全国高等职业教育机电类专业“十三五”规划教材:传感器与自动检测技术（第二版）_[中国]刘丽_9787113232368

本书以传感器的应用技术为主线安排内容，通过丰富的图示、详细的应用实例、新颖的取材，将传感器和工程检测方面的知识和技能有机地联系在一起。本书主要介绍了工业、生活等领域常用传感器和一些新型传感器的结构原理、基本使用和综合应用，同时，在编写过程中，注意补充反映新器件、新技术的内容。全书共分9 章，主要内容包括认识传感器与自动检测系统、温度的检测、力与压力的检测、

第1章认识传感器与自动检测系统.................................................................................... 1

1.1 认识自动检测系统.............................................................................................................1

1.1.1 自动检测系统的基本概念....................................................................................1

1.1.2 自动检测系统的组成............................................................................................2

1.2 认识传感器.........................................................................................................................3

1.2.1 传感器的组成及其分类........................................................................................3

1.2.2 传感器的特性与指标............................................................................................4

小结.....................................................................................................................................6

习题.....................................................................................................................................6

第2章温度的检测............................................................................................................. 8

2.1 热电阻传感器测量温度.....................................................................................................8

2.1.1 温度检测的主要方法及特点................................................................................8

2.1.2 金属热电阻............................................................................................................9

2.1.3 半导体热敏电阻器..............................................................................................14

2.1.4 热电阻传感器的应用..........................................................................................15

2.2 热电偶传感器测量温度...................................................................................................18

2.2.1 热电偶测温原理..................................................................................................18

2.2.2 热电偶的结构类型和特性..................................................................................20

2.2.3 热电偶的冷端补偿..............................................................................................24

2.2.4 热电偶传感器的使用..........................................................................................26

2.3 集成温度传感器测量温度...............................................................................................29

2.3.1 半导体管温度传感器..........................................................................................29

2.3.2 集成温度传感器..................................................................................................29

2.3.3 几种常用的集成温度传感器..............................................................................31

2.4 红外传感器测量温度.......................................................................................................36

2.4.1 红外测温的工作原理..........................................................................................36

2.4.2 红外测温仪的结构..............................................................................................37

2.4.3 红外测温仪的特点..............................................................................................37

2.4.4 红外测温仪的性能指标及选择..........................................................................38

2.4.5 红外测温仪的使用..............................................................................................39

2.5 电动机温控电路的制作与调试.......................................................................................40

2.5.1 电路制作..............................................................................................................40

2.5.2 电路调试..............................................................................................................41

小结...................................................................................................................................41

习题...................................................................................................................................41

第3章力与压力的检测.................................................................................................... 46

3.1 电阻应变式传感器测量压力...........................................................................................46

3.1.1 压力检测的方法及压力传感器的分类..............................................................46

3.1.2 电阻应变效应......................................................................................................46

3.1.3 电阻应变片的结构形式及特性..........................................................................48

3.1.4 电阻应变片的测量电路及温度补偿..................................................................50

3.1.5 电阻应变式传感器的应用..................................................................................53

3.2 压电式传感器测量压力...................................................................................................57

3.2.1 压电效应及压电材料..........................................................................................57

3.2.2 压电式传感器的等效电路及测量电路..............................................................59

3.2.3 压电式传感器的应用..........................................................................................60

3.3 简易电子秤的制作与调试...............................................................................................62

3.3.1 电路制作..............................................................................................................63

3.3.2 电路调试..............................................................................................................63

小结...................................................................................................................................63

习题...................................................................................................................................64

第4章物位和流量的检测................................................................................................ 68

4.1 电容式传感器检测液位...................................................................................................68

4.1.1 物位检测的方法..................................................................................................68

4.1.2 电容式传感器的基本工作原理..........................................................................70

4.1.3 电容式传感器的转换电路..................................................................................73

4.1.4 差压式液位检测..................................................................................................77

4.1.5 电容式传感器的应用..........................................................................................81

4.2 超声波传感器检测物位...................................................................................................84

4.2.1 超声波传感器的物理基础..................................................................................84

4.2.2 超声波换能器及耦合技术..................................................................................87

4.2.3 超声波传感器的应用..........................................................................................90

4.3 流量的检测.......................................................................................................................97

4.3.1 流量检测的方法..................................................................................................97

4.3.2 差压式节流流量计..............................................................................................99

4.3.3 超声波流量计....................................................................................................104

4.4 光纤传感器测量液位.....................................................................................................108

4.4.1 光纤.....................................................................................................................109

4.4.2 光纤传感器........................................................................................................110

4.4.3 光纤液位传感器................................................................................................112

4.5 超声波测距装置的制作和调试.....................................................................................113

4.5.1 电路制作............................................................................................................113

4.5.2 电路调试............................................................................................................115

小结.................................................................................................................................116

习题.................................................................................................................................116

第5章速度的检测......................................................................................................... 121

5.1 电涡流式传感器测量转速.............................................................................................121

5.1.1 高频反射式和低频透射式电涡流传感器........................................................121

5.1.2 电涡流式传感器测量转换电路........................................................................122

5.1.3 电涡流式传感器的结构及技术指标................................................................123

5.1.4 电涡流式传感器的应用....................................................................................125

5.2 霍尔传感器测量转速.....................................................................................................128

5.2.1 霍尔传感器的基本工作原理............................................................................128

5.2.2 霍尔元件............................................................................................................130

5.2.3 霍尔传感器........................................................................................................133

5.2.4 霍尔传感器的应用............................................................................................134

5.3 光电传感器测量转速.....................................................................................................137

5.3.1 光电效应和光电元件........................................................................................137

5.3.2 光电传感器的应用............................................................................................148

5.4 微波传感器测速.............................................................................................................155

5.4.1 微波的基本知识................................................................................................155

5.4.2 微波传感器........................................................................................................156

5.4.3 微波多普勒测速传感器....................................................................................157

5.4.4 微波传感器的其他应用....................................................................................158

5.5 光电式测速装置的制作和调试.....................................................................................161

5.5.1 电路制作............................................................................................................161

5.5.2 电路调试............................................................................................................162

小结.................................................................................................................................163

习题.................................................................................................................................163

第6章位移的检测......................................................................................................... 168

6.1 电感式传感器测量位移.................................................................................................168

6.1.1 位移检测的主要方法及特点............................................................................168

6.1.2 自感式传感器....................................................................................................169

6.1.3 差分变压器........................................................................................................173

6.1.4 电感式测微仪....................................................................................................176

6.1.5 电感式传感器的应用........................................................................................177

6.2 光栅传感器测量位移.....................................................................................................178

6.2.1 光栅的结构和种类............................................................................................179

6.2.2 光栅传感器的工作原理....................................................................................1796.2.3 光栅传感器的使用............................................................................................182

6.3 光电编码器测量角位移.................................................................................................185

6.3.1 增量式光电编码器............................................................................................186

6.3.2 式编码器....................................................................................................187

6.3.3 光电式旋转编码器的使用................................................................................188

6.3.4 光电式旋转编码器的应用................................................................................190

6.4 磁栅传感器测量位移.....................................................................................................190

6.4.1 磁栅的组成及类型............................................................................................191

6.4.2 磁栅传感器的工作原理....................................................................................191

6.4.3 信号处理方式....................................................................................................192

6.4.4 磁栅数显装置....................................................................................................193

6.5 感应同步器.....................................................................................................................193

6.5.1 感应同步器的结构............................................................................................193

6.5.2 感应同步器的工作原理....................................................................................194

6.5.3 感应同步器的信号处理方式............................................................................195

6.5.4 感应同步器数显表............................................................................................196

6.6 位移检测控制系统的制作和调试.................................................................................197

6.6.1 系统设计目的....................................................................................................197

6.6.2 系统的工作原理................................................................................................197

6.6.3 系统的主要器件................................................................................................198

6.6.4 系统设计步骤....................................................................................................198

小结.................................................................................................................................199

习题.................................................................................................................................199

第7章气体成分与湿度的检测....................................................................................... 203

7.1 气敏传感器测量气体成分.............................................................................................203

7.1.1 气体成分检测的主要方法及特点....................................................................203

7.1.2 半导体气敏传感器............................................................................................204

7.1.3 半导体气敏传感器的应用................................................................................208

7.2 湿度检测.........................................................................................................................211

7.2.1 湿度检测的主要方法及特点............................................................................211

7.2.2 常见的湿度传感器............................................................................................213

7.2.3 湿度传感器的特性参数....................................................................................217

7.2.4 湿度传感器的使用............................................................................................218

7.2.5 湿度传感器的应用实例....................................................................................219

7.2.6 结露传感器........................................................................................................221

7.3 粮食湿度检测器的制作与调试.....................................................................................223

7.3.1 电路制作............................................................................................................223

7.3.2 电路调试............................................................................................................224

小结.................................................................................................................................224

习题.................................................................................................................................225

第8章检测系统的抗干扰技术....................................................................................... 227

8.1 干扰的类型及形成要素.................................................................................................227

8.1.1 干扰源的类型....................................................................................................227

8.1.2 电磁干扰的途径................................................................................................228

8.1.3 电子测量装置的两种干扰................................................................................229

8.2 抑制干扰措施.................................................................................................................230

8.2.1 硬件抑制干扰措施............................................................................................230

8.2.2 软件抗干扰实施................................................................................................233

小结.................................................................................................................................233

习题.................................................................................................................................233

第9章检测技术的综合应用........................................................................................... 235

9.1 传感器在家用电器中的应用.........................................................................................235

9.1.1 传感器在电冰箱中的应用................................................................................235

9.1.2 传感器在电压力锅中的应用............................................................................236

9.1.3 传感器在模糊控制洗衣机中的应用................................................................237

9.1.4 传感器在笔记本式计算机中的应用................................................................239

9.2 传感器在汽车中的应用.................................................................................................241

9.2.1 汽车电子控制系统............................................................................................241

9.2.2 汽车中的温度传感器........................................................................................246

9.2.3 汽车中的流量传感器........................................................................................247

9.2.4 汽车中的压力传感器........................................................................................249

9.2.5 汽车中的位置和转速传感器............................................................................250

9.3 传感器在数控机床中的应用.........................................................................................250

9.3.1 数控机床中的传感器........................................................................................250

9.3.2 位置检测传感器................................................................................................252

9.3.3 温度检测传感器................................................................................................255

9.3.4 振动检测传感器................................................................................................257

9.4 传感器在智能楼宇中的应用.........................................................................................258

9.4.1 空调系统............................................................................................................258

9.4.2 给排水系统........................................................................................................260

9.4.3 电梯监控系统....................................................................................................260

9.4.4 照明监控系统....................................................................................................262

9.4.5 防火监控系统....................................................................................................262

9.4.6 安全防范系统....................................................................................................264

小结.................................................................................................................................267

习题.................................................................................................................................267

参考文献............................................................................................................................ 268

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