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第1章 绪论1

1.1 现代检测技术概述1

1.2 传感器概述3

1.2.1 传感器的概念3

1.2.2 传感器的组成3

1.2.3 传感器的分类4

1.2.4 传感器的发展趋势6

1.3 现代检测系统7

1.3.1 基本结构7

1.3.2 应用类型8

1.4 检测技术的发展趋势11

1.4.1 检测仪器与计算机技术的集成11

1.4.2 软测量技术13

1.4.3 模糊传感器13

1.5 检测理论发展展望14

思考题与习题16

第2章 检测装置基本特性17

2.1 线性检测系统概述17

2.2 检测系统的静态特性19

2.2.1 静态特性参数20

2.2.2 静态特性的性能指标21

2.2.3 检测装置的标定24

2.3 检测装置的动态特性25

2.3.1 微分方程25

2.3.2 传递函数25

2.3.3 频率（响应）特性26

2.4 不失真测量条件和装置组建26

2.4.1 输出信号的失真27

2.4.2 不失真测量的条件27

2.4.3 检测装置的组建28

2.5 检测装置基本特性测试和性能评价31

2.5.1 常见装置的数学模型31

2.5.2 静态特性的测试35

2.5.3 动态特性的测试35

思考题与习题37

第3章 电参量检测装置39

3.1 电阻式传感器39

3.1.1 应变式传感器39

3.1.2 压阻式传感器47

3.1.3 热电阻传感器49

3.1.4 光敏电阻54

3.2 电感式传感器57

3.2.1 自感式传感器57

3.2.2 互感式传感器64

3.2.3 电涡流式传感器71

3.3 电容式传感器78

3.3.1 电容式传感器结构与工作原理79

3.3.2 电容式传感器的等效电路83

3.3.3 电容式传感器的测量电路83

3.3.4 电容式传感器的应用89

思考题与习题90

第4章 电能量检测装置92

4.1 热电偶传感器92

4.1.1 热电偶测温原理92

4.1.2 热电偶的基本定律94

4.1.3 热电偶的冷端处理和补偿95

4.1.4 热电偶的实用测温电路97

4.2 压电式传感器100

4.2.1 压电式传感器的工作原理100

4.2.2 压电元件的等效电路及连接方式103

4.2.3 压电式传感器的测量电路104

4.2.4 压电式传感器的应用106

4.3 磁电传感器107

4.3.1 磁电感应式传感器107

4.3.2 霍尔传感器111

4.4 光电池118

4.4.1 光电池的结构和工作原理118

4.4.2 光电池的基本特性119

4.4.3 光电池的应用120

思考题与习题121

第5章 数字及现代检测装置123

5.1 角度数字编码器123

5.1.1 增量式角度数字编码器123

5.1.2 绝对式角度数字编码器125

5.2 光栅传感器128

5.2.1 光栅的结构和类型128

5.2.2 光栅传感器的工作原理129

5.2.3 辨向原理与细分技术132

5.2.4 光栅传感器的应用135

5.3 感应同步器137

5.3.1 感应同步器的基本结构137

5.3.2 感应同步器的工作原理138

5.3.3 信号处理方式140

5.3.4 感应同步器的应用140

5.4 磁栅式传感器142

5.4.1 磁栅式传感器的工作原理142

5.4.2 信号处理及检测电路144

5.4.3 磁栅式传感器的应用145

5.5 容栅式传感器146

5.5.1 容栅式传感器结构及工作原理146

5.5.2 容栅式传感器的特点147

5.5.3 容栅式传感器信号处理方式148

5.5.4 容栅式传感器的应用150

5.6 现代传感器150

5.6.1 CCD图像传感器150

5.6.2 光纤传感器155

5.6.3 红外传感器160

5.6.4 超声波传感器164

5.6.5 核辐射传感器171

5.6.6 微型传感器177

思考题与习题181

第6章 测量误差分析182

6.1 测量误差的基本概念182

6.1.1 测量误差及其研究的意义和内容182

6.1.2 测量误差的来源183

6.1.3 主要的名词术语183

6.1.4 测量误差的表示方法185

6.1.5 测量误差的分类186

6.1.6 测量不确定度与置信概率187

6.1.7 测量误差与测量不确定度的关系188

6.1.8 误差公理及测量结果的报告189

6.2 随机误差的处理190

6.2.1 随机误差的特征和概率分布190

6.2.2 算术平均值和剩余误差190

6.2.3 随机误差的方差和标准差191

6.2.4 测量的极限误差193

6.2.5 不等精度直接测量的数据处理194

6.3 系统误差的分析195

6.3.1 系统误差的性质及分类195

6.3.2 系统误差的判别196

6.3.3 系统误差的消除与削弱197

6.4 粗大误差的剔除199

6.4.1 莱以特准则199

6.4.2 格拉布斯准则200

6.5 误差合成与误差分配202

6.5.1 随机误差合成202

6.5.2 系统误差合成203

6.5.3 系统误差与随机误差合成203

6.5.4 误差分配204

6.6 测量不确定度评定205

6.6.1 不确定度评定步骤205

6.6.2 不确定度评定206

6.6.3 合成不确定度与扩展不确定度评定209

6.6.4 测量不确定度评定应用举例210

6.7 测量数据处理的基本方法211

6.7.1 有效数字和数据舍入规则211

6.7.2 最小二乘法原理及其应用213

6.7.3 测量数据处理举例214

思考题与习题220

第7章 测量信号调理221

7.1 信号放大221

7.1.1 仪用放大器221

7.1.2 隔离放大器224

7.2 信号滤波226

7.2.1 概述226

7.2.2 RC有源滤波电路229

7.2.3 无源滤波电路238

7.3 信号变换240

7.3.1 电压-电流变换240

7.3.2 电压-频率变换242

思考题与习题245

第8章 测量信号处理246

8.1 信号的基本概念246

8.1.1 信号的描述与分类246

8.1.2 常见的连续时间信号250

8.1.3 常见的离散时间信号254

8.1.4 信号的分解与合成256

8.2 线性系统理论260

8.2.1 连续时间系统260

8.2.2 离散时间系统260

8.2.3 线性时不变系统的性质261

8.2.4 连续时间LTI系统的响应与卷积积分263

8.2.5 离散时间LTI系统的响应与卷积和264

8.3 连续时间信号的傅里叶变换266

8.3.1 周期信号的傅里叶级数分析266

8.3.2 连续时间非周期信号的频谱分析与傅里叶变换269

8.3.3 傅里叶变换的基本性质273

8.3.4 周期信号的傅里叶变换276

8.4 采样与量化277

8.4.1 采样信号的傅里叶变换277

8.4.2 采样定理280

8.4.3 量化282

8.5 离散时间信号的傅里叶变换283

8.5.1 离散傅里叶变换283

8.5.2 快速傅里叶变换284

8.5.3 离散傅里叶变换的性质286

8.6 信号的时域分析287

8.6.1 信号预处理287

8.6.2 时域波形分析290

8.6.3 时域平均292

8.6.4 相关分析292

8.6.5 概率密度函数与概率分布295

思考题与习题296

第9章 现代检测系统实用设计方案介绍299

9.1 虚拟仪器技术299

9.1.1 虚拟仪器概述299

9.1.2 虚拟仪器的构成300

9.1.3 虚拟仪器的软件开发平台304

9.2 现场总线仪表307

9.2.1 概述307

9.2.2 CAN总线系统309

9.2.3 FF总线系统311

9.2.4 工业以太网技术314

9.3 无线传感器网络318

9.3.1 无线传感器网络的概念318

9.3.2 ZigBee技术319

9.3.3 ZigBee技术在无线传感器网络中的应用323

9.4 检测系统的智能化、网络化技术325

9.4.1 检测系统发展趋势326

9.4.2 智能检测系统的组成327

9.4.3 智能检测系统网络化技术330

9.5 基于数据采集芯片的便携式检测系统设计实践333

思考题与习题341

参考文献342