目录
第1章  现代检测技术的理论基础 1
1.1  检测技术概论 1
1.1.1  检测 1
1.1.2  检测方法 2
1.1.3  检测系统 3
1.1.4  检测误差 5
1.2  检测数据的估计和处理 7
1.2.1  随机误差的统计处理 7
1.2.2  系统误差的通用处理方法 13
1.2.3  粗大误差 15
1.2.4  检测数据处理中的几个问题 17
1.2.5  检测不确定度 24
思考题和习题 25
第2章  传感技术及基本特性 26
2.1  传感器的特性与分类 26
2.1.1  传感器概论 26
2.1.2  传感器的基本特性 27
2.1.3  传感器的性能指标 37
2.1.4  传感器特性的应用 37
2.2  传感器的命名方法及代号 38
2.2.1  传感器的命名方法 38
2.2.2  传感器代号的标记方法 40
2.2.3  传感器代号 41
2.2.4  传感器产品名称 43
2.3  传感器材料 44
2.3.1  半导体材料 45
2.3.2  敏感陶瓷材料 46
2.3.3  石英敏感材料 46
2.3.4  金属氧化物及合金材料 47
2.3.5  无机材料 48
2.3.6  有机材料 48
2.3.7  生化材料 48
2.3.8  高分子敏感材料 49
2.3.9  合成材料 49
2.4  传感器制作技术 49
2.4.1  概述 49
2.4.2  刻蚀（腐蚀）技术 50
2.4.3  薄膜技术 51
2.4.4  固相键合工艺 52
2.4.5  纳米技术（毫微技术） 52
2.4.6  微型传感器结构 53
2.5  传感器设计方法 55
2.5.1  传感器的建模 55
2.5.2  传感器应用到的各种定理、法则、效应 55
2.5.3  结构、材料与参数的合理选择 57
2.5.4  信号转换方式 57
2.5.5  传感器的标定与校准 58
2.6  传感器应用电路组成 59
2.6.1  传感器应用电路的具体组成 59
2.6.2  显示器 60
2.6.3  执行机构 60
2.6.4  信号放大、比较 60
2.6.5  系统信息处理 61
2.6.6  微机在测控系统中的作用 62
2.7  检测技术的发展 62
2.7.1  检测技术的发展方向 62
2.7.2  检测技术的最新发展 63
思考题和习题 64
第3章  电阻应变式传感器 66
3.1  常用弹性元件的结构和特性 66
3.1.1  弹性元件的概念 66
3.1.2  弹性元件的特性 67
3.1.3  对弹性元件材料的要求 68
3.1.4  常用的弹性元件材料 68
3.1.5  弹性元件的分类 68
3.1.6  变换力的弹性元件 68
3.1.7  变换压力的弹性元件 70
3.2  电阻应变效应 71
3.2.1  电阻应变片的结构和性能 71
3.2.2  电阻应变效应 72
3.2.3  电阻应变式传感器 73
3.3  电阻应变片测量电路 73
3.3.1  测量电桥的工作方式 74
3.3.2  电桥电路的温度补偿 75
3.3.3  应用举例 75
3.4  电阻应变传感器的应用 78
思考题和习题 80
第4章  电感式传感器 82
4.1  自感式电感传感器 82
4.1.1  工作原理 82
4.1.2  输出特性 83
4.1.3  测量电路 85
4.1.4  自感式电感传感器的应用 87
4.2  差动变压器式互感传感器 88
4.2.1  变隙式差动变压器式互感传感器 88
4.2.2  螺线管式差动变压器式互感传感器 91
4.3  电涡流式传感器 96
4.3.1  工作原理 96
4.3.2  基本特性 97
4.3.3  电涡流的形成范围 98
4.3.4  电涡流式传感器测量电路 99
4.3.5  电涡流式传感器的应用 100
4.4  电感式传感器的应用 102
思考题和习题 107
第5章  电容式传感器 108
5.1  电容式传感器的工作原理和结构 108
5.1.1  变极距型电容式传感器 109
5.1.2  变面积型电容式传感器 110
5.1.3  变介质型电容式传感器 110
5.2  电容式传感器的灵敏度及非线性 112
5.3  电容式传感器的等效电路 114
5.4  电容式传感器的测量电路 114
5.4.1  调频电路 114
5.4.2  运算放大器式电路 115
5.4.3  二极管双T形交流电桥 116
5.4.4  环形二极管充、放电法 117
5.4.5  脉冲宽度调制电路 117
5.5  电容式传感器的应用 119
思考题和习题 124
第6章  压电式传感器 125
6.1  压电效应及压电材料 125
6.1.1  石英晶体 126
6.1.2  压电陶瓷 127
6.1.3  压电式传感器 128
6.2  压电式传感器的测量电路 129
6.2.1  压电式传感器的等效电路 129
6.2.2  压电式传感器的测量 130
6.3  压电式传感器的应用 132
思考题和习题 135
第7章  磁学量传感器 136
7.1  磁电感应式传感器 136
7.1.1  磁电感应式传感器的工作原理 136
7.1.2  磁电感应式传感器的基本特性 138
7.1.3  磁电感应式传感器的测量电路 139
7.1.4  磁电感应式传感器的应用 139
7.2  霍尔式传感器 140
7.2.1  霍尔效应及霍尔元件 140
7.2.2  霍尔集成传感器 145
7.2.3  霍尔式传感器的应用 147
7.3  新型磁学量传感器 151
7.3.1  磁敏电阻 151
7.3.2  磁敏二极管（SMD） 153
7.3.3  磁敏三极管 154
7.3.4  应用 155
思考题和习题 156
第8章  光电式传感器 158
8.1  光电器件 158
8.1.1  光敏电阻 159
8.1.2  光敏二极管和光敏晶体管 161
8.1.3  光电池 163
8.1.4  光电耦合器件 165
8.1.5  电荷耦合器件 166
8.1.6  光电式传感器的应用 170
8.2  光纤传感器 175
8.2.1  光纤结构及其传光原理 175
8.2.2  光纤的基本特性 176
8.2.3  光纤传感器 177
8.3  激光传感器 181
8.3.1  激光的产生和特点 182
8.3.2  常用的激光器 182
8.3.3  激光探测器的应用 183
8.4  固态成像传感器 185
8.4.1  概述 185
8.4.2  光导摄像管 185
8.4.3  固态图像传感器 186
思考题和习题 186
第9章  半导体传感器 187
9.1  气敏传感器 187
9.1.1  概述 187
9.1.2  半导体气敏传感器的机理 188
9.1.3  半导体气敏传感器的类型及结构 188
9.1.4  半导体气敏传感器的基本测量电路 190
9.1.5  半导体气敏传感器的应用 191
9.1.6  使用半导体气敏传感器的注意事项 194
9.1.7  气敏传感器的新动态 194
9.2  湿敏传感器 195
9.2.1  湿度的测量方法 195
9.2.2  氯化锂湿敏电阻 196
9.2.3  半导体陶瓷湿敏电阻 197
9.2.4  湿敏传感器的应用 199
9.3  色敏传感器 201
9.3.1  半导体色敏传感器的基本原理 201
9.3.2  半导体色敏传感器的基本特征 203
9.4  半导体传感器的应用 203
9.4.1  实用酒精测试仪 203
9.4.2  直读式湿度计 204
9.4.3  彩色信号处理电路 204
思考题和习题 205
第10章  超声波传感器 207
10.1  超声波及其物理性质 207
10.1.1  超声波的波形及其传播速度 207
10.1.2  超声波的反射和折射 209
10.1.3  超声波的衰减 209
10.2  超声波传感器 210
10.3  超声波传感器的应用 210
思考题和习题 216
第11章  微波传感器 217
11.1  微波概述 217
11.2  微波传感器原理 218
11.2.1  微波传感器的测量原理及分类 218
11.2.2  微波传感器的组成 219
11.2.3  微波传感器的特点 220
11.3  微波传感器的应用 220
11.3.1  微波液位计 220
11.3.2  微波湿度传感器 220
11.3.3  微波测厚仪 221
11.3.4  微波辐射计（温度传感器） 222
11.3.5  微波测定移动物体的速度和距离 222
11.3.6  微波无损检测 223
思考题和习题 223
第12章  辐射式传感器 224
12.1  红外传感器 224
12.1.1  红外辐射 224
12.1.2  红外探测器 225
12.1.3  红外传感器的应用 226
12.2  核辐射传感器 228
12.2.1  核辐射及其性质 228
12.2.2  核辐射探测器 229
12.2.3  核辐射传感器的应用 233
思考题和习题 237
第13章  温度传感器 238
13.1  概述 238
13.1.1  温度的基本概念 238
13.1.2  温标 238
13.1.3  温度传感器的分类 240
13.2  膨胀式温度传感器 241
13.2.1  玻璃管液体温度计 241
13.2.2  双金属温度计 242
13.2.3  压力式温度计 242
13.3  热电阻温度传感器 243
13.3.1  金属热电阻温度计 243
13.3.2  半导体热敏电阻温度计 245
13.3.3  热电阻温度传感器的应用 249
13.4  热电偶温度传感器 250
13.4.1  热电偶的测温原理 250
13.4.2  热电偶的基本定律 252
13.4.3  热电偶的种类与结构 254
13.4.4  热电偶的冷端温度补偿 258
13.4.5  热电偶测温线路 262
13.5  辐射式温度传感器 263
13.5.1  辐射测温的物理基础 263
13.5.2  亮度温度计 267
13.5.3  全辐射温度计 269
13.5.4  比色温度计 271
13.6  光纤温度传感器 272
13.6.1  光纤温度传感器的类型 272
13.6.2  光纤温度传感器 273
13.7  集成温度传感器 277
13.7.1  模拟集成温度传感器 278
13.7.2  模拟集成温度控制器 280
13.7.3  集成数字温度传感器/控制器 281
思考题和习题 283
第14章  压力传感器 285
14.1  概述 284
14.2  液柱式压力传感器 285
14.3  弹性式压力传感器 285
14.4  压阻式压力传感器 287
14.5  谐振式压力传感器 288
14.6  声表面波（SAW）压力传感器 288
14.7  压力传感器应用举例 289
14.8  差压变送器 290
14.8.1  力平衡式差压变送器 291
14.8.2  电容式差压变送器 291
14.8.3  扩散硅式差压变送器 292
14.9  压力传感器的安装 293
思考题和习题 294
第15章  流量传感器 295
15.1  概述 295
15.2  节流式流量传感器 296
15.2.1  节流装置 296
15.2.2  节流原理与流量方程式 297
15.2.3  取压方式 299
15.2.4  节流式流量测量系统 299
15.3  电磁流量传感器 300
15.3.1  基本原理 300
15.3.2  电磁流量传感器测量系统 301
15.3.3  电磁流量传感器的应用问题 301
15.4  涡街流量传感器 301
15.4.1  测量原理 302
15.4.2  漩涡频率的测量 302
15.4.3  涡街流量传感器测量系统 303
15.4.4  应用问题 303
15.5  涡轮流量传感器 303
15.6  光纤流量传感器 305
15.7  质量流量传感器 305
15.7.1  直接式质量流量计 306
15.7.2  间接式质量流量计 308
15.8  靶式流量传感器 309
15.9  均速管流量传感器 310
15.10  容积式流量传感器 311
15.10.1  容积式流量计的测量机构与流量公式 311
15.10.2  几种容积式流量计 311
15.10.3  容积式流量计的安装与使用 313
15.11  弯管流量传感器 313
15.12  转子流量传感器 313
15.12.1  结构及测量原理 314
15.12.2  转子流量计的安装 315
15.13  相关流量传感器 315
15.13.1  相关流量测量技术简介 315
15.13.2  相关流量计的基本原理 316
15.13.3  相关流量测量系统的构成 318
15.14  智能化流量积算仪 319
思考题和习题 320
第16章  物位传感器 321
16.1  概述 321
16.1.1  物位的定义 321
16.1.2  物位检测的作用及目的 321
16.1.3  物位检测仪表及其分类 321
16.2  直读式液位传感器 322
16.3  静压式液位传感器 323
16.3.1  检测原理 323
16.3.2  压力式液位计 324
16.3.3  差压式液位计 325
16.4  浮力式液位传感器 327
16.4.1  浮子式液位计 327
16.4.2  浮筒式液位计 330
16.5  电气式物位传感器 331
16.5.1  射频导纳物位计 331
16.5.2  电极式液位计 331
16.5.3  热电偶式液位计 333
16.6  超声波物位开关 333
16.7  机械接触式物位传感器 335
16.7.1  重锤式料位计 335
16.7.2  音叉式料位计 335
16.8  雷达式物位传感器 336
16.8.1  概述 336
16.8.2  反射式雷达液位计 337
16.8.3  调频式雷达物位计 338
16.8.4  导波式雷达液位计 338
16.8.5  雷达式物位计的选用 338
16.9  磁致伸缩式液位传感器 339
思考题和习题 340
第17章  成分分析传感器 341
17.1  概述 341
17.2  热导式气体分析传感器 342
17.2.1  工作原理 342
17.2.2  热导检测器 343
17.2.3  测量电路 343
17.3  色谱分析传感器 344
17.3.1  检测原理 344
17.3.2  气相色谱仪 345
17.4  氧分析传感器 347
17.4.1  热磁式氧分析仪 347
17.4.2  氧化锆氧分析仪 350
17.5  工业电导仪 352
17.5.1  溶液电导（电阻）的测量方法 352
17.5.2  电导池的结构 354
17.5.3  测量系统组成 355
17.6  浓度计 355
17.7  pH计 356
17.7.1  pH值测量原理 357
17.7.2  pH计的电极 357
17.7.3  pH计测量系统 357
17.7.4  pH计的使用与维护 358
17.7.5  光纤pH计 358
17.8  硅酸根表 359
17.8.1  硅酸根含量测量原理 359
17.8.2  应用问题 359
17.9  钠表 360
17.9.1  测量系统组成及原理 360
17.9.2  应用问题 360
17.10  溶氧表 361
17.10.1  测量系统组成及原理 361
17.10.2  应用问题 361
17.11  成分分析仪表的选用 361
思考题和习题 362
第18章  传感技术的工程应用 363
18.1  陶瓷隧道窑温度、压力监测控制系统 363
18.2  传感器在模糊控制洗衣机中的应用 365
18.3  传感器在现代汽车中的应用 366
18.3.1  汽车结构及工作过程概述 366
18.3.2  传感器在汽车运行中的作用 366
18.4  传感器在机器人中的应用 370
18.4.1  机器人传感器的分类 370
18.4.2  触觉传感器 371
18.4.3  其他类型的机器人传感器 374
18.5  传感器在智能楼宇中的应用 375
思考题和习题 382

 
第19章  传感器与单片机接口技术实例 384
19.1  热电偶传感器与单片机的接口实例 384
19.2  霍尔传感器与单片机接口实例 388
19.3  压电测力传感器与单片机接口实例 390
19.4  光电传感器与单片机接口实例 392
思考题和习题 396
附录A  仪表工程图纸的相关图形及符号 397
附录B  常用热电阻分度表 400
附录C  常用热电偶分度表 401
参考文献 403