感测技术与系统设计

　　第l章 绪论
　　1.1 感测技术及仪器仪表的地位与作用
　　1.1.1 仪器仪表的地位与作用
　　1.1.2 感测技术是仪器仪表的技术基础
　　1.2 测量方法及分类
　　1.2.1 直接测量和间接测量
　　1.2.2 偏差式测量、零位式测量及微差式测量
　　1.3 信息、信号与系统
　　1.3.1 信息与信号
　　1.3.2 信号的分类
　　1.3.3 信号特征对系统的基本要求
　　1.4 传感器概述
　　1.4.1 传感器的基本概念
　　1.4.2 传感器的分类和命名法
　　1.5 检测系统概述
　　1.5.1 非电量电测系统的基本组成
　　1.5.2 常见的检测系统的基本类型
　　1.5.3 新型仪器仪表的发展趋势
　　第2章 检测系统的基本特性
　　2.1 检测系统的静态特性及指标
　　2.1.1 检测系统的静态特性
　　2.1.2 检测系统的静态性能指标
　　2.2 检测系统的动态特性及指标
　　2.2.1 线性检测系统的传递函数
　　2.2.2 检测系统的动态性能指标
　　2.2.3 无失真检测条件
　　2.3 常见检测系统的动态特性
　　2.3.1 零阶系统
　　2.3.2 一阶系统
　　2.3.3 二阶系统
　　2.4 标定与校准
　　2.4.1 静态校准
　　2.4.2 动态校准
　　第3章 误差分析与处理基础
　　3.1 误差的概念与分类
　　3.1.1 测量误差的概念及表达方式
　　3.1.2 测量误差的主要来源
　　3.1.3 测量误差的分类
　　3.2 检测系统的静态误差和动态误差
　　3.2.1 检测系统的静态误差
　　3.2.2 检测系统的动态误差
　　3.3 系统误差的检查与消除
　　3.3.1 系统误差的检查
　　3.3.2 系统误差的消除
　　3.4 粗差的判别与坏值的舍弃
　　3.4.1 莱特准则
　　3.4.2 格拉布斯准则
　　3.5 随机误差的处理
　　3.5.1 随机误差的特性与概率分布
　　3.5.2 随机误差的统计特征
　　3.5.3 用有限次测量数据值估计测量值的数学期望与方差
　　3.5.4 测量结果的置信度与表示方法
　　3.6 误差的合成与分配
　　3.6.1 系统误差的合成
　　3.6.2 随机误差的合成
　　3.6.3 误差分配
　　3.6.4 最佳方案的选择
　　第4章 无源传感器及接口电路
　　4.1 电阻式传感器及接口电路
　　4.1.1 电位器式传感器
　　4.1.2 应变式传感器和压阻式传感器
　　4.1.3 热电阻和热敏电阻
　　4.1.4 气敏电阻
　　4.1.5 湿敏电阻
　　4.1.6 磁敏电阻
　　4.1.7  电阻式传感器接口电路
　　4.1.8 电阻式传感器电桥电路
　　4.2 电容式传感器及接口电路
　　4.2.1 电容式传感器工作原理
　　4.2.2 电容式传感器接口电路
　　4.3 电感式传感器及接口电路
　　4.3.1 自感式传感器及接口电路
　　4.3.2 互感式传感器（差动变压器）及接口电路
　　4.3.3 压磁式传感器及接口电路
　　4.3.4 电涡流式传感器及接口电路
　　第5章 有源传感器及接口电路
　　5.1 磁电式传感器及接口电路
　　5.1.1 磁电式传感器工作原理
　　5.1.2 磁电式传感器接口电路
　　5.2 压电式传感器及接口电路
　　5.2.1 压电效应及其表达式
　　5.2.2 压电材料
　　5.2.3 压电元件
　　5.2.4 接口电路
　　5.3 热电偶传感器及接口电路
　　5.3.1 热电效应
　　5.3.2 热电偶测温
　　5.3.3 热电偶的结构型式
　　5.3.4 标准化热电偶
　　5.3.5 热电偶专用集成电路
　　5.4 光电式传感器及接口电路
　　5.4.1 光电器件
　　5.4.2 光电器件的基本特性
　　5.4.3 光电式传感器的基本组成和类型
　　5.4.4 常用光电转换电路
　　5.5 霍尔传感器及接口电路
　　5.5.1 霍尔传感器的工作原理
　　5.5.2 霍尔传感器接口电路
　　5.5.3 测量误差及其补偿电路
　　第6章 半导体传感器
　　6.1 半导体管传感器
　　6.1.1 磁敏管
　　6.1.2 热敏管
　　6.1.3 气敏管
　　6.1.4 湿敏管
　　6.2 半导体集成传感器
　　6.2.1 集成霍尔传感器
　　6.2.2 集成温度传感器
　　6.2.3 集成湿度传感器
　　6.2.4 集成压力传感器
　　6.2.5 集成加速度传感器
　　第7章 数字式传感器
　　7.1 编码器
　　7.1.1 直接编码器
　　7.1.2 增量编码器
　　7.2 光栅与磁栅
　　7.2.1 光栅
　　7.2.2 磁栅
　　7.3 感应同步器
　　7.3.1 感应同步器的类型和结构
　　7.3.2 感应同步器的工作原理
　　7.4 频率式传感器
　　7.4.1 振弦式传感器
　　7.4.2 振筒式传感器
　　7.4.3 振膜式和振梁式传感器
　　7.4.4 石英晶体谐振式传感器
　　第8章 新型传感器
　　8.1 光纤传感器
　　8.1.1 光导纤维的结构和传光原理
　　8.1.2 光纤传感器的基本原理和类型
　　8.1.3 光纤图像传感器
　　8.2  CCD图像传感器
　　8.2.1 CCD的工作原理
　　8.2.2 CCD图像传感器的结构
　　8.3 激光与红外传感器
　　8.3.1 激光传感器
　　8.3.2 红外传感器
　　8.4 波式传感器
　　8.4.1 超声波传感器
　　8.4.2 声表面波传感器
　　8.4.3 微波传感器
　　8.5 核辐射传感器
　　8.5.1 核辐射检测的物理基础
　　8.5.2 核辐射传感器
　　8.6 元件简介
　　8.7 传感器发展的新趋向
　　8.7.1 社会发展对传感器需求的新动向
　　8.7.2 传感器的发展趋势
　　第9章 几何量电测法
　　9.1 位移的电测法
　　9.1.1 采用结构型传感器
　　9.1.2 采用物性型传感器
　　9.1.3 采用电平衡式闭环传感器
　　9.1.4 各类位移传感器的性能比较
　　9.2 倾角电测法
　　9.2.1 摆锤式
　　9.2.2 液体摆式
　　9.2.3 气体摆式
　　9.3 厚度电测法
　　9.3.1 电感式与电涡流式
　　9.3.2 电容式
　　9.3.3 核辐射式和超声波式
　　9.3.4 霍尔式
　　9.3.5 微波式
　　9.3.6 各类测长、测厚传感器比较
　　9.4 物（液）位电测法
　　9.4.1 超声波法
　　9.4.2 浮力法
　　9.4.3 差压法
　　9.4.4 电容法
　　9.4.5 光纤法
　　9.4.6 微波法
　　9.4.7 各类物位传感器比较
　　第10章 机械量电测法
　　10.1 转动的电测法
　　10.1.1 模拟方式测转速
　　10.1.2 同步方式测转速
　　10.1.3 计数方式测转速
　　10.1.4 转向与转数的测量
　　10.2 振动的电测法
　　10.2.1 相对振动传感器与绝对振动传感器
　　10.2.2 绝对振动电测法
　　10.2.3 振动加速度传感器实例
　　10.2.4 振动加速度电测系统分析
　　10.2.5 各类加速度传感器比较
　　10.3 声的电测法
　　10.3.1 电阻变换式
　　10.3.2 压电式
　　10.3.3 电容式
　　10.3.4 动圈式
　　10.3.5 驻极体式
　　10.4 速度的电测法
　　10.4.1 计时法测速
　　10.4.2 多普勒效应测速
　　10.4.3 相关法测速
　　10.5 力与荷重的电测法
　　10.5.1 力敏感器
　　10.5.2 力的间接电测法
　　10.5.3 荷重传感器与电子秤
　　10.5.4 各类力传感器比较
　　10.6 转矩的电测法
　　10.6.1 传递法（扭轴法）
　　10.6.2 平衡力法
　　10.6.3 能量转换法
　　第11章 热工量电测法
　　11.1 压力与差压电测法
　　11.1.1 压力的概念、单位和测量方法
　　11.1.2 压力敏感器
　　11.1.3 压力电测法
　　11.1.4 差压电测法
　　11.1.5 各类压力传感器比较
　　11.2 温度的电测法
　　11.2.1 温度的概念、单位和测量方法
　　11.2.2 接触式测温法
　　11.2.3 非接触式测温法
　　11.2.4 光导纤维测温法
　　11.2.5 各类测温传感器比较
　　11.3 流量的电测法
　　11.3.1 流量的概念
　　11.3.2 流量一转速转换法
　　11.3.3 流量一差压、力、位移转换法
　　11.3.4 流量一频率转换法
　　11.3.5 流量一温度转换法
　　11.3.6 非接触式流量电测法
　　第12章 成分与含量的电测法
　　12.1 水分和湿度的电测法
　　12.1.1 水分和湿度的定义及表示方法
　　12.1.2 固体水分电测法
　　12.1.3 气体湿度电测法
　　12.2 密度和浓度电测法
　　12.2.1 密度电测法
　　12.2.2 浓度电测法
　　12.3 气体分析与检测
　　12.3.1 气体分析
　　12.3.2 家用气体检测器
　　第13章 模拟测量电路
　　13.1 放大电路
　　13.1.1 比例放大器
　　13.1.2 电桥放大器
　　13.1.3 测量放大器（仪用放大器）
　　13.1.4 低漂移放大器
　　13.1.5 隔离放大器
　　13.1.6 数控增益放大器
　　13.2 滤波电路
　　13.2.1 滤波器的分类
　　13.2.2 二阶有源Rc滤波器
　　13.2.3 通用有源RC滤波器
　　13.2.4 高阶有源RC滤波器
　　13.2.5 开关电容和数控滤波器
　　13.2.6 压控滤波器
　　13.3 模拟运算电路
　　13.3.1 加减运算电路
　　13.3.2 对数、指数运算电路
　　13.3.3 模拟乘法器及其应用
　　13.3.4 积分和微分运算电路
　　13.3.5 常用特征值运算电路
　　13.3.6 函数和反函数运算电路
　　13.4 调制与解调电路？囊
　　13.4.1 调制和解调的基本概念
　　13.4.2 调幅及其解调
　　13.4.3 调相及其解调
　　13.4.4 调频及其解调
　　13.4.5 脉冲调制及其解调
　　13.5 信号变换电路
　　13.5.1 电压与电流的相互转换
　　13.5.2 电压与频率的相互转换
　　13.5.3 比较器和整形器
　　第14章 数字测量电路
　　14.1 模拟多路开关
　　14.2 采样／保持器
　　14.2.1 采样／保持器的等效电路和主要参数
　　14.2.2 采样／保持器的基本类型
　　14.3 数／模转换器
　　14.3.1 并行式数／模转换器
　　14.3.2 集成式数／模转换器
　　14.3.3 数／模转换器的输出接法
　　14.3.4 数／模转换器的应用举例
　　14.4 模／数转换器
　　14.4.1 常用的集成模／数转换器
　　14.4.2 模／数转换器的输入接法
　　14.4.3 新型（∑-△）模／数转换器
　　14.5 电子计数器及其应用
　　14.5.1 电子计数器的基本原理和工作方式
　　14.5.2 频率的数字测量
　　14.5.3 时间的数字测量
　　14.5.4 相位差的数字测量
　　第15章 显示、记录与报警装置
　　15.1 模拟显示装置
　　15.1.1 示波器显示
　　15.1.2 指针式显示
　　15.2 模拟记录装置
　　15.2.1 磁电系笔式模拟记录
　　15.2.2 磁电系感光式模拟记录仪（光线示波器）
　　15.2.3 自动平衡式显示与记录仪表
　　15.3 数字显示器
　　15.3.1 LED显示器
　　15.3.2 LCD显示器
　　15.4 波形存储式记录仪
　　15.5 声光报警装置
　　15.5.1 报警用声光器件
　　15.5.2 声光报警集成组件
　　15.5.3 集成闪光驱动器LM3914
　　第16章 普通模拟式检测仪表设计及实例
　　16.1 动圈式显示仪表的基本组成
　　16.2 “表头”电路与刻度
　　16.2.1 “表头”电路的设计
　　16.2.2 “表头”的刻度
　　16.3 模拟非线性校正及实例
　　16.3.1 开环式模拟非线性校正及实例
　　16.3.2 闭环式模拟非线性校正及实例
　　16.4 调零、调满度与量程切换
　　16.4.1 常见的调零电路
　　16.4.2 常见的调满度电路
　　16.4.3 常见的量程切换电路
　　16.5 环境及温度误差校正
　　16.5.1 环境及温度因素对测量的影响
　　16.5.2 环境及温度误差的硬件校正法
　　16.6 动圈式检测仪表设计实例
　　16.6.1 谷物温度测量仪
　　16.6.2 压磁式测力仪
　　16.6.3 微振动测试仪
　　第17章 普通数字式检测仪表设计及实例
　　17.1 普通数字式检测仪表的组成方案
　　17.2 数字表头的电路设计
　　17.2.1 模数转换式表头电路设计
　　17.2.2 脉冲计数式表头电路设计
　　17.3 数字式检测仪表的标度变换
　　17.3.1 模数转换式仪表的标度变换
　　17.3.2 脉冲计数式仪表的标度变换
　　17.4 数字式检测仪表的零点调整与量程切换
　　17.4.1 数字式检测仪表的零点调整
　　17.4.2 数字式检测仪表的量程切换
　　17.5 数字式检测仪表的非线性校正
　　17.5.1 数字式仪表非线性校正原理
　　17.5.2 数字式仪表非线性校正实例
　　17.6 数字式检测仪表设计实例
　　17.6.1 数字式转速测量仪设计
　　17.6.2 数字式扭矩测量仪设计
　　第18章 微机化检测系统设计及实例
　　18.1 主机和人一机接口
　　18.1.1 基于单片机的主机电路
　　18.1.2 显示器接口
　　18.1.3 键盘原理与接口
　　18.2 测量通道总体设计
　　18.2.1 测量通道的基本类型与组成结构
　　18.2.2 传感器的选用
　　18.2.3 调理电路的参数设计和选择
　　18.2.4 采集电路的参数设计和选择
　　18.2.5 测量通道的误差分配与估算
　　18.3 测量通道与微机的接口
　　18.3.1 ADC与微机接口
　　18.3.2  VFC与微机接口
　　18.4 量程自动切换与超限自动报警
　　18.4.1 量程自动切换
　　18.4.2 超限自动报警
　　18.5 标度变换
　　18.5.1 线性测量通道的标度变换
　　18.5.2 非线性测量通道的标度变换
　　18.6 非线性校正软件算法
　　18.6.1 查表法
　　18.6.2 插值法
　　18.6.3 拟合法
　　18.7 温度误差的软件校正法
　　18.8 软件结构及实例
　　18.8.1 软件结构
　　18.8.2 实例--智能定量称量电子秤
　　参考文献

　　    《感测技术与系统设计》从阐述检测仪器仪表的理论与技术基础人手，全面论述各类检测仪器仪表的通用模块和常用技术。第1～3章让读者先对传感器和检测仪器仪表有粗浅的基本的了解，并掌握测量误差分析和处理的基础知识。第4～8章从应用角度介绍各类传感器的基本原理和接口电路。第9～12章介绍各类非电量测量本身的基本理论和每种非电量的多种电测方法及相应的敏感器，并加以比较。第13～15章介绍各类检测仪器仪表通用的电路模块和终端装置，为后面检测仪器仪表设计打下完整充实的硬件基础。第16～18章讲述模拟检测仪表、数字检测仪表、微机化检测系统的整机设计要点，并列举若干产品实例，使读者进一步理解和掌握检测仪表与系统的设计方法。
　　    《感测技术与系统设计》内容具有“全”而“新”的特点，既通俗易懂，又简明实用。可作为高等院校电子信息工程、自动化、测控技术与仪器等专业的教学用书，也可供从事检测仪器仪表设计、使用、维护和管理工作的技术人员自学和参考。