传感器与测试技术

　　书 名: 传感器与测试技术 　　作　者： 周传德　 　　出版社： 重庆大学出版社 　　出版时间： 2009-6-1 　　ISBN: 9787562448846 　　开本： 16开 　　定价: 35.00元

　　本书共分为13章，系统地论述了测试系统及其基本特性；介绍了测试系统中传感器的结构、基本原理和典型应用，以及传感器的发展趋势、选用原则等；讲解了“ 信号处理”，包括测试系统中的信号调理与数据采集，信号处理和 数字信号处理基础等；还专门讲述了“典型测试系统”，包括振动、噪声、机械 参量、 工业自动化等测试系统的构建与应用。教材从测试系统基本理论与 传感器原理、特点及应用领域，信号分析方法物理含义、特点及应用，到典型测试系统的构建、应用与分析进行深入浅出的阐述，力求使读者对测试系统有一个“一体化”的完整理解。

　　第1章 测试系统的构成 　　1.1 测试技术的任务和重要性 　　1.2 测试系统的构成 　　1.3 测试标准体系 　　习题与思考题 　　第2章 测试系统的基本特征 　　2.1 测试系统的主要特性 　　2.2 测试系统的静态特性 　　2.2.1 静态传递方程与定度曲线 　　2.2.2 灵敏度 　　2.2.3 线性度 　　2.2.4 回程误差 　　2.2.5 稳定性 　　2.3 测试系统的动态特性 　　2.3.1 测试系统动态传递特性的 时域描述 　　2.3.2 测试系统动态传递特性的频域描述 　　2.3.3 测试系统动态特性参数的识别 　　2.4 测试系统不失真传递信号的条件 　　2.5 测试系统的抗干扰 　　习题与思考题 　　第3章 传感器定义及分类 　　3.1 传感器的定义 　　3.2 传感器的组成 　　3.3 传感器的分类 　　习题与思考题 　　第4章 常规 传感器原理及应用 　　4.1 电阻式传感器 　　4.1.1 电位器式电阻传感器 　　4.1.2 应变片式电阻传感器 　　4.2 电感式传感器 　　4.2.1 自感式传感器 　　4.2.2 差动变压器式传感器 　　4.2.3 电 涡流式传感器 　　4.2.4 感应 同步器 　　4.3 电容式传感器 　　4.3.1 工作原理和 结构类型 　　4.3.2 转换电路 　　4.3.3 电容式传感器的应用 　　4.4 压电式传感器 　　4.4.1 压电效应 　　4.4.2 压电传感器的 等效电路和测量电路 　　4.4.3 压电式传感器的应用 　　4.5 磁电式传感器 　　4.5.1 磁电感应式传感器工作原理 　　4.5.2 磁电感应式传感器基本特性 　　4.5.3 磁电感应式传感器的测量电路 　　4.5.4 磁电感应式传感器的应用 　　4.6 热电式传感器 　　4.6.1 热电偶 温度传感器 　　4.6.2 热电阻温度传感器 　　4.6.3 热敏电阻温度传感器 　　4.7 光电传感器 　　4.7.1 光源与光的特性 　　4.7.2 光电效应 　　4.7.3 光电式传感器的类型 　　4.7.4 光电 编码器 　　4.7.5 固态图像传感器（CCD） 　　4.8 霍尔式传感器 　　4.8.1 霍尔效应 　　4.8.2 霍尔元件结构及测量电路 　　4.8.3 霍尔元件基本特性 　　4.8.4 霍尔式传感器的应用 　　习题与思考题 　　第5章 新型传感器原理及应用 　　5.1 激光传感器 　　5.1.1 激光产生的原理 　　5.1.2 激光的特性 　　5.1.3 激光器及其特性 　　5.1.4 激光探测器的应用 　　5.2 光纤传感器 　　5.2.1 光纤的结构 　　5.2.2 传光原理 　　5.2.3 光纤的种类 　　5.2.4 光纤传感器分类 　　5.2.5 光纤传感器的应用 　　5.2.6 光纤传感器的发展趋势 　　5.3 智能传感器 　　5.3.1 概述 　　5.3.2 智能传感器实现的途径 　　5.3.3 智能传感器的发展前景 　　5.4 MEMS传感器 　　习题与思考题 　　第6章 传感器的发展趋势及选用原则 　　6.1 传感器的发展现状 　　6.2 传感器的发展趋势 　　6.3 传感器改善性能的途径 　　6.4 传感器选用原则 　　习题与思考题 　　第7章 信号分析基础 　　7.1 信号的分类 　　7.1.1 信号的概念及其描述方法 　　7.1.2 信号分类 　　7.2 信号分析中的常用函数 　　7.2.1 正弦信号 　　7.2.2 单位冲激信号（δ函数） 　　7.2.3 单位阶跃函数 　　7.2.4 sinc（t）函数 　　7.3 信号的 时域分析 　　7.3.1 均值 　　7.3.2 均方值 　　7.3.3 方差 　　7.3.4 波形图 　　7.4 信号的幅 值域分析 　　7.4.1 概率密度函数 　　7.4.2 概率 分布函数 　　7.4.3 直方图分析 　　7.5 信号的频域分析 　　7.5.1 频域分析中的基本概念 　　7.5.2 周期信号的 频谱 　　7.5.3 非周期信号的频谱 　　7.5.4 随机信号的频谱 　　7.5.5 频域分析的应用 　　7.6 信号的 相关分析 　　7.6.1 相关函数 　　7.6.2 相关函数的性质及物理含义 　　7.6.3 随机信号的相关函数与其频谱的关系 　　7.7 卷积及 卷积定理 　　7.7.1 卷积的定义 　　7.7.2 卷积定理 　　7.8 时频 联合分析方法简介 　　7.8.1 短时傅里叶变换 　　7.8.2 小波分析 　　习题与思考题 　　第8章 信号调理 　　8.1 放大电路 　　8.1.1 反相放大器 　　8.1.2 同相放大器 　　8.1.3 差动放大器 　　8.1.4 交流放大电路 　　8.1.5 电荷放大器 　　8.1.6 测量放大器 　　8.1.7 隔离放大器 　　8.2 电桥 　　8.2.1 直流电桥 　　8.2.2 交流电桥 　　8.3 调制与解调 　　8.3.1 调制的类型 　　8.3.2 调幅及其解调 　　8.4 滤波器 　　8.4.1 滤波器的分类 　　8.4.2 理想滤波器 　　8.4.3 实际滤波器 　　8.4.4 无源滤波器 　　8.4.5 有源滤波器 　　习题与思考题 　　第9章 数字信号处理 　　9.1 数据采集 　　9.1.1 数据采集系统的基本组成 　　9.1.2 数据采集系统的主要性能指标 　　9.1.3 采样过程与 采样定理 　　9.2 离散傅里叶变换 　　9.2.1 离散傅里叶变换（DFT） 　　9.2.2 快速傅里叶变换（FFT） 　　9.3 DFT变换过程中的问题 　　9.3.1 FFT的谱分析极限 　　9.3.2 频率混叠现象及其抑制 　　9.3.3 信号的截断与泄漏 　　9.3.4 常用 窗函数及其特性 　　习题与思考题 　　第10章 振动测试 　　10.1 振动测试方法 　　10.1.1 振动测试基本方法 　　10.1.2 测振系统的定度和校准 　　10.1.3 测试方案的制订和测试系统的选择 　　10.2 机械阻抗测试系统 　　习题与思考题 　　第11章 噪声测试 　　11.1 噪声测试方法 　　11.1.1 声学基本概念 　　11.1.2 噪声的物理度量 　　11.1.3 多声源 噪声级合成、扣除和平均 　　11.1.4 噪声的 频谱分析 　　11.1.5 噪声的主观评价 　　11.2 噪声测量仪器及应用 　　11.2.1 传声器 　　11.2.2 声压 测量仪器 　　11.2.3 声强测量 　　习题与思考题 　　第12章 机械 参量测试 　　12.1 转速、扭矩与功率测试 　　12.1.1 转速测量 　　12.1.2 扭矩 测量技术 　　12.1.3 功率测量 　　12.2 应力应变测试 　　12.2.1 应变测量技术 　　12.2.2 应力测量 　　12.3 流量压力测量 　　12.3.1 流量测量概述 　　12.3.2 流量 测量传感器 　　2.3.3 压力测量技术 　　第13章 传感器在工业中的应用 　　13.1 传感器在 工业机器人中的应用 　　13.1.1 零位和极限位置的检测 　　13.1.2 位移量的检测 　　13.1.3 速度、加速度的检测 　　13.1.4 外部信息传感器在 电弧焊机器人中的应用 　　13.2 传感器在CNC机床与 加工中心中的应用 　　13.2.1 传感器在位置反馈系统中的应用 　　13.2.2 传感器在速度反馈系统中的应用 　　13.2.3 传感器在位置检测中的应用 　　13.3 传感器在 三坐标测量机中的应用 　　13.3.1 三坐标测量机的传感检测系统 　　13.3.2 三坐标测量机的测量探头 　　13.4 传感器在汽车 机电一体化中的应用 　　13.4.1 汽车用传感器 　　13.4.2 传感器在发动机中的典型应用 　　13.4.3 传感器在 汽车空调系统中的应用 　　13.4.4 公路交通用传感器 　　13.5 传感器在炼钢 转炉监测中的应用 　　习题与思考题 　　参考文献

《传感器与测试技术》由中央广播电视大学出版社出版。

插图：


传光型光纤传感器又叫结构型或非功能型光纤传感器。在这类传感器中光纤只具有传输光的作用，需加上其它敏感元件才能构成完整的传感器。为了得到较大受光量和传输的光功率，传光型光纤传感器常采用数值孔径和芯径大的阶跃型多模光纤。它的结构比较简单，并能充分利用光电元件和光纤本身的特点，应用较广，它的缺点是灵敏度比传感型光纤传感器低，测量精度也差些。
下面介绍几个光纤传感器应用的例子。
（丑）光纤压力传感器
图8－22为一光强调制型光纤压力传感器。它是利用压力使光纤变形，从而使其传输特性发生变化的原理。如图所示，光纤被夹在一对锯齿板中间，当光纤不受力时，光线从光纤中穿过，没有能量损失。当锯齿板受外力作用而产生位移时，光纤则发生许多微弯，这时在纤芯中传输的光在微弯处有部分散射到包层中，如图8－22（b）所示。这是由于有些光束的入射角小于临界角，不能发生全反射的原因。这样输出的光强就发生了变化，而且受力越大，光纤微弯的程度也越大，泄漏的光越多，根据光强的变化就可确定所受压力的大小。

传感器技术是现代信息技术的三大基础技术之一。传感器是系统获取信息的第一道“门槛”，传感器的性能对系统的功能起决定性作用；系统的自动化程度越高，对传感器的依赖性就越大。许多国家都把传感器技术列为尖端技术，美、日等发达国家把传感器与测试技术列为当代最主要的核心技术之一，目前传感器已广泛地应用于电子与计算机应用，工业过程控制，汽车、家电，环境与安全监测以及军事等领域，并起着重大作用。
本书是根据中央广播电视大学开放教育试点机械设计制造及其自动化专业本科教学计划中的“传感器与测试技术”教学大纲编写而成。本教材共分10章，第1，2章介绍了传感器与测试技术的一般概念和一般特性；第3－9章分别介绍了电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器、超声波式传感器的工作原理、特性、结构形式、转换电路、误差分析及其补偿方法和应用实例；第10章介绍了传感器与测试系统的选用原則，测试过程中的干扰及抗干扰措施，机床和生产线中常见参量的测试方法，机器人技术中常用传感器的工作原理、结构、测试方法，以及汽车用传感器的工作原理、结构、性能、特点等。
为了满足开放教育的需要，本书力求详简得当，条理清晰，重点突出，便于自学。书中融会了作者多年的教学经验和科研成果。每章末附有大量的思考题与习题，在附录中编写了实验內容及实验指导。通过实验，可使学生对各种不同的传感器及其测量电路和组成有直观的感性认识，巩固所学理论知识，提高学生解决实际问题的能力。