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传感器技术及工程应用

书      号:9787113166076

丛  书 名:普通高等学校“十二五”规划教材

作      者:赵守忠 高凡 杜晓婷

译      者:

开      本:16开

装      帧:平装

正文语种:

出  版 社:中国铁道出版社有限公司

定      价:29

  • 内容简介

    本书介绍测量技术基础知识,各种传感器的基本原理、特点及在工程中的应用。全书共三篇十二章:第一章到第四章为第一篇,介绍工程中常用的测量技术基础知识和简单的误差理论。第五章到第九章为第二篇,主要介绍传感器的基本概念、各种有源传感器、无源传感器和特殊传感器的工作原理、性能指标及测量电路,同时简单介绍了调节系统中常用的变送器、控制器的工作原理。第十章到第十二章为第三篇,介绍了传感器在压力、流量、温度、物位及振动工程测量中的应用,同时简单介绍了多传感器信息融合技术、传感器与物联网。本书可以作为应用电子技术、工业自动化、电气工程、机电一体化、计算机应用、通信技术、测控技术及仪器等专业的教材,也可供相关专业师生和工程技术人员参考。
  • 前言

    传感器技术是一门与材料科学、微电子技术、信息技术密切相关的快速发展的学科,它广泛应用于自动检测、自动控制等工业生产过程中。由于科学技术的飞速发展,新型传感器不断涌现,当前,传感器技术的主要发展动向表现在以下三大方面:一是开展基础研究,发现新现象,开发传感器的新材料和新工艺。新现象、新原理、新材料是发展传感器技术,研究新型传感器的重要基础,每一种新现象、新原理、新材料的发现都会伴随着新型传感器的诞生。二是实现传感器的集成化与智能化,如将半导体集成电路技术及其开发思想用于传感器制造;采用微细加工技术制作微型传感器;采用厚膜和薄膜技术制作传感器等;具有判断能力、学习能力的智能传感器,以它精度高、稳定性和可靠性好、检查与处理方便、功能广等优点更受到人们的青睐。三是新型传感器向未开发的领域——化学传感器和生物传感器挑战。目前,开发的传感器大多为物理传感器,今后应积极开发研究化学传感器和生物传感器。特别是智能机器人技术的发展,需要研制各种模拟人的感觉器官的传感器,如已有的机器人力觉、触觉、味觉传感器等。
    为了适应和促进本学科的发展,满足相关工程专业人才培养和教育的需要,有关传感器技术这方面的教材和参考书层出不穷。本书没有介绍上面提到的新型传感器,也没有对所有的传感器做面面俱到的介绍,而是本着通俗易懂的编写理念,从实际应用出发,较为全面地介绍常用传感器的工作原理及其在工程中的应用,以及与其相关的测量方面的知识和技术,同时也介绍了工程控制系统中常用的其他相关部件的基本原理。
    传感器技术这门课程是在较好地完成大学物理、电子技术及集成电路课程学习以后开设的一门专业基础课,它为后续课程,如自动控制原理、自动检测技术、运动物体控制、过程控制等专业课打下良好的基础。
    本书共分三篇,第一篇主要介绍了测量的基本知识和简单的误差理论。第二篇主要介绍了传感器的基本概念、各种有源传感器、无源传感器和特殊传感器的工作原理、性能指标及测量电路,同时简单介绍了调节系统中常用的变送器、控制器的工作原理。第三篇主要介绍了传感器在压力、流量、温度、物位及振动等工程检测中的应用,同时,简单介绍了多传感器信息融合技术、传感器与物联网。
    本书由赵守忠、高凡、杜晓婷担任主编。其中,赵守忠编写第一篇的第一至四章和第二篇的第五、六两章;高凡编写第二篇的第七至九章,杜晓婷编写第三篇的第十至十二章。全书统一由赵守忠组织、校核、定稿。文字录入、绘图由张春光、周恒完成。在全书编写过程中,中国科技大学和安徽三联学院的许多同行提出了宝贵意见,本书也参考了许多教材和文献(详见书末的参考文献),在此向相关老师和作者一并表示感谢。
    由于编者水平有限,加之时间仓促,不足和疏漏之处在所难免,恳请读者批评指正。

    编者 2013年4月
  • 目录

    第一篇测量技术基础
    第一章测量技术的基本概念
    第一节测量的概念
    一、 测量的意义
    二、 测量过程
    三、 测量变换的概念
    第二节测量仪表
    一、 测量仪表的基本功能
    二、 测量仪表的构成
    三、 仪表的基本性能
    习题
    第二章测量误差的理论基础
    第一节误差及其分类
    一、 误差的基本概念
    二、 误差的分类
    第二节精度及提高精度的方法
    一、 精度的表示法
    二、 提高精度的方法
    第三节线性误差及消除方法
    一、 线性误差
    二、 减小线性误差的方法
    第四节量程及其扩展
    一、 变换器的全量程
    二、 变换器的工作量程
    三、 量程的扩展
    第五节误差的评价与处理
    一、 随机误差的评价
    二、 系统误差的综合、分配和处理
    三、 误差的合成
    四、 测量结果的数据整理
    习题
    第三章直接变换式测量电路
    第一节直接变换式仪表
    一、 组成及特点
    二、 分类
    第二节发电式变换器的测量电路
    第三节参数式变换器的串接式电路
    第四节参数式变换器的分压器式电路
    一、 电阻式
    二、 电感式
    三、 差动式
    第五节电桥测量电路
    一、 灵敏度
    二、非线性
    三、 影响桥路测量精度的其他因素
    第六节交流电桥的特点
    一、 交流电桥的平衡条件
    二、 灵敏度
    三、 变压器电桥
    四、 交流电桥的电源及平衡指示器
    习题
    目录 目录第四章平衡式测量电路
    第一节概述
    第二节有差随动平衡式测量电路
    一、 有差随动平衡式测量电路误差分析
    二、 基本特性
    第三节无差随动平衡式测量电路
    一、 工作原理
    二、 误差及基本特性
    第四节最佳平衡深度的选择
    一、 精度对相对平衡深度的要求
    二、 稳定性对平衡深度的要求
    习题
    第二篇传感器技术
    第五章传感器技术基础
    第一节传感器的概念
    一、传感器的基本概念和物理定律
    二、传感器的构成法
    三、传感器的分类及要求
    四、传感器技术的发展趋势
    第二节传感器的一般数学模型
    一、静态模型
    二、动态模型
    第三节传递函数的特性与指标
    一、传感器的静态特性
    二、传感器的动态特性
    三、传感器的性能指标一览
    第四节改善传感器性能指标的途径
    一、结构、材料与参数的合理选择
    二、差动技术
    三、平均技术
    四、稳定性处理
    五、屏蔽、隔离与干扰抑制
    六、零示法、微差法与闭环技术
    七、补偿与校正
    八、集成化与智能化
    习题
    第六章传感器的工作原理
    第一节传感器信号的转换方式
    第二节无源传感器
    一、电阻式传感器
    二、电容式传感器
    三、电感式传感器
    四、电容和电感式传感器测量电路
    第三节有源传感器
    一、感应式传感器
    二、热电式传感器
    三、压电式传感器
    第四节特殊传感器及其测量电路
    一、霍尔式传感器
    二、离散信号传感器
    三、辐射传感器原理
    习题
    第七章变送器
    第一节变送器的构成
    一、构成原理
    二、变送器输出信号与电源的连接方式
    第二节压力变送器
    一、弹性式压力变送器
    二、气动压力变送器
    三、电动压力变送器
    四、电气式压力变送器
    第三节流量测量及其变送
    一、差压式流量计
    二、转子流量计
    第四节物位测量及其变送
    一、差压式液位计
    二、电容式料位计
    三、核辐射料位计
    第五节温度测量及其变送
    一、温度测量的基本原理
    二、热电偶温度计
    三、热电阻温度计
    四、电动温度变送器
    习题
    第八章执行器
    第一节气动执行器
    一、气动执行器的结构和分类
    二、调节阀的流量特性
    三、气动执行器的安装
    第二节电动执行器
    第三节电气转换器及电-气阀门定位器
    习题
    第九章简单调节系统
    第一节简单调节系统的组成
    第二节调节系统的分析方法
    一、微分方程的建立
    二、调节系统微分方程的求解
    习题
    第三篇传感器工程应用
    第十章传感器在工程检测中的应用
    第一节温度测量
    一、温度概念
    二、膨胀式温度传感器
    三、热电式传感器
    四、热电阻式传感器
    五、辐射式温度传感器
    六、集成温度传感器
    第二节压力测量
    一、压力概念
    二、液柱式压力计
    三、弹性式压力表
    第三节流量测量
    一、流量的概念
    二、差压式流量传感器
    三、电磁流量传感器
    四、涡轮流量传感器
    五、旋涡式流量传感器
    六、质量流量传感器
    第四节物位测量
    一、物位概念
    二、浮力式液位传感器
    三、静压式液位传感器
    第五节气体成分测量
    一、热导式气体传感器
    二、接触燃烧式气体传感器
    三、氧化锆氧气传感器(又称氧化锆浓差电池式传感器)
    四、恒电位电解式气体传感器
    五、伽伐尼电池式气体传感器
    第六节振动的测量
    一、振动概念
    二、测振传感器
    三、激振器
    习题
    第十一章多传感器信息融合技术
    第一节多传感器信息融合技术概述
    一、多传感器信息融合技术的概念
    二、信息融合技术的意义及应用
    第二节多传感器信息融合分类和结构
    一、多传感器信息融合分类
    二、多传感器信息融合结构
    三、多传感器信息融合系统结构实例
    第三节多传感器信息融合的一般方法
    一、嵌入约束法
    二、证据组合法
    三、人工神经网络法
    第四节多传感器信息融合的发展
    习题
    第十二章传感器与物联网
    第一节物联网概述
    一、物联网概念
    二、国内外物联网发展现状
    三、物联网功能特征
    四、物联网与互联网
    第二节传感器在物联网中的应用及发展趋势
    一、传感器在物联网中的应用
    二、中国物联网技术发展趋势
    习题
    参考文献
  • 作者介绍

    主要著译者顺序姓名学历职称学科专长通讯地址1赵守忠 硕士 副教授 传感器技术 工作单位三联学院 邮政编码 电话15955126384 2 工作单位 邮政编码 电话 3 工作单位 邮政编码 电话 审校者(主审者) 学历 工作单位 邮政编码 电话 职称 工作单位 邮政编码 电话 赵守忠,安徽三联学院信息与通信技术系,副教授,主任。
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