传感器与自动检测技术（高职） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

本书根据高职高专教育的特点，以职业岗位核心能力为目标，精选教学内容，力求内容新颖、

叙述简练、 学用结合。

本书按照传感器的物理和化学效应，以传统的变阻式、 电阻式、 热电式、

光电式、 电动势式、 环境测量、 数字式以及新型传感器为单元，以效应原理、 电路处理、

应用实例为步骤讲解各种传感器在实际工作中的应用，书中通过实验帮助学生加深对传感器知识的理解， 并结合工程实际，讲解了检测技术的基础知识和测量信号的基本处理技术；联系现实生活，讲解了传感器在家电、

汽车中的综合应用； 通过单元实训指导增强学生的实践动手能力。

本书可作为高职高专和成人高校的电气自动化技术、 生产过程自动化技术、

应用电子技术、 机电一体化技术、 楼宇智能化技术以及相关专业的教材，也可供自动化技术相关领域的从业人员参考。

第1章  传感器与检测技术基础知识                     1

  1.1   传感器基础知识                     1

    1.1.1  传感器的组成与分类                     1

    1.1.2  传感器的基本特性                     1

  1.2    检测技术基础知识                     5

    1.2.1  检测系统的组成与功能                     5

    1.2.2  测量的方法                     5

    1.2.3  测量误差的分类                     6

    1.2.4  测量误差的表示方法                     7

    1.2.5  测量误差的处理                     8

  1.3 

检测系统中的弹性敏感元件                    

10

    1.3.1  弹性敏感元件的基本特性                     10

    1.3.2  弹性敏感元件的形式及应用范围                     10

  1.4 

传感器的标定与选择                    

14

    1.4.1  传感器的标定与校准                     14

    1.4.2  传感器的选择                     14

  本章小结                     15

  思考题与习题                     16

第2章  变阻抗式传感器                     17

  2.1 

自感式传感器                   

17

    2.1.1  自感式传感器的工作原理                     17

    2.1.2  自感式传感器的结构类型及特性                     18

    2.1.3  自感式传感器的测量转换电路                     19

    2.1.4  自感式传感器的应用                     21

  2.2 

差动变压器                    

23

    2.2.1  差动变压器的工作原理及输出特性                     23

    2.2.2  差动变压器的基本特性                     25

    2.2.3  差动变压器的测量转换电路                     25

    2.2.4  差动变压器的应用                     26

    2.2.5  差动变压器的应用实例                     28

    2.2.6  差动螺管式电感传感器位移测量实验                     31

  2.3 

电涡流式传感器                    

32

    2.3.1  电涡流式传感器的工作原理                     32

    2.3.2  电涡流式传感器的结构类型及特性                     33

    2.3.3  电涡流式传感器的测量转换电路                     35

    2.3.4  电涡流式传感器的应用                     36

    2.3.5  电涡流式传感器的应用实例                     38

    2.3.6  电涡流式传感器的振幅测量实验                     39

  2.4 

电容式传感器                    

39

    2.4.1  电容式传感器的工作原理                     40

    2.4.2  电容式传感器的结构类型及特性                     40

    2.4.3  电容式传感器的测量转换电路                     42

    2.4.4  电容式传感器的应用                     44

    2.4.5  电容式传感器的应用实例                     46

    2.4.6  电容式传感器的特性                     47

  本章小结                     48

  思考题与习题                     48

第3章    电阻式传感器                     50

  3.1 

应变式传感器                    

50

    3.1.1  应变式传感器的工作原理                     50

    3.1.2  应变片的结构类型及特性                     51

    3.1.3  应变式传感器的测量转换电路                     52

    3.1.4  应变式传感器的使用注意事项                     53

    3.1.5  应变式传感器的应用                     54

    3.1.6  应变式传感器的应用实例                     55

    3.1.7  金属箔式应变片单臂电桥实验                     57

  3.2 

压阻式传感器                    

58

    3.2.1  压阻式传感器的工作原理                     58

    3.2.2  压阻式传感器的结构与特性                     59

    3.2.3  压阻式传感器的测量转换电路                     60

    3.2.4  压阻式传感器的温度补偿                     61

    3.2.5  压阻式传感器的应用                     62

    3.2.6  压阻式传感器的应用实例                     63

    3.2.7  扩散硅压阻式压力传感器实验                     65

  本章小结                     66

  思考题与习题                     66

第4章  热电式传感器                     67

  4.1 

热电阻式传感器                    

67

    4.1.1  常用热电阻                     67

    4.1.2  热电阻传感器的测量电路和应用                     69

    4.1.3  热电阻传感器的应用实例                     69

    4.1.4  热敏电阻                     70

    4.1.5  热敏电阻传感器的应用                     71

    4.1.6  热敏电阻传感器的应用实例                     72

    4.1.7  热敏式传感器测温度                     73

  4.2 

热电偶传感器                    

74

    4.2.1  热电偶传感器的工作原理                     74

    4.2.2  热电偶的结构形式与材料                     76

    4.2.3  热电偶的冷端补偿                     78

    4.2.4  热电偶测温电路                     80

    4.2.5  热电偶传感器的应用实例                     80

    4.2.6  热电偶测温实验                     81

  4.3 

PN结温度传感器                    

82

    4.3.1  PN结温度传感器的工作原理                     82

    4.3.2  PN结温度传感器的应用                     83

    4.3.5  PN结温度传感器的应用实例                     84

    4.3.6  PN结集成温度传感器测温实验                     87

  本章小结                     88

  思考题与习题                     88

第5章  光电式传感器                     89

  5.1 

光电效应与光电元件                    

89

    5.1.1  光电效应                     89

    5.2.2  光电元件                     90

    5.2.3  光电传感器的应用实例                     96

    5.2.4  光敏电阻特性实验                     97

  5.2 

光纤传感器                    

97

    5.2.1  光纤及其传光原理                     98

    5.2.2  光纤传感器的组成及分类                     100

    5.2.2  光纤式传感器应用技术                     101

    5.2.3  光纤位移传感器——位移测量                     104

  5.3 

激光传感器                    

106

    5.3.1  激光的本质                     106

    5.3.2  激光的形成                     107

    5.3.3  激光的特点                     108

    5.3.4  激光器的种类                     109

    5.3.5  激光传感器的应用                     110

  5.4 

图像传感器                    

112

    5.4.1  CCD图像传感器                     112

    5.4.2  CMOS图像传感器                     117

    5.4.3  CCD摄像法的应用——莫尔条纹计数                     121

  本章小结                     122

  思考题与习题                     122

第6章  电动势传感器                     123

  6.1 

压电式传感器                    

123

    6.1.1  压电式传感器的工作原理                     123

    6.1.2  压电式传感器及其等效电路                     126

    6.1.3  压电式传感器的测量电路                     128

    6.1.4  压电式传感器的应用                     130

    6.1.5  压电加速度传感器特性实验                     133

  6.2 

霍尔传感器                    

134

    6.2.1  霍尔元件的基本工作原理                     134

    6.2.2  霍尔元件的测量电路和误差分析                     136

    6.2.3  霍尔元件的使用                     137

    6.2.4  霍尔元件的应用                     140

    6.2.5  霍尔传感器的直流激励特性                     143

  本章小结                     144

  思考题与习题                     144

第7章  环境量检测传感器                     145

  7.1 

气敏传感器                    

145

    7.1.1  气敏传感器的类型与特性                     145

    7.1.2  气敏传感器的工作原理                     146

    7.1.3  气敏传感器的应用技术                     148

    7.1.4  气敏传感器的选择                     150

    7.1.5  气敏传感器的应用实例                     150

    7.1.6  气敏传感器的实验                     152

  7.2 

湿度传感器                    

153

    7.2.1  湿度的定义及湿度传感器的特性                     153

    7.2.2  湿度传感器的工作原理                     154

    7.2.3  湿度传感器的应用技术                     155

    7.2.4  湿度传感器的选择                     156

    7.2.5  湿度传感器的应用实例                     157

    7.2.6  湿度传感器的实验                     159

  本章小结                     160

  思考题与习题                     160

第8章  数字式传感器                     161

  8.1 

光栅传感器                    

161

    8.1.1  光栅传感器的类型与特性                     161

    8.1.2  光栅的结构与测量原理                     161

    8.1.3  光栅传感器应用技术                     163

    8.1.4  光栅传感器的选择                     166

    8.1.5  光栅传感器的应用实例                     166

    8.1.6  光栅传感器——莫尔条纹原理实验                     167

  8.2 

磁栅传感器                    

168

    8.2.1  磁栅传感器及特性                     168

    8.2.2  磁栅的结构与工作原理                     168

    8.2.3  磁栅传感器应用技术                     171

    8.2.4  磁栅传感器的应用实例                     172

  8.3 

光电编码器                    

173

    8.3.1  光电编码器的分类及其特性                     173

    8.3.2  光电编码器的工作原理                     173

    8.3.3  光电编码器的应用技术                     175

    8.3.4  光电编码器的选择                     177

    8.3.5  光电编码器的应用实例                     177

  8.4 

感应同步器                    

179

    8.4.1  感应同步器及其特性                     179

    8.4.2  感应同步器的结构与工作原理                     180

    8.4.3  感应同步器的应用技术                     184

    8.4.4  感应同步器的应用实例                     187

  本章小结                     188

  思考题与习题                     188

第9章  新型传感器                     189

  9.1 

机器人传感器                    

189

    9.1.1  机器人传感器的分类                     189

    9.1.2  常用的机器人传感器                     190

    9.1.3  机器人传感器的应用                     196

  9.2 

生物传感器                    

198

    9.2.1  生物传感器的分类                     198

    9.2.2  常用的生物传感器                     198

    9.2.3  生物传感器的应用                     200

  本章小结                     202

  思考题与习题                     203

第10章  检测系统的信号处理技术                     204

  10.1  信号处理技术                     204

    10.1.1  传感器信号的预处理                     204

    10.1.2  信号放大技术                     206

  10.2  干扰抑制技术                     209

    10.2.1  干扰的来源                     209

    10.2.2  信噪比和电磁兼容性                     210

    10.2.3  电磁干扰的途径                     211

    10.2.4  抑制电磁干扰的基本措施                     212

    10.2.5  抗电磁干扰技术（电磁兼容控制技术）                     213

  10.3  传感器的非线性补偿                     217

    10.3.1  非线性补偿环节特性的获取方法                     217

    10.3.2  非线性补偿环节的实现方法                     218

  本章小结                     221

  思考题与习题                     222

第11章  传感器的综合应用                     223

  11.1  传感器在家用电器中的应用                     223

    11.1.1  洗衣机中所用的传感器                     223

    11.1.2  控制燃烧过程的传感器                     228

    11.1.3  小型家电中的传感器                     229

  11.2  传感器在汽车工业中的应用                     229

    11.2.1  曲轴转角及转速传感器                     230

    11.2.2  车速传感器                     231

    11.2.3  液位传感器                     232

    11.2.4  空气流量传感器                     233

    11.2.5  温度传感器                     235

    11.2.6  汽车用压力传感器                     235

    11.2.7  爆燃传感器                     236

  本章小结                     237

  思考题与习题                     237

第12章  单元实训指导                     238

  12.1  液体点滴速度监控装置                    

238

  12.2  自动抽水系统                     241

  12.3  电风扇温控开关电路                     243

  12.4  简易数字式血压计                     244

  本章小结                     245

  思考题与习题                     245

附录                     246

  附录1 

几种常用传感器性能比较                    

246

  附录2 

工业热电阻分度表                    

247

  附录3 

镍-镍硅（镍铝）K型热电偶分度表                    

249

  附录4 

铂铑10-铂热电偶分度表                    

251

参考文献                     256

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前言

本书是根据高职高专教学改革“淡化理论，够用为度，培养技能，

重在运用，能力本位”的指导思想编写而成的。本书针对高等职业教育的特点，以岗位核心能力为目标，精选教学内容，力图使高职高专自动化类专业的学生在学完“传感器与自动检测技术”课程后，能掌握生产一线技术人员和运行人员必须具备的传感器与检测技术的基本知识及基本应用技能。

本书在传感器技术的讲解中，着重提炼出各种传感器的规律性内容，按照传感器的物理或化学效应讲解其工作原理，并将它作为理解其他内容的基础；

通过对信号电路的讲解，使学生熟悉传感器的使用方式和方法； 通过应用实例为学生打开运用传感器的思路；

通过做实验使学生加深对传感器知识的理解。本书在检测技术的讲解中，主要介绍了检测技术的基本知识和检测装置的信号处理技术，以期学生在应用中遇到类似问题时能够找到解决方法。书中还密切联系生活实际，介绍了传感器的综合应用，以开阔学生的视野和思路；

实训指导部分则利用平台，通过选择元器件进行自主设计、制作、调试和维修等，加强对学习知识的综合运用，培养学生的创新性，也是一种对职业能力的锻炼。

本书的主要特点在于结合实际来提高高职高专学生的知识水平和解决实际问题的能力，压缩了大量的理论推导，通过实验、实训增强动手能力，充分突出了高职高专教材的实用性。在取材方面，既考虑了传感器和检测技术日新月异的发展趋势，又考虑了目前高职高专学生的学习基础和特点，使得本书既有深度又有广度。

本书各章具有一定的独立性，因此在教学中，教师可以根据专业方向和特点选用不同的章节。

本书由武汉职业技术学院程月平编写第1、5、6、7、11、12章及附录并统稿，武汉职业技术学院方波编写第2、3、4、10章，武汉职业技术学院朱晓玲编写第8章，湖北城市建设职业技术学院徐群丽编写第9章，实验由武汉职业技术学院鲍方编写。

本书在编写过程中，得到了武汉职业技术学院其他老师的帮助与支持，还参考和应用了许多专家、学者的著作，在此一并表示衷心的感谢！

由于作者的水平有限，本书在内容选择和安排上，可能存在遗漏和不妥之处，诚请读者批评指正。