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郭雷 著

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122092526

商品编码：29564470793

包装：平装

出版时间：2010-09-01

基本信息

书名：传感器与测试技术(郭雷)

定价：19.00元

作者：郭雷

出版社：化学工业出版社

出版日期：2010-09-01

ISBN：9787122092526

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.259kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统地介绍了各类传感器的基本原理与应用方面的知识，以及典型工程参数测试方面的知识。主要内容包括传感器与测试技术概述、传感器基础理论、各种常用传感器的原理与应用、计算机在感测系统中的应用、典型工程参数测试、系统抗干扰技术等。
本书通俗易懂、图文并茂、内容丰富、技术实用，符合高职高专学生的特点。
本书可作为高职高专院校、成人高校、广播电视大学的机电类相关专业“传感器与测试技术”及相近课程的教材，也可作为相关工程技术人员的参考用书。

目录

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章 传感器与测试技术概述
1.1 传感器与测试技术的地位和作用
1.2 测试技术的概念
1.3 测试系统的组成
1.4 传感器与测试技术的发展方向
第2章 传感器基础理论
2.1 非电量与非电量电测
2.2 传感器的定义及分类
2.3 传感器命名方法及代号
2.4 传感器的静态特性
2.5 传感器的选用原则
思考题与习题
第3章 常用传感器及其典型应用
3.1 电容式传感器
3.2 电感式传感器
3.3 电涡流式传感器
3.4 电位器式传感器
3.5 压电式传感器
3.6 热电偶传感器
思考题与习题
第4章 测试基础知识
4.1 信号及其描述
4.2 测试装置的基本特性
4.3 实现不失真测试的条件
思考题与习题
第5章 信号调理电路
5.1 测量电桥
5.2 信号放大电路
5.3 调制与解调电路
5.4 滤波器
思考题与习题
第6章 计算机在感测系统中的应用
6.1 感测系统的组成
6.2 传感器与计算机的接口
思考题与习题
第7章 典型工程参数的测试
7.1 机械振动的测试
7.2 位移的测试
7.3 流体参量的测试
思考题与习题
第8章 测试系统的抗干扰技术
8.1 干扰的类型及来源
8.2 干扰的耦合方式
8.3 干扰抑制技术
思考题与习题
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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传感器与测试技术（郭雷） 一、 传感器与测试技术概述 传感器与测试技术是现代科学技术发展不可或缺的两大基石。传感器作为信息获取的“眼睛”和“耳朵”，能够将物理量、化学量等非电量信号转化为电信号，从而实现对外界环境的感知和监测。而测试技术则是对这些传感器输出的电信号进行测量、分析、处理和评估的手段，以获取有用的信息，判断被测对象的性能、状态或质量。 本书旨在系统性地介绍传感器与测试技术的核心概念、基本原理、主要类型、应用领域以及发展趋势。我们将从传感器的基本工作原理出发，深入探讨不同类型传感器的特性和选型依据，并结合实际应用场景，讲解如何设计和构建有效的测试系统。本书力求兼顾理论深度与实践指导，帮助读者建立扎实的理论基础，掌握实际操作技能，并能独立分析和解决在传感器应用和测试过程中遇到的问题。 二、 传感器的基本原理与分类 传感器是实现信息转换的关键环节，其核心在于将待测物理量（如温度、压力、位移、光强、湿度、化学成分等）通过某种物理或化学效应转化为可测量的电信号（电压、电流、电阻、电容、频率等）。本书将详细阐述以下几种主要的传感器工作原理： 电阻式传感器： 利用材料电阻率随外界环境变化而改变的特性进行测量。例如，热敏电阻（NTC/PTC）、应变片、气体传感器等。我们将深入分析电阻的温度系数、灵敏度、线性度等关键参数，以及其在不同环境下的响应机制。 电容式传感器： 基于介电常数或极板间距变化导致电容变化的原理。常见的有电容式位移传感器、湿度传感器、液位传感器等。本书将探讨电容变化与被测参数之间的数学关系，以及如何通过电容测量电路实现高精度测量。 电感式传感器： 利用线圈的电感量随铁芯位置或磁性材料变化而改变的原理。例如，电感式位移传感器、金属探测器等。我们将解析电感变化的影响因素，以及在交流电路中如何测量电感量。 压电式传感器： 基于压电效应，即某些晶体材料在受到机械应力时会产生电荷的特性。广泛应用于加速度计、压力传感器、麦克风等。本书将深入介绍压电效应的机理，以及正压电效应和逆压电效应的应用。 半导体传感器： 利用半导体材料的导电特性或PN结特性随外界环境变化而改变的原理。例如，光敏二极管、光敏三极管、集成温度传感器、霍尔传感器等。我们将重点分析半导体材料的能带结构、载流子行为及其对环境变化的敏感性。 光学传感器： 利用光电效应，将光信号转化为电信号，或利用光的传播、反射、折射等特性进行测量。包括光电二极管、光电三极管、光敏电阻、CCD/CMOS图像传感器等。本书将介绍光信号的产生、传输与探测机理。 化学传感器： 用于检测特定化学物质的浓度或存在。例如，气体传感器、pH传感器、离子选择性电极等。我们将探讨化学反应、吸附、催化等在化学传感器中的应用。 除了以上基本原理，本书还将对传感器的其他重要分类进行介绍，如： 根据输出信号类型： 模拟传感器（输出连续变化的信号）与数字传感器（输出离散的数字信号）。 根据能量来源： 有源传感器（需要外部电源供能）与无源传感器（自身能够产生输出信号，如压电传感器）。 根据测量参数： 物理量传感器、化学量传感器、生物传感器等。 三、 传感器选型与设计考虑 在实际应用中，选择合适的传感器是构建有效测试系统的第一步。本书将提供一套系统的传感器选型方法论，并重点关注以下几个关键因素： 测量精度要求： 根据被测参数的动态范围和所需的测量精度，选择具有足够分辨率和准确度的传感器。 量程范围： 确保传感器的测量范围能够覆盖被测参数的变化范围。 响应速度： 根据被测过程的动态特性，选择具有足够快响应速度的传感器，以捕捉瞬态变化。 工作环境适应性： 考虑传感器在温度、湿度、压力、腐蚀性介质、电磁干扰等环境条件下的稳定性和可靠性。 线性度与滞后： 评估传感器输出信号与被测参数之间线性关系的良好程度，以及是否存在滞后现象。 灵敏度与噪声： 传感器的灵敏度决定了其对微小变化的感知能力，而噪声水平则会影响测量精度。 功耗与体积： 在便携式设备或低功耗应用中，功耗和体积是重要的考虑因素。 成本： 在满足性能要求的前提下，选择性价比高的传感器。 接口与兼容性： 考虑传感器与后续信号处理和采集设备的接口兼容性。 此外，本书还将介绍传感器接口电路的设计原则，包括信号放大、滤波、阻抗匹配、线性化和非线性补偿等技术，以确保传感器输出的微弱或失真的信号能够被有效地处理和读取。 四、 测试技术基础与方法 测试技术是理解和评估传感器性能，并获取有价值信息的关键。本书将从以下几个方面展开介绍： 测量不确定度： 深入讲解测量不确定度的概念、来源、计算方法和评定标准，这是保证测量结果可靠性的重要依据。我们将介绍重复性、复现性、系统误差、随机误差等概念，以及如何通过数据分析来减小和控制不确定度。 信号调理： 传感器输出的信号往往需要经过一系列的信号调理过程才能被准确地测量和分析。本书将详细介绍信号调理的常用技术，包括： 放大： 对微弱信号进行放大，如差分放大、仪表放大等。 滤波： 滤除信号中的噪声和干扰，如低通滤波、高通滤波、带通滤波等。 阻抗匹配： 确保信号源与负载之间的功率传输效率。 线性化： 对非线性传感器信号进行线性化处理。 隔离： 避免不同电路之间相互影响，提高系统的安全性。 数据采集： 介绍模拟信号转换为数字信号的关键技术，包括采样定理、量化、编码等。我们将重点讨论模数转换器（ADC）的类型、性能指标（如分辨率、转换速率、精度）及其选择。 数据处理与分析： 介绍对采集到的数字信号进行处理和分析的常用方法，包括： 统计分析： 计算均值、方差、标准差等，评估数据的分布和离散程度。 数字滤波： 应用数字滤波器进一步去除噪声。 傅里叶变换： 分析信号的频谱成分。 趋势分析： 识别信号的变化趋势。 模式识别： 提取有用的信息和特征。 测试系统的构成： 介绍一个完整的测试系统通常包含的几个组成部分：传感器、信号调理电路、数据采集设备、计算机及配套软件。我们将讨论不同组成部分之间的协同工作关系。 测试方法与流程： 介绍在进行传感器测试时应遵循的标准方法和流程，包括测试方案的设计、实验步骤的制定、数据的记录与整理、结果的分析与报告。 五、 传感器与测试技术的应用领域 传感器与测试技术已经渗透到国民经济的各个领域，并在推动技术进步和产业升级方面发挥着至关重要的作用。本书将重点介绍以下几个领域的典型应用： 工业自动化与过程控制： 在制造业中，传感器用于监测生产过程中的温度、压力、流量、液位、位置等参数，实现生产流程的自动化控制和优化，提高生产效率和产品质量。例如，在石油化工、电力、冶金等行业。 汽车电子： 汽车中广泛应用各种传感器，如发动机控制传感器、安全气囊传感器、ABS传感器、导航传感器等，以提高汽车的性能、安全性和舒适性。 医疗保健： 生物传感器和医疗仪器中的传感器是诊断、监测和治疗疾病的关键，例如血糖传感器、心电图传感器、血压传感器、医学影像传感器等。 环境保护： 环境监测传感器用于检测空气质量、水质、土壤污染物等，为环境保护决策提供科学依据。例如，气体监测站、水质在线监测系统。 航空航天： 在飞机、火箭、卫星等领域，各种精密传感器用于测量飞行参数、姿态、温度、压力等，确保飞行安全和任务成功。 消费电子产品： 智能手机、可穿戴设备、家用电器等都集成了大量的传感器，如加速度计、陀螺仪、光线传感器、指纹传感器等，提升了产品的智能化和用户体验。 科学研究： 在基础科学研究中，高精度传感器是进行实验测量、数据采集和机理探索的重要工具。 六、 传感器与测试技术的发展趋势 随着科技的飞速发展，传感器与测试技术也呈现出一些新的发展趋势： 智能化与集成化： 传感器将不仅仅是简单的信号转换器件，而是会集成微处理器、存储器和通信接口，具备自学习、自诊断、自适应等智能功能，并向微型化、集成化发展，如MEMS（微机电系统）传感器。 多功能化与网络化： 一个传感器可能能够同时测量多种参数，或通过网络连接，形成大规模的传感器网络，实现对复杂系统的全面感知和协同控制。 绿色化与低功耗： 更加注重传感器的能耗，开发低功耗、长寿命的传感器，以满足便携式设备和物联网应用的需求。 新材料与新原理： 不断探索和应用新的材料（如纳米材料、生物材料）和新的物理、化学效应，以开发出性能更优越、功能更强大的新型传感器。 人工智能与大数据结合： 将人工智能和大数据分析技术应用于传感器数据的处理和解读，能够从海量数据中挖掘出更深层次的信息和规律。 柔性化与可穿戴： 柔性传感器和可穿戴设备的发展，将传感器技术带入日常生活，实现对人体生理指标的持续监测和健康管理。 七、 结语 传感器与测试技术是不断发展和创新的领域，掌握这些技术对于理解和改造世界至关重要。本书通过对传感器原理、分类、选型、测试技术以及应用领域的系统阐述，希望能为读者提供一个全面而深入的学习平台。我们鼓励读者在理论学习的基础上，积极进行实践探索，不断提升自身的专业技能，为未来的科技发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书我一直想找个机会好好拜读一番，毕竟“传感器与测试技术”这个主题实在太吸引人了。我一直觉得，现代科技的发展，很大程度上都依赖于我们能否精准地捕捉和测量物理世界的各种信息，而传感器和测试技术正是这一切的基石。想象一下，从我们每天使用的智能手机，到复杂的工业自动化系统，再到前沿的航空航天领域，无处不闪烁着传感器和测试技术的光芒。我尤其对那些能够“看见”我们肉眼无法察觉的细微变化的传感器感到好奇，比如那些微小的压力传感器，它们是如何将机械形变转化为电信号的？而那些能够检测到微量化学物质的气体传感器，它们的原理又是什么？更不用说那些用于精确测量温度、光照、湿度、甚至振动的传感器了，它们在环境监测、食品安全、医疗诊断等领域都有着不可替代的作用。我期待在这本书中能深入了解这些传感器的种类、工作原理、以及它们在不同应用场景下的优缺点。同时，测试技术也是同样令人着迷的部分。仅仅拥有传感器是不够的，我们还需要可靠的方法来验证传感器的性能，校准它们，并从测试数据中提取有价值的信息。如何设计一套科学合理的测试方案？如何保证测试结果的准确性和可重复性？这些都是我非常想从书中找到答案的问题。我希望这本书能为我打开一扇深入理解物理世界和科技进步背后核心技术的大门。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，我们生活的这个世界，到处都充满了需要被“感知”和“测量”的信息。从最基础的温度、湿度，到更复杂的振动、应力，再到看不见摸不着的电磁波，它们无时无刻不在发生着变化。而传感器，就是我们与这个信息世界沟通的桥梁。我对那些能够将物理世界中的各种“状态”转化为电信号的装置，是如何工作的，一直非常好奇。比如，为什么一个微小的压力变化就能让一个传感器发出信号？它的内部结构和工作原理究竟是什么样的？书中关于各类传感器的分类、物理基础、工作机制的介绍，我非常期待。但仅仅了解传感器本身是不够的，如何确保这些传感器的“可靠性”和“准确性”才是关键。这就要涉及到测试技术了。我希望书中能详细阐述各种传感器测试的标准、方法和流程。如何评估一个传感器的精度？如何进行校准？如何保证在复杂环境下传感器的稳定性？这些都是我希望从这本书中获得答案的问题。我期待它能够带我深入了解，我们是如何通过传感器和测试技术，来理解和掌控我们所处的这个物理世界的。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对精密仪器和测量技术情有独钟的人，我一直对“传感器与测试技术”这一领域充满着好奇。想象一下，那些能够捕捉到肉眼无法察觉的细微变化，将抽象的物理量转化为我们能够理解和利用的信号的设备，本身就充满了科学的魅力。我一直对不同类型的传感器的工作原理着迷，比如那些能够测量微小位移的光学传感器，或者是能够感知微弱磁场的霍尔传感器。它们是如何将如此细微的物理现象转化为可读的电信号的？书中对于这些问题的解答，我非常期待。此外，测试技术也是我非常关注的部分。仅仅拥有传感器并不能完全满足需求，如何准确地验证传感器的性能，如何对它们进行校准，如何从大量的测试数据中提取有用的信息，这些都是至关重要的。我希望书中能够详细介绍各种测试方法，比如静态测试、动态测试，以及如何进行不确定度分析。我对于那些能够指导我如何设计和实施有效的传感器测试方案的内容尤其感兴趣，因为我相信，扎实的测试技术是保证一切测量结果准确可靠的基石。

评分☆☆☆☆☆

我一直对如何“量化”和“理解”我们周围的世界充满兴趣，而“传感器与测试技术”无疑是实现这一目标的绝佳途径。我常常想象，那些能够捕捉到空气中微弱气流的传感器，或是能够检测到极微小温度变化的装置，它们是如何运作的？它们背后蕴含的物理原理和工程智慧，让我十分着迷。我特别希望书中能够详细阐述不同类型传感器的构造、工作机理，以及它们在各种复杂环境下的应用。例如，集成电路封装的微机电传感器，以及那些依靠光学原理工作的传感器，它们的设计理念和技术突破是如何实现的？同时，我也深信，传感器的价值不仅在于其本身的制造，更在于其能否被准确可靠地“验证”。因此，对于书中关于测试技术的部分，我同样充满期待。我希望能够学习到如何设计严谨的测试方案，如何评估传感器的性能指标，例如灵敏度、分辨率、响应时间等，以及如何进行必要的校准和数据处理。我期待这本书能为我揭示传感器和测试技术领域的前沿进展，并为我提供一个深入理解和掌握相关知识的系统框架。

评分☆☆☆☆☆

我最近在网上闲逛，偶然看到一本叫《传感器与测试技术》的书，光听名字就觉得很有分量。我对这个领域一直抱有浓厚的兴趣，尤其是在自动化和智能制造的大背景下，传感器更是扮演着越来越重要的角色。我常常在想，那些能够实时监测生产线上的各种参数，比如温度、压力、流量、位移的传感器，是如何做到如此精准和高效的？它们背后涉及的物理原理和电子技术肯定非常复杂。我特别想知道，书中会详细介绍不同类型传感器的分类、工作原理，比如电阻式、电容式、压电式、光学式等等，以及它们各自的适用范围和局限性。当然，仅仅了解传感器的原理是不够的，如何将这些传感器集成到实际系统中，如何对它们进行信号处理和数据分析，也同样重要。我对书中关于测试方法和仪器的介绍也充满期待，毕竟，准确的测试是保证传感器性能和系统可靠性的关键。例如，如何进行传感器的灵敏度、线性度、迟滞等指标的测试？如何选择合适的测试设备来满足不同的应用需求？我希望这本书能够提供系统性的知识和实用的指导，帮助我更好地理解传感器和测试技术在现代工业中的应用。