29
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
圖書信息,內容簡介,圖書目錄,
圖書信息
感測器與自動檢測技術
書號： | 59353 | ISBN： | 978-7-111-59353-9 |
作者： | 張青春 紀劍祥 | 印次： | 1-1 |
責編： | 吉玲 張利萍 劉麗敏 | 開本： | 16開 |
字數： | 378千字 | 定價： | 38.0 |
所屬叢書： | 普通高等教育“十三五”規劃教材 | ||
裝訂： | 平裝 | 出版日期： | 2018-05-29 |
內容簡介
本書針對套用型本科教育和新工科的特點，以信息的感測、轉換、處理為核心，按檢測技術基礎（第1~2章）、感測器原理及套用（第3~8章）、自動檢測系統（第9~11章）三大模組組織內容。感測器原理及套用模組以被測量為主線，分別介紹溫度、力、聲、磁、光、氣體和濕度等各類感測器的原理、結構、性能及其套用電路，並針對不同類型的感測器給出多個套用實例。自動檢測系統模組包含虛擬儀器、無線感測器網路與物聯網和自動檢測系統共三章內容，第9章介紹虛擬儀器概念、開發環境和數據採集；第10章介紹無線感測器網路與物聯網的概念、技術架構、無線通信及其套用；第11章介紹自動檢測系統的組成、設計方法和設計案例。
圖書目錄
前言
第 1 章 感測器與檢測技術基礎 1
1. 1 檢測技術概論 1
1. 1. 1 檢測技術 1
1. 1. 2 感測器與檢測技術的作用與地位 1
1. 2 感測器的定義及其分類 2
1. 2. 1 感測器的定義與組成 2
1. 2. 2 感測器的分類 2
1. 3 感測器的基本特性 3
1. 3. 1 感測器的靜態特性 3
1. 3. 2 感測器的動態特性 6
1. 4 感測器技術的發展 9
思考題與習題 10
第 2 章 測量誤差與數據處理 11
2. 1 測量誤差的基本概念 11
2. 1. 1 量值 11
2. 1. 2 誤差的表達方法 11
2. 2 誤差的分類及其來源 13
2. 2. 1 系統誤差 13
2. 2. 2 隨機誤差 13
2. 2. 3 粗大誤差 13
2. 3 測量誤差的處理 14
2. 3. 1 隨機誤差的處理 14
2. 3. 2 系統誤差的處理 16
2. 3. 3 粗大誤差的處理 17
思考題與習題 18
第 3 章 溫度感測器 19
3. 1 熱電偶 19
3. 1. 1 熱電偶感測器測溫原理 19
3. 1. 2 熱電偶的基本定律 22
3. 1. 3 熱電偶的結構與種類 23
3. 1. 4 熱電偶的冷端溫度補償 25
3. 1. 5 熱電偶的實用測溫電路 26
3. 2 熱電阻 27
3. 2. 1 鉑熱電阻 27
3. 2. 2 銅熱電阻 28
3. 2. 3 熱電阻的測量電路 28
3. 3 熱敏電阻 29
3. 3. 1 熱敏電阻的結構與特點 29
3. 3. 2 熱敏電阻的類型及其溫度特性 30
3. 4 輻射式溫度感測器 30
3. 4. 1 輻射測溫的物理基礎 30
3. 4. 2 輻射式測溫方法 31
3. 5 集成溫度感測器 32
3. 5. 1 集成溫度感測器的工作原理及
分類 32
3. 5. 2 電壓型集成溫度感測器
μPC616A / C 32
3. 5. 3 電流型集成溫度感測器 AD590 33
3. 5. 4 數字型溫度感測器 DS18B20 34
3. 6 溫度感測器的套用 34
3. 6. 1 NTC 熱敏電阻溫度控制 34
3. 6. 2 PTC 熱敏電阻自動延時電路 34
3. 6. 3 管道流量測量 35
3. 6. 4 集成溫度感測器溫差測量 35
思考題與習題 35
第 4 章 力學量感測器 37
4. 1 應變式壓力感測器 37
4. 1. 1 電阻應變效應 37
4. 1. 2 電阻應變片的種類和結構 38
4. 1. 3 電阻應變式感測器的測量電路 39
4. 1. 4 電阻應變片溫度誤差及其補償 42
4. 2 壓電式感測器 44
4. 2. 1 壓電效應 44
4. 2. 2 壓電材料 46Ⅵ
4. 2. 3 測量電路 47
4. 3 電容式感測器 51
4. 3. 1 電容式感測器的工作原理 51
4. 3. 2 電容式感測器的測量電路 55
4. 3. 3 電容式壓力感測器 57
4. 4 電感式壓力感測器 57
4. 4. 1 自感式壓力感測器 58
4. 4. 2 互感式壓力感測器 62
4. 5 力學量感測器的套用 64
4. 5. 1 電阻式感測器測量力、 重量和
加速度 64
4. 5. 2 壓電式感測器測量力和加速度 68
4. 5. 3 電容式感測器測量位移、 加速度、
厚度和液位 68
4. 5. 4 電感式感測器測量壓力和加
速度 70
思考題與習題 72
第 5 章 聲波感測器 74
5. 1 聲波概述 74
5. 1. 1 聲波 74
5. 1. 2 聲波的物理特性 74
5. 2 微波感測器 76
5. 2. 1 微波感測器的工作原理 77
5. 2. 2 微波感測器的組成 77
5. 2. 3 微波感測器的特點 78
5. 3 超音波感測器 78
5. 3. 1 超音波及其特性 78
5. 3. 2 超音波感測器的分類 78
5. 4 次聲波感測器 80
5. 4. 1 次聲波及其特性 80
第 1 章 感測器與檢測技術基礎 1
1. 1 檢測技術概論 1
1. 1. 1 檢測技術 1
1. 1. 2 感測器與檢測技術的作用與地位 1
1. 2 感測器的定義及其分類 2
1. 2. 1 感測器的定義與組成 2
1. 2. 2 感測器的分類 2
1. 3 感測器的基本特性 3
1. 3. 1 感測器的靜態特性 3
1. 3. 2 感測器的動態特性 6
1. 4 感測器技術的發展 9
思考題與習題 10
第 2 章 測量誤差與數據處理 11
2. 1 測量誤差的基本概念 11
2. 1. 1 量值 11
2. 1. 2 誤差的表達方法 11
2. 2 誤差的分類及其來源 13
2. 2. 1 系統誤差 13
2. 2. 2 隨機誤差 13
2. 2. 3 粗大誤差 13
2. 3 測量誤差的處理 14
2. 3. 1 隨機誤差的處理 14
2. 3. 2 系統誤差的處理 16
2. 3. 3 粗大誤差的處理 17
思考題與習題 18
第 3 章 溫度感測器 19
3. 1 熱電偶 19
3. 1. 1 熱電偶感測器測溫原理 19
3. 1. 2 熱電偶的基本定律 22
3. 1. 3 熱電偶的結構與種類 23
3. 1. 4 熱電偶的冷端溫度補償 25
3. 1. 5 熱電偶的實用測溫電路 26
3. 2 熱電阻 27
3. 2. 1 鉑熱電阻 27
3. 2. 2 銅熱電阻 28
3. 2. 3 熱電阻的測量電路 28
3. 3 熱敏電阻 29
3. 3. 1 熱敏電阻的結構與特點 29
3. 3. 2 熱敏電阻的類型及其溫度特性 30
3. 4 輻射式溫度感測器 30
3. 4. 1 輻射測溫的物理基礎 30
3. 4. 2 輻射式測溫方法 31
3. 5 集成溫度感測器 32
3. 5. 1 集成溫度感測器的工作原理及
分類 32
3. 5. 2 電壓型集成溫度感測器
μPC616A / C 32
3. 5. 3 電流型集成溫度感測器 AD590 33
3. 5. 4 數字型溫度感測器 DS18B20 34
3. 6 溫度感測器的套用 34
3. 6. 1 NTC 熱敏電阻溫度控制 34
3. 6. 2 PTC 熱敏電阻自動延時電路 34
3. 6. 3 管道流量測量 35
3. 6. 4 集成溫度感測器溫差測量 35
思考題與習題 35
第 4 章 力學量感測器 37
4. 1 應變式壓力感測器 37
4. 1. 1 電阻應變效應 37
4. 1. 2 電阻應變片的種類和結構 38
4. 1. 3 電阻應變式感測器的測量電路 39
4. 1. 4 電阻應變片溫度誤差及其補償 42
4. 2 壓電式感測器 44
4. 2. 1 壓電效應 44
4. 2. 2 壓電材料 46Ⅵ
4. 2. 3 測量電路 47
4. 3 電容式感測器 51
4. 3. 1 電容式感測器的工作原理 51
4. 3. 2 電容式感測器的測量電路 55
4. 3. 3 電容式壓力感測器 57
4. 4 電感式壓力感測器 57
4. 4. 1 自感式壓力感測器 58
4. 4. 2 互感式壓力感測器 62
4. 5 力學量感測器的套用 64
4. 5. 1 電阻式感測器測量力、 重量和
加速度 64
4. 5. 2 壓電式感測器測量力和加速度 68
4. 5. 3 電容式感測器測量位移、 加速度、
厚度和液位 68
4. 5. 4 電感式感測器測量壓力和加
速度 70
思考題與習題 72
第 5 章 聲波感測器 74
5. 1 聲波概述 74
5. 1. 1 聲波 74
5. 1. 2 聲波的物理特性 74
5. 2 微波感測器 76
5. 2. 1 微波感測器的工作原理 77
5. 2. 2 微波感測器的組成 77
5. 2. 3 微波感測器的特點 78
5. 3 超音波感測器 78
5. 3. 1 超音波及其特性 78
5. 3. 2 超音波感測器的分類 78
5. 4 次聲波感測器 80
5. 4. 1 次聲波及其特性 80
5. 4. 2 次聲波感測器的分類 80
5. 5 聲波感測器的套用 81
5. 5. 1 微波液位和濕度檢測 81
5. 5. 2 超音波物位、 流量測量和無損
探傷 82
5. 5. 3 次聲波管道泄漏定位和災害
預測 85
思考題與習題 86
第 6 章 磁敏感測器 87
6. 1 磁電感應式感測器 87
6. 1. 1 磁電感應式感測器的工作原理 87
6. 1. 2 磁電感應式感測器的測量電路 89
6. 2 電渦流感測器 89
6. 2. 1 電渦流感測器的工作原理 89
6. 2. 2 電渦流感測器的測量電路 91
6. 3 霍爾式感測器 92
6. 3. 1 霍爾效應 92
6. 3. 2 霍爾元件 93
6. 3. 3 霍爾元件的誤差及其補償 94
6. 3. 4 霍爾式感測器的基本測量電路 96
6. 4 半導體磁阻感測器 96
6. 4. 1 磁阻效應 96
6. 4. 2 磁敏電阻元件 97
6. 4. 3 磁敏電阻的溫度補償 97
6. 5 結型磁敏器件 98
6. 5. 1 磁敏二極體 98
6. 5. 2 磁敏電晶體 99
6. 6 磁敏感測器的套用 101
6. 6. 1 磁電感應式振動速度感測器和
電磁流量計 101
6. 6. 2 電渦流感測器振幅、 轉速測量和
無損探傷 101
6. 6. 3 霍爾式感測器位移、 轉速和功率
測量 102
6. 6. 4 交流電流監視器 104
6. 6. 5 磁電式無觸點開關 104
思考題與習題 105
第 7 章 光電式感測器 106
7. 1 光電式感測器的類型和基本形式 106
7. 1. 1 光電式感測器的類型 106
7. 1. 2 光電式感測器的基本形式 107
7. 2 光電效應與光電器件 107
7. 2. 1 外光電效應及其典型器件 108
7. 2. 2 內光電效應及其典型器件 111
7. 2. 3 光生伏特效應及其典型器件 114
7. 3 光纖感測器 120
7. 3. 1 光纖的傳光原理及主要特性 121
7. 3. 2 光纖感測器的組成和分類 122
7. 4 計量光柵感測器 123
7. 4. 1 光柵的結構和分類 123
7. 4. 2 光柵感測器的工作原理 124
7. 4. 3 辨向與細分技術 127
7. 5 光電編碼器 128
7. 5. 1 工作原理 128
7. 5. 2 光電碼盤 129
7. 6 紅外感測器 131Ⅶ
7. 6. 1 紅外輻射基本性質 131
7. 6. 2 熱探測器 132
7. 6. 3 光子探測器 133
7. 7 CCD 圖像感測器 133
7. 7. 1 CCD 的基本結構和工作
原理 134
7. 7. 2 CCD 的特性參數 136
7. 7. 3 CCD 圖像感測器的分類 137
7. 8 光電式感測器的套用 139
7. 8. 1 精密核輻射探測器 139
7. 8. 2 光電式火災探測報警器 140
7. 8. 3 路燈自動控制器和樓道雙光控
延時開關 141
7. 8. 4 光電式數字轉速計 141
7. 8. 5 光纖溫度、 圖像和流量感測器 142
思考題與習題 144
第 8 章 氣敏與濕敏感測器 146
8. 1 氣敏感測器 146
8. 1. 1 氣敏感測器概述 146
8. 1. 2 半導體電阻式氣敏感測器 147
8. 1. 3 接觸燃燒式氣敏感測器 149
8. 1. 4 紅外吸收式氣敏感測器 151
8. 1. 5 熱導式氣敏感測器 153
8. 1. 6 熱磁式氣體分析感測器 154
8. 2 濕敏感測器 155
8. 2. 1 濕敏感測器概述 155
8. 2. 2 電阻式濕敏感測器 156
8. 2. 3 電容式濕敏感測器 160
8. 2. 4 集成電容式濕敏感測器
IH3605 161
8. 3 氣敏與濕敏感測器的套用 163
8. 3. 1 簡易家用氣體報警電路 163
8. 3. 2 攜帶型礦井瓦斯超限報警器 163
8. 3. 3 有害氣體鑑別、 報警與控制
電路 163
8. 3. 4 酒精檢測報警器 164
8. 3. 5 汽車後風窗玻璃自動去濕裝置 165
8. 3. 6 房間濕度控制器 165
8. 3. 7 鏡面水汽清除器 166
8. 3. 8 土壤缺水告知器 166
8. 3. 9 電容式穀物水分測量儀 167
8. 3. 10 重油含水量測量 168
思考題與習題 170
第 9 章 虛擬儀器 171
9. 1 虛擬儀器概述 171
9. 1. 1 虛擬儀器的組成 171
9. 1. 2 虛擬儀器與傳統儀器的比較 171
9. 1. 3 虛擬儀器的優點 173
9. 2 LabVIEW 虛擬儀器開發環境 173
9. 2. 1 LabVIEW 程式的基本構成 173
9. 2. 2 LabVIEW 程式的特點 174
9. 3 虛擬儀器在工程中的套用 176
9. 4 虛擬儀器數據採集 177
9. 4. 1 數據採集 (DAQ) 系統組成 177
9. 4. 2 數據採集 (DAQ) 設備 177
9. 4. 3 DAQ 系統中的計算機 178
9. 4. 4 DAQ 系統中的軟體組件 178
9. 4. 5 使用 LabVIEW 連線測量硬體 178
9. 5 超越 PC 的虛擬儀器系統 183
思考題與習題 183
第 10 章 無線感測器網路與物聯網 185
10. 1 無線感測器網路 185
10. 1. 1 無線感測器網路概念 185
10. 1. 2 無線感測器網路工作原理 185
10. 1. 3 無線感測器節點構成 186
10. 2 物聯網 187
10. 2. 1 物聯網的定義 187
10. 2. 2 物聯網的技術架構 187
10. 2. 3 物聯網的特點 188
10. 3 物聯網的無線通信技術 189
10. 3. 1 近距離無線通信 189
10. 3. 2 遠距離移動無線通信 190
10. 4 物聯網的套用 191
10. 4. 1 智慧型交通物聯網 191
10. 4. 2 智慧型家居物聯網 193
10. 4. 3 智慧型農業物聯網 195
10. 4. 4 智慧型醫療物聯網 195
思考題與習題 197
第 11 章 自動檢測系統 198
11. 1 自動檢測系統的結構組成 198
11. 1. 1 自動檢測系統的基本結構 198
11. 1. 2 自動檢測系統的組成 199
11. 1. 3 自動檢測系統的軟體 202
11. 2 自動檢測系統的基本設計方法 204
11. 2. 1 系統需求分析 204Ⅷ
11. 2. 2 系統總體設計 204
11. 2. 3 採樣頻率的確定 205
11. 2. 4 標度變換 205
11. 2. 5 硬體設計 206
11. 2. 6 軟體設計 208
11. 2. 7 系統集成與維護 209
11. 3 自動檢測系統的設計案例 209
11. 3. 1 智慧型人體電子秤 209
11. 3. 2 基於虛擬儀器直流電動機性能的
綜合測試系統 211
11. 3. 3 基於 ZigBee 建築塔吊安全監測
預警系統 216
11. 3. 4 基於 WSN 和 COMWAY 協定溫室
大棚參數遠程監控系統 221
11. 3. 5 基於 GPRS 和 OneNet 水質遠程
監測預警系統 227
思考題與習題 241
參考文獻 242
5. 5 聲波感測器的套用 81
5. 5. 1 微波液位和濕度檢測 81
5. 5. 2 超音波物位、 流量測量和無損
探傷 82
5. 5. 3 次聲波管道泄漏定位和災害
預測 85
思考題與習題 86
第 6 章 磁敏感測器 87
6. 1 磁電感應式感測器 87
6. 1. 1 磁電感應式感測器的工作原理 87
6. 1. 2 磁電感應式感測器的測量電路 89
6. 2 電渦流感測器 89
6. 2. 1 電渦流感測器的工作原理 89
6. 2. 2 電渦流感測器的測量電路 91
6. 3 霍爾式感測器 92
6. 3. 1 霍爾效應 92
6. 3. 2 霍爾元件 93
6. 3. 3 霍爾元件的誤差及其補償 94
6. 3. 4 霍爾式感測器的基本測量電路 96
6. 4 半導體磁阻感測器 96
6. 4. 1 磁阻效應 96
6. 4. 2 磁敏電阻元件 97
6. 4. 3 磁敏電阻的溫度補償 97
6. 5 結型磁敏器件 98
6. 5. 1 磁敏二極體 98
6. 5. 2 磁敏電晶體 99
6. 6 磁敏感測器的套用 101
6. 6. 1 磁電感應式振動速度感測器和
電磁流量計 101
6. 6. 2 電渦流感測器振幅、 轉速測量和
無損探傷 101
6. 6. 3 霍爾式感測器位移、 轉速和功率
測量 102
6. 6. 4 交流電流監視器 104
6. 6. 5 磁電式無觸點開關 104
思考題與習題 105
第 7 章 光電式感測器 106
7. 1 光電式感測器的類型和基本形式 106
7. 1. 1 光電式感測器的類型 106
7. 1. 2 光電式感測器的基本形式 107
7. 2 光電效應與光電器件 107
7. 2. 1 外光電效應及其典型器件 108
7. 2. 2 內光電效應及其典型器件 111
7. 2. 3 光生伏特效應及其典型器件 114
7. 3 光纖感測器 120
7. 3. 1 光纖的傳光原理及主要特性 121
7. 3. 2 光纖感測器的組成和分類 122
7. 4 計量光柵感測器 123
7. 4. 1 光柵的結構和分類 123
7. 4. 2 光柵感測器的工作原理 124
7. 4. 3 辨向與細分技術 127
7. 5 光電編碼器 128
7. 5. 1 工作原理 128
7. 5. 2 光電碼盤 129
7. 6 紅外感測器 131Ⅶ
7. 6. 1 紅外輻射基本性質 131
7. 6. 2 熱探測器 132
7. 6. 3 光子探測器 133
7. 7 CCD 圖像感測器 133
7. 7. 1 CCD 的基本結構和工作
原理 134
7. 7. 2 CCD 的特性參數 136
7. 7. 3 CCD 圖像感測器的分類 137
7. 8 光電式感測器的套用 139
7. 8. 1 精密核輻射探測器 139
7. 8. 2 光電式火災探測報警器 140
7. 8. 3 路燈自動控制器和樓道雙光控
延時開關 141
7. 8. 4 光電式數字轉速計 141
7. 8. 5 光纖溫度、 圖像和流量感測器 142
思考題與習題 144
第 8 章 氣敏與濕敏感測器 146
8. 1 氣敏感測器 146
8. 1. 1 氣敏感測器概述 146
8. 1. 2 半導體電阻式氣敏感測器 147
8. 1. 3 接觸燃燒式氣敏感測器 149
8. 1. 4 紅外吸收式氣敏感測器 151
8. 1. 5 熱導式氣敏感測器 153
8. 1. 6 熱磁式氣體分析感測器 154
8. 2 濕敏感測器 155
8. 2. 1 濕敏感測器概述 155
8. 2. 2 電阻式濕敏感測器 156
8. 2. 3 電容式濕敏感測器 160
8. 2. 4 集成電容式濕敏感測器
IH3605 161
8. 3 氣敏與濕敏感測器的套用 163
8. 3. 1 簡易家用氣體報警電路 163
8. 3. 2 攜帶型礦井瓦斯超限報警器 163
8. 3. 3 有害氣體鑑別、 報警與控制
電路 163
8. 3. 4 酒精檢測報警器 164
8. 3. 5 汽車後風窗玻璃自動去濕裝置 165
8. 3. 6 房間濕度控制器 165
8. 3. 7 鏡面水汽清除器 166
8. 3. 8 土壤缺水告知器 166
8. 3. 9 電容式穀物水分測量儀 167
8. 3. 10 重油含水量測量 168
思考題與習題 170
第 9 章 虛擬儀器 171
9. 1 虛擬儀器概述 171
9. 1. 1 虛擬儀器的組成 171
9. 1. 2 虛擬儀器與傳統儀器的比較 171
9. 1. 3 虛擬儀器的優點 173
9. 2 LabVIEW 虛擬儀器開發環境 173
9. 2. 1 LabVIEW 程式的基本構成 173
9. 2. 2 LabVIEW 程式的特點 174
9. 3 虛擬儀器在工程中的套用 176
9. 4 虛擬儀器數據採集 177
9. 4. 1 數據採集 (DAQ) 系統組成 177
9. 4. 2 數據採集 (DAQ) 設備 177
9. 4. 3 DAQ 系統中的計算機 178
9. 4. 4 DAQ 系統中的軟體組件 178
9. 4. 5 使用 LabVIEW 連線測量硬體 178
9. 5 超越 PC 的虛擬儀器系統 183
思考題與習題 183
第 10 章 無線感測器網路與物聯網 185
10. 1 無線感測器網路 185
10. 1. 1 無線感測器網路概念 185
10. 1. 2 無線感測器網路工作原理 185
10. 1. 3 無線感測器節點構成 186
10. 2 物聯網 187
10. 2. 1 物聯網的定義 187
10. 2. 2 物聯網的技術架構 187
10. 2. 3 物聯網的特點 188
10. 3 物聯網的無線通信技術 189
10. 3. 1 近距離無線通信 189
10. 3. 2 遠距離移動無線通信 190
10. 4 物聯網的套用 191
10. 4. 1 智慧型交通物聯網 191
10. 4. 2 智慧型家居物聯網 193
10. 4. 3 智慧型農業物聯網 195
10. 4. 4 智慧型醫療物聯網 195
思考題與習題 197
第 11 章 自動檢測系統 198
11. 1 自動檢測系統的結構組成 198
11. 1. 1 自動檢測系統的基本結構 198
11. 1. 2 自動檢測系統的組成 199
11. 1. 3 自動檢測系統的軟體 202
11. 2 自動檢測系統的基本設計方法 204
11. 2. 1 系統需求分析 204Ⅷ
11. 2. 2 系統總體設計 204
11. 2. 3 採樣頻率的確定 205
11. 2. 4 標度變換 205
11. 2. 5 硬體設計 206
11. 2. 6 軟體設計 208
11. 2. 7 系統集成與維護 209
11. 3 自動檢測系統的設計案例 209
11. 3. 1 智慧型人體電子秤 209
11. 3. 2 基於虛擬儀器直流電動機性能的
綜合測試系統 211
11. 3. 3 基於 ZigBee 建築塔吊安全監測
預警系統 216
11. 3. 4 基於 WSN 和 COMWAY 協定溫室
大棚參數遠程監控系統 221
11. 3. 5 基於 GPRS 和 OneNet 水質遠程
監測預警系統 227
思考題與習題 241
參考文獻 242
