本书主要介绍了工业、科研、生活等领域常用传感器的工作原理、基本结构、选型、安装使用、综合应用等方面的知识，对测量技术的基础知识、检测系统的信号处理和抗干扰技术等也作了介绍。同时增加了微型传感器、智能传感器、物联网等新知识。 本书以实用性、操作性、创新性为特色，以项目为载体，采用任务驱动的教学方式，突出了各种常用传感器的单项和综合应用；同时设置了传感器综合实训和设计项目，以加强对传感器实际应用能力的培养和提高。

本书是《传感器与自动检测》一书的修订版，第1版于2009年4月出版，2011年获中国电子教育学会全国电子信息类优秀教材评选三等奖。三年来，广大读者对原版本给予了充分的肯定，也提出了许多建设性的意见，在此深表感谢。 随着我国高等职业教育的快速发展，以校企合作、工学结合为主导的教学改革不断引向深入，对本课程的教学也提出了新的要求。本次修订的原则，一方面是保持本书原有的“以项目为载体、任务驱动教学”的特色和体系，另一方面是更多地贴近工程实际，增大教材信息量。另外，注重传感器的综合应用、综合实训和综合设计仍是本书的一大特色，突出了高职高专教材的实用性和操作性。 与第1版教材相比，第2版在以下方面做了变动： （1）内容的充实。本次修订，结合传感器的最新发展情况，增加了微型传感器、物联网等新知识和新技术作为拓展知识；同时还增加了部分常用传感器的实物图片作为附录部分。此外，增加和调整了部分传感器的图示、图表、内容和应用实例。 （2）内容的调整。为突出传感器的典型应用，使内容更加条理和有序，调整了个别传感器的编排顺序。原项目3的知识拓展内容（电涡流传感器）调整为项目5的任务3（电涡流传感器测量位移）；原项目5的任务1（压电传感器测量加速度）调整为项目3的任务3（压电传感器测量压力）。 （3）习题的调整。每个项目下适当增加了一些与工程实践相近的习题，便于学生更好地掌握传感器的应用。 （4）结构的统一。对各个传感器项目的学习内容均采用了“学习目标—知识链接—任务与实施—知识拓展—课外作业”5部分进行呈现。 本书总学时为80学时左右，主要作为高职高专电气自动化、生产过程自动化、应用电子技术、机电一体化、数控技术和计算机控制技术等相近专业的教学用书。各专业教学可根据专业特点选用不同的项目，也可供生产一线的技术、管理、运行等相关技术人员参考使用。 本书由山西工程职业技术学院的常慧玲教授担任主编，山东工业职业技术学院的牟爱霞和山西工程职业技术学院的薛凯娟担任副主编。常慧玲编写项目4和项目8，薛凯娟编写项目1和项目2，牟爱霞编写项目5和项目7，与李东晶共同编写项目6（除任务2外），与董建民共同编写项目9，顾阳编写项目3、项目10和项目6中的任务2。中国航空第一公司太原航空仪表有限公司赵金平高级工程师对本书进行了认真审阅。 本书修订参考应用了许多专家和学者的著作、一些仪器仪表厂商的传感器技术资料和图片，在此致以衷心感谢。 本教材配有PPT课件，供教师或有关人员使用，读者可通过华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）免费下载。 修订后书中一定还会存在错误和不妥之处，在此编者恳请兄弟院校同行和广大读者提出批评指正和修改意见，联系邮箱为changhl.horse@126.com。 编 者 2012年5月

项目1 传感器误差与特性分析 1 任务1 检测结果的数据整理 1 1.1.1 测量与测量方法 1 1.1.2 测量误差及其表示方法 3 1.1.3 测量误差的分类及来源 5 任务2 传感器特性分析与传感器选用 11 1.2.1 传感器的组成及其分类 11 1.2.2 传感器的静态特性与指标 14 1.2.3 传感器的动态特性与指标 17 1.2.4 传感器的标定与选用 19 知识拓展 传感器技术的发展趋势 22 课外作业1 23 项目2 温度测量 25 任务1 热电偶传感器测量温度 25 2.1.1 热电偶的工作原理 25 2.1.2 热电偶的基本定律 27 2.1.3 热电偶的材料、结构及种类 28 2.1.4 热电偶的冷端补偿 31 任务2 热电阻传感器测量温度 38 2.2.1 金属热电阻 38 2.2.2 半导体热敏电阻 41 任务3 红外传感器测量温度 44 2.3.1 红外辐射 44 2.3.2 红外探测器 45 知识拓展 集成温度传感器 47 课外作业2 51 项目3 压力测量 52 任务1 电阻应变式传感器测量压力 52 3.1.1 电阻应变片的种类与结构 53 3.1.2 电阻的应变效应 54 3.1.3 测量电路 57 3.1.4 应变片的温度误差及其补偿 60 3.1.5 电阻应变式传感器的应用 61 任务2 电感式传感器测量压力 66 3.2.1 自感式传感器 66 3.2.2 互感式传感器 69 3.2.3 电感式传感器的应用 74 任务3 压电传感器测量压力 77 3.3.1 压电效应 78 3.3.2 压电材料 78 3.3.3 压电式传感器测量电路 81 知识拓展 微型传感器 85 课外作业3 88 项目4 流量测量 89 任务1 差压式流量计测流量 89 4.1.1 流量及其测量方法 89 4.1.2 差压式流量计 91 4.1.3 差压计 97 任务2 容积式流量计测流量 102 4.2.1 椭圆齿轮流量计 102 4.2.2 腰轮流量计 103 4.2.3 刮板式流量计 103 任务3 速度式流量计测流量 104 4.3.1 电磁流量计 104 4.3.2 涡轮流量计 106 4.3.3 超声波流量计 107 4.3.4 流体振动式流量计 109 知识拓展 质量流量计和皮托管流量计 114 课外作业4 118 项目5 速度与位移测量 119 任务1 光电传感器测量转速 119 5.1.1 光电效应 119 5.1.2 光电器件 120 5.1.3 光电式传感器 128 任务2 霍尔式传感器测量位移 131 5.2.1 霍尔元件工作原理 131 5.2.2 霍尔元件的主要特性参数 132 5.2.3 霍尔元件的测量电路及补偿 133 5.2.4 霍尔传感器的应用 135 任务3 电涡流传感器测量位移 136 5.3.1 电涡流传感器的工作原理 136 5.3.2 电涡流传感器的种类 137 5.3.3 测量电路 138 5.3.4 典型应用 140 知识拓展 视觉传感器 141 课外作业5 143 项目6 液位与厚度测量 145 任务1 光纤传感器测量液位 145 6.1.1 光纤的结构及种类 145 6.1.2 光纤的传输原理 147 6.1.3 光纤传感器的结构、特点及种类 148 任务2 电容传感器测量液位和厚度 154 6.2.1 变间隙式电容传感器 155 6.2.2 变面积式电容传感器 162 6.2.3 变介电常数式电容传感器 164 知识拓展 微波传感器 169 课外作业6 172 项目7 传感器的信号处理与抗干扰 173 任务1 传感器的信号处理 173 7.1.1 传感器用基本电路单元 173 7.1.2 信号变换 175 任务2 传感器的抗干扰技术 179 7.2.1 干扰源及防护 179 7.2.2 干扰的途径 180 7.2.3 几种常见的抗干扰技术 182 知识拓展 智能传感器 190 课外作业7 193 项目8 传感器的综合应用 194 任务1 传感器在冶金生产中的典型应用 194 任务2 传感器在化工生产中的典型应用 198 任务3 传感器在数控机床中的典型应用 200 任务4 传感器在现代汽车中的典型应用 204 任务5 传感器在环境保护监测中的典型应用 207 任务6 传感器在智能楼宇中的典型应用 208 任务7 传感器在日常生活中的应用 210 知识拓展 物联网及其在钢铁企业中的应用 212 课外作业8 215 项目9 传感器综合实训 216 任务1 实训准备 216 9.1.1 THSRZ—1型传感器系统综合实训装置介绍 216 9.1.2 实训报告书写要点 217 任务2 实训操作 218 实训1 金属箔式应变片——测量电桥性能实训 218 实训2 扩散硅压阻式压力传感器的压力测量实训 222 实验3 差动变压器的应用——振动测量实验 224 实训4 电容式传感器的位移特性实训 225 实训5 霍尔传感器的位移特性实训 227 实训6 压电式传感器振动实训 228 实训7 电涡流传感器的位移特性实训 228 实训8 光电转速传感器的转速测量实训 230 实训9 K型热电偶测温实训 231 实训10 热电偶冷端温度补偿实训 232 项目10 传感器综合设计 235 任务1 电子汽车传感器课程设计 235 任务2 其他传感器课程设计 241 10.2.1 称重秤课程设计 241 10.2.2 湿度传感器课程设计 241 10.2.3 电冰箱温度超标指示器课程设计 242 附录A 常用传感器的实物图 243 参考文献 252

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