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目次
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《自動檢測技術(第2版)》針對應用型本科教育的特點，以便于學習和應用為前提，系統介紹了自動檢測技術的基本概念及基礎知識、傳感技術、信號的變換處理、傳感器的接口與輸出以及現場總線與虛擬儀器等內容，并對系統設計及工程應用作了介紹。《自動檢測技術(第2版)》編寫中力求系統性、實用性與先進性相結合，理論與實踐相交融，做到內容豐實，敘述簡明，通俗易懂。《自動檢測技術(第2版)》可作為高等院校電氣自動化、電子信息工程、機電一體化技術、測控技術與儀表等專業的教材，也可作為機電類其他相關專業學生的教材或參考書。
名人/編輯推薦
《自動檢測技術(第2版)》第1版自2008年出版以來，受到了廣大同行、專家和讀者的支持和肯定，并于2010年被中國煤炭教育協會評選為“第一屆煤炭高等教育優秀教材二等獎”。在廣泛聽取各方意見和建議的基礎上，采用系統性、實用性與先進性相結合的原則，我們對《自動檢測技術(第2版)》第1版進行修訂，形成了第2版。《自動檢測技術(第2版)》針對本科教育的特點，以便于學習和應用為前提，系統介紹了自動檢測技術的基本概念及基礎知識、傳感技術、信號的變換處理、傳感器的接口與輸出以及現場總線與虛擬儀器等內容，并對系統設計及工程應用作了介紹。
《自動檢測技術(第2版)》還具有如下特點：在保持原有總體框架及特色的前提下將部分內容重新歸類，對排列順序作適當調整。在內容安排上作適當增加與刪減。將應用舉例部分更新為更貼近當前生產、生活中工程應用的新技術實例。
《自動檢測技術(第2版)》還具有如下特點：在保持原有總體框架及特色的前提下將部分內容重新歸類，對排列順序作適當調整。在內容安排上作適當增加與刪減。將應用舉例部分更新為更貼近當前生產、生活中工程應用的新技術實例。
目次
第2版前言
第1版前言
教學建議
第1章 檢測技術的基本知識1
1.1 概述2
1.1.1 檢測技術的含義、作用和地位2
1.1.2 自動檢測系統的組成3
1.1.3 檢測技術的發展趨勢4
1.2 檢測系統的基本特性4
1.2.1 靜態特性4
1.2.2 動態特性6
1.3 測量誤差及消除方法10
1.3.1 測量誤差的概念10
1.3.2 誤差的表示方法10
1.3.3 誤差的分類11
1.3.4 誤差處理13
習題與思考題18
第2章 傳統傳感器19
2.1 傳感器基礎知識20
2.1.1 傳感器的定義與分類20
2.1.2 傳感器的性能指標20
2.1.3 傳感器的選用原則20
2.1.4 傳感器的發展方向22
2.2 電阻式傳感器23
2.2.1 電阻應變式傳感器23
2.2.2 電位器式傳感器30
2.3 電容式傳感器33
2.3.1 電容式傳感器的基本原理33
2.3.2 電容式傳感器的類型與特性34
2.3.3 電容式傳感器的測量電路35
2.3.4 電容式傳感器應用舉例38
2.4 電感式傳感器40
2.4.1 自感式傳感器41
2.4.2 互感式傳感器44
2.4.3 電渦流式傳感器46
2.4.4 電感式傳感器應用舉例49
2.5 壓電式傳感器50
2.5.1 壓電效應與壓電材料51
2.5.2 壓電式傳感器工作原理及壓電元件常用結構形式54
2.5.3 壓電式傳感器的測量電路54
2.5.4 壓電式傳感器的應用舉例56
2.6 磁電式傳感器57
2.6.1 磁電感應式傳感器57
2.6.2 霍耳傳感器59
2.6.3 應用舉例63
2.7 熱電式傳感器65
2.7.1 金屬熱電阻傳感器65
2.7.2 半導體熱敏電阻傳感器67
2.7.3 熱電偶傳感器68
2.7.4 集成溫度傳感器73
2.7.5 熱電式傳感器應用舉例74
2.8 常用流量計75
2.8.1 節流式流量計76
2.8.2 電磁流量計80
2.8.3 渦輪流量計83
2.8.4 渦街流量計85
習題與思考題88
第3章 新型傳感器90
3.1 氣敏和濕敏傳感器91
3.1.1 氣敏電阻式傳感器91
3.1.2 離子感煙傳感器93
3.1.3 濕敏電阻式傳感器94
3.2 感應同步器96
3.2.1 感應同步器的類型及結構96
3.2.2 感應同步器的工作原理97
3.2.3 感應同步器輸出信號的鑒別方式98
3.3 磁柵式傳感器99
3.3.1 磁柵99
3.3.2 磁頭及作用原理99
3.3.3 信號處理方式101
3.3.4 磁柵式傳感器的應用102
3.4 紅外輻射探測器104
3.4.1 紅外測溫原理104
3.4.2 常見的紅外傳感器104
3.4.3 紅外傳感器使用中應注意的問題105
3.5 光電式傳感器105
3.5.1 光電效應106
3.5.2 光電器件106
3.5.3 光電元件的特性110
3.5.4 光電元件應用113
3.6 光纖傳感器114
3.6.1 光導纖維的結構和導光原理114
3.6.2 光纖傳感器的工作原理115
3.6.3 光纖傳感器的分類116
3.6.4 光纖傳感器的應用117
3.7 超聲波傳感器118
3.7.1 超聲波及特性118
3.7.2 超聲波的發射和接收119
3.7.3 超聲波傳感器的工作原理120
3.7.4 超聲波傳感器的應用121
3.8 圖像傳感器124
3.8.1 CCD圖像傳感器的基本結構和工作原理125
3.8.2 CCD圖像傳感器的應用126
3.9 傳感器的智能化與微型化127
3.9.1 智能傳感器127
3.9.2 微型傳感器132
習題與思考題134
第4章 信號的轉換與調理135
4.1 信號的放大與隔離136
4.1.1 測量放大器136
4.1.2 程控增益放大器138
4.1.3 隔離放大器142
4.2 信號轉換電路144
4.2.1 電壓電流變換器144
4.2.2 電流電壓變換器145
4.2.3 電壓頻率轉換146
4.2.4 頻率電壓轉換147
4.3 信號的處理148
4.3.1 調制與解調148
4.3.2 濾波電路153
4.3.3 線性化155
習題與思考題157
第5章 傳感器與微機接口及系統信號輸出158
5.1 傳感器與微機的接口159
5.1.1 傳感器與微機接口的一般結構159
5.1.2 多路模擬開關161
5.1.3 采樣保持器162
5.1.4 A/D轉換器（ADC）164
5.1.5 傳感器與微機接口應用實例167
5.2 系統信號的輸出169
5.2.1 信號輸出的形式及分類169
5.2.2 顯示和指示類信號輸出169
5.2.3 記錄類信號輸出171
習題與思考題175
第6章 現場總線與虛擬儀器176
6.1 現場總線177
6.1.1 現場總線技術概述177
6.1.2 GPIB總線179
6.1.3 USB總線180
6.1.4 VXI總線183
6.1.5 HART通信協議184
6.1.6 基金會現場總線184
6.1.7 CAN總線185
6.2 虛擬儀器186
6.2.1 虛擬儀器的概述186
6.2.2 虛擬儀器圖形化語言LabVIEW188
6.2.3 虛擬儀器的整體設計193
6.2.4 虛擬電子秤系統194
習題與思考題196
第7章 自動檢測系統的設計197
7.1 自動檢測系統設計原則及步驟198
7.1.1 自動檢測系統設計原則198
7.1.2 自動檢測系統的設計步驟199
7.2 檢測系統中的抗干擾技術204
7.2.1 檢測系統中的干擾204
7.2.2 常用抗干擾技術206
7.3 加熱爐溫度測控系統設計211
7.3.1 溫度測控系統的設計要求與組成211
7.3.2 溫度測控系統的硬件電路212
7.3.3 溫度測控系統的軟件設計217
習題與思考題220
第8章 工程應用典型產品及系統簡介221
8.1 變送隔離器件222
8.1.1 H060S-103智能型溫度變送器222
8.1.2 H060S-123智能型調理器225
8.1.3 GDB-F頻率變送器227
8.1.4 GDB-TR熱電阻信號隔離器230
8.2 流量檢測儀表232
8.2.1 H050多孔流量計232
8.2.2 H056系列智能電磁流量計234
8.2.3 LCR-U超聲波熱能表240
8.3 EDA9018A溫度采集模塊244
8.3.1 EDA9018A溫度采集模塊主要性能簡介245
8.3.2 EDA9018A溫度采集模塊引腳定義及功能框圖246
8.3.3 EDA9018A溫度采集模塊硬件實現247
8.3.4 EDA9018A溫度采集模塊典型應用簡介250
8.4 應用LC9723.3ST芯片的開發系統251
8.4.1 關于LC9723.3ST芯片251
8.4.2 應用舉例253
8.4.3 編程要點254
8.5 KJ216頂板動態（礦壓）監測系統255
8.5.1 煤礦頂板安全監測系統結構與組成255
8.5.2 系統實現功能259
8.5.3 KJ216頂板動態監測系統檢測原理259
附錄265
參考文獻272
第1版前言
教學建議
第1章 檢測技術的基本知識1
1.1 概述2
1.1.1 檢測技術的含義、作用和地位2
1.1.2 自動檢測系統的組成3
1.1.3 檢測技術的發展趨勢4
1.2 檢測系統的基本特性4
1.2.1 靜態特性4
1.2.2 動態特性6
1.3 測量誤差及消除方法10
1.3.1 測量誤差的概念10
1.3.2 誤差的表示方法10
1.3.3 誤差的分類11
1.3.4 誤差處理13
習題與思考題18
第2章 傳統傳感器19
2.1 傳感器基礎知識20
2.1.1 傳感器的定義與分類20
2.1.2 傳感器的性能指標20
2.1.3 傳感器的選用原則20
2.1.4 傳感器的發展方向22
2.2 電阻式傳感器23
2.2.1 電阻應變式傳感器23
2.2.2 電位器式傳感器30
2.3 電容式傳感器33
2.3.1 電容式傳感器的基本原理33
2.3.2 電容式傳感器的類型與特性34
2.3.3 電容式傳感器的測量電路35
2.3.4 電容式傳感器應用舉例38
2.4 電感式傳感器40
2.4.1 自感式傳感器41
2.4.2 互感式傳感器44
2.4.3 電渦流式傳感器46
2.4.4 電感式傳感器應用舉例49
2.5 壓電式傳感器50
2.5.1 壓電效應與壓電材料51
2.5.2 壓電式傳感器工作原理及壓電元件常用結構形式54
2.5.3 壓電式傳感器的測量電路54
2.5.4 壓電式傳感器的應用舉例56
2.6 磁電式傳感器57
2.6.1 磁電感應式傳感器57
2.6.2 霍耳傳感器59
2.6.3 應用舉例63
2.7 熱電式傳感器65
2.7.1 金屬熱電阻傳感器65
2.7.2 半導體熱敏電阻傳感器67
2.7.3 熱電偶傳感器68
2.7.4 集成溫度傳感器73
2.7.5 熱電式傳感器應用舉例74
2.8 常用流量計75
2.8.1 節流式流量計76
2.8.2 電磁流量計80
2.8.3 渦輪流量計83
2.8.4 渦街流量計85
習題與思考題88
第3章 新型傳感器90
3.1 氣敏和濕敏傳感器91
3.1.1 氣敏電阻式傳感器91
3.1.2 離子感煙傳感器93
3.1.3 濕敏電阻式傳感器94
3.2 感應同步器96
3.2.1 感應同步器的類型及結構96
3.2.2 感應同步器的工作原理97
3.2.3 感應同步器輸出信號的鑒別方式98
3.3 磁柵式傳感器99
3.3.1 磁柵99
3.3.2 磁頭及作用原理99
3.3.3 信號處理方式101
3.3.4 磁柵式傳感器的應用102
3.4 紅外輻射探測器104
3.4.1 紅外測溫原理104
3.4.2 常見的紅外傳感器104
3.4.3 紅外傳感器使用中應注意的問題105
3.5 光電式傳感器105
3.5.1 光電效應106
3.5.2 光電器件106
3.5.3 光電元件的特性110
3.5.4 光電元件應用113
3.6 光纖傳感器114
3.6.1 光導纖維的結構和導光原理114
3.6.2 光纖傳感器的工作原理115
3.6.3 光纖傳感器的分類116
3.6.4 光纖傳感器的應用117
3.7 超聲波傳感器118
3.7.1 超聲波及特性118
3.7.2 超聲波的發射和接收119
3.7.3 超聲波傳感器的工作原理120
3.7.4 超聲波傳感器的應用121
3.8 圖像傳感器124
3.8.1 CCD圖像傳感器的基本結構和工作原理125
3.8.2 CCD圖像傳感器的應用126
3.9 傳感器的智能化與微型化127
3.9.1 智能傳感器127
3.9.2 微型傳感器132
習題與思考題134
第4章 信號的轉換與調理135
4.1 信號的放大與隔離136
4.1.1 測量放大器136
4.1.2 程控增益放大器138
4.1.3 隔離放大器142
4.2 信號轉換電路144
4.2.1 電壓電流變換器144
4.2.2 電流電壓變換器145
4.2.3 電壓頻率轉換146
4.2.4 頻率電壓轉換147
4.3 信號的處理148
4.3.1 調制與解調148
4.3.2 濾波電路153
4.3.3 線性化155
習題與思考題157
第5章 傳感器與微機接口及系統信號輸出158
5.1 傳感器與微機的接口159
5.1.1 傳感器與微機接口的一般結構159
5.1.2 多路模擬開關161
5.1.3 采樣保持器162
5.1.4 A/D轉換器（ADC）164
5.1.5 傳感器與微機接口應用實例167
5.2 系統信號的輸出169
5.2.1 信號輸出的形式及分類169
5.2.2 顯示和指示類信號輸出169
5.2.3 記錄類信號輸出171
習題與思考題175
第6章 現場總線與虛擬儀器176
6.1 現場總線177
6.1.1 現場總線技術概述177
6.1.2 GPIB總線179
6.1.3 USB總線180
6.1.4 VXI總線183
6.1.5 HART通信協議184
6.1.6 基金會現場總線184
6.1.7 CAN總線185
6.2 虛擬儀器186
6.2.1 虛擬儀器的概述186
6.2.2 虛擬儀器圖形化語言LabVIEW188
6.2.3 虛擬儀器的整體設計193
6.2.4 虛擬電子秤系統194
習題與思考題196
第7章 自動檢測系統的設計197
7.1 自動檢測系統設計原則及步驟198
7.1.1 自動檢測系統設計原則198
7.1.2 自動檢測系統的設計步驟199
7.2 檢測系統中的抗干擾技術204
7.2.1 檢測系統中的干擾204
7.2.2 常用抗干擾技術206
7.3 加熱爐溫度測控系統設計211
7.3.1 溫度測控系統的設計要求與組成211
7.3.2 溫度測控系統的硬件電路212
7.3.3 溫度測控系統的軟件設計217
習題與思考題220
第8章 工程應用典型產品及系統簡介221
8.1 變送隔離器件222
8.1.1 H060S-103智能型溫度變送器222
8.1.2 H060S-123智能型調理器225
8.1.3 GDB-F頻率變送器227
8.1.4 GDB-TR熱電阻信號隔離器230
8.2 流量檢測儀表232
8.2.1 H050多孔流量計232
8.2.2 H056系列智能電磁流量計234
8.2.3 LCR-U超聲波熱能表240
8.3 EDA9018A溫度采集模塊244
8.3.1 EDA9018A溫度采集模塊主要性能簡介245
8.3.2 EDA9018A溫度采集模塊引腳定義及功能框圖246
8.3.3 EDA9018A溫度采集模塊硬件實現247
8.3.4 EDA9018A溫度采集模塊典型應用簡介250
8.4 應用LC9723.3ST芯片的開發系統251
8.4.1 關于LC9723.3ST芯片251
8.4.2 應用舉例253
8.4.3 編程要點254
8.5 KJ216頂板動態（礦壓）監測系統255
8.5.1 煤礦頂板安全監測系統結構與組成255
8.5.2 系統實現功能259
8.5.3 KJ216頂板動態監測系統檢測原理259
附錄265
參考文獻272
書摘/試閱
（2）檢測元件的選擇
在確定方案的同時，必須選擇好被測參數的測量元件。如何根據具體的檢測目的、檢測對象及檢測環境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之後，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。傳感器必須根據以下原則進行選擇：
1）靈敏度。傳感器的靈敏度越高，可以感知的變化量越小，即被測量有微小變化，傳感器即有較大的輸出。但靈敏度越高，與測量信號無關的外界噪聲也容易混入，并且噪聲也會被放大。因此，對傳感器往往要求有較大的信噪比。
2）線性范圍。任何傳感器都有一定的線性范圍，在線性范圍內輸出與輸入成比例關系。線性范圍越寬，則表明傳感器的工作量程越大。
3）響應特性。傳感器的響應特性必須在所測頻率范圍內盡量保持不失真。實際傳感器的響應總有一定延遲，但延遲時間越短越好。
4）穩定性。傳感器的穩定性是指經過長期使用以後，其輸出特性不發生變化的性能。影響傳感器穩定性的因素是時間與環境。為了保證穩定性，在選用傳感器之前應對使用環境進行調查，以選擇合適的傳感器類型。
5）精確度。傳感器的精確度表示傳感器的輸出與被測量真值的對應程度。因為傳感器處于檢測系統的輸入端，因此，傳感器能否真實地反映被測量，對整個檢測系統具有直接影響。然而，傳感器的精確度也并非越高越好，因為還要考慮到經濟性。傳感器精確度愈高，價格越昂貴，因此應從實際出發來選擇傳感器。
總之，除了以上選用原則以外，還應盡可能兼顧結構簡單、體積小、重量輕、價格便宜、易于維修和便于更換等條件。
在確定方案的同時，必須選擇好被測參數的測量元件。如何根據具體的檢測目的、檢測對象及檢測環境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之後，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。傳感器必須根據以下原則進行選擇：
1）靈敏度。傳感器的靈敏度越高，可以感知的變化量越小，即被測量有微小變化，傳感器即有較大的輸出。但靈敏度越高，與測量信號無關的外界噪聲也容易混入，并且噪聲也會被放大。因此，對傳感器往往要求有較大的信噪比。
2）線性范圍。任何傳感器都有一定的線性范圍，在線性范圍內輸出與輸入成比例關系。線性范圍越寬，則表明傳感器的工作量程越大。
3）響應特性。傳感器的響應特性必須在所測頻率范圍內盡量保持不失真。實際傳感器的響應總有一定延遲，但延遲時間越短越好。
4）穩定性。傳感器的穩定性是指經過長期使用以後，其輸出特性不發生變化的性能。影響傳感器穩定性的因素是時間與環境。為了保證穩定性，在選用傳感器之前應對使用環境進行調查，以選擇合適的傳感器類型。
5）精確度。傳感器的精確度表示傳感器的輸出與被測量真值的對應程度。因為傳感器處于檢測系統的輸入端，因此，傳感器能否真實地反映被測量，對整個檢測系統具有直接影響。然而，傳感器的精確度也并非越高越好，因為還要考慮到經濟性。傳感器精確度愈高，價格越昂貴，因此應從實際出發來選擇傳感器。
總之，除了以上選用原則以外，還應盡可能兼顧結構簡單、體積小、重量輕、價格便宜、易于維修和便于更換等條件。
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