本書著重闡述傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí), 常用傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、主要性能、測(cè)量電路和應(yīng)用方法; 檢測(cè)系統(tǒng)中的信號(hào)處理、干擾抑制技術(shù)和若干新型傳感器。要求使用者掌握傳感器的基本原理、基本特性、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、設(shè)計(jì)原理以及它們?cè)陔娏亢头请娏繖z測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。同時(shí), 本書在各章編寫中, 加入典型工程應(yīng)用實(shí)例, 理論聯(lián)系實(shí)際, 加深了學(xué)生地理解。
“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等發(fā)展戰(zhàn)略,正前所未有地推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合,重構(gòu)新時(shí)代人們的工作模式、生活方式和思維方式,先進(jìn)的信息技術(shù)成為引領(lǐng)和衡量社會(huì)邁向高度現(xiàn)代化的支撐性技術(shù)之一。傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)位于信息鏈之首,是泛在感知、智能制造等技術(shù)的基石,助推信息技術(shù)成為不同對(duì)象相互交叉、聯(lián)結(jié)、融合和涌現(xiàn)的內(nèi)生動(dòng)力。新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式層出不窮,以融合創(chuàng)新、智能賦能為核心特征的數(shù)字經(jīng)濟(jì)與新經(jīng)濟(jì)呼喚“新工科”的建設(shè),傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)被賦予新的、更加偉大的歷史使命:便捷、可靠、智能、安全地獲取、處理和應(yīng)用信息;建立人、機(jī)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)融合的數(shù)字化智慧型社會(huì);進(jìn)一步解放生產(chǎn)力、提高工作效率、促進(jìn)人的創(chuàng)造性勞動(dòng),滿足人民日益增長的美好生活需要。
傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)學(xué)科,它們分別構(gòu)成了自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的“感覺器官”“中樞神經(jīng)”和“大腦”。傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)是自動(dòng)控制、自動(dòng)計(jì)量、遙感技術(shù)、人工智能、汽車電控技術(shù)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)性學(xué)科,是自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理的主要途徑,是一門實(shí)驗(yàn)性學(xué)科!皞鞲衅髟砼c檢測(cè)技術(shù)”這門課程講述了如何利用各種類型的傳感器,獲取所需要的信號(hào)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚,從而獲得有價(jià)值的信息并對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行必要的控制,以及由此涉及的若干專門的技術(shù)和相關(guān)的基礎(chǔ)理論,是電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、應(yīng)用電子等專業(yè)學(xué)生的必修課。
本書順應(yīng)智能檢測(cè)技術(shù)和儀器與信息技術(shù)深度融合的發(fā)展趨勢(shì),瞄準(zhǔn)新時(shí)期傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)性領(lǐng)域知識(shí)構(gòu)建、素質(zhì)提升和能力發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求,力爭(zhēng)精準(zhǔn)地介紹傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)概念、基本原理、典型應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展。本書著重闡述傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí),包括常用傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、主要性能、測(cè)量電路和應(yīng)用方法;檢測(cè)系統(tǒng)中的信號(hào)處理、干擾抑制技術(shù)和若干新型傳感器。本書能夠幫助讀者掌握傳感器的基本原理、基本特性、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、設(shè)計(jì)原理以及它們?cè)陔娏亢头请娏繖z測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
本書結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,將各個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容對(duì)應(yīng)地加入各個(gè)章節(jié)中,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)完傳感器原理理論知識(shí)后,可直接動(dòng)手實(shí)驗(yàn),有效地加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論的理解與掌握,并提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。本書知識(shí)體系完整,邏輯清晰,工程性強(qiáng),讓學(xué)生更加深入地融入“學(xué)思交融”的深度學(xué)習(xí)模式中,在目標(biāo)上強(qiáng)調(diào)了新工科背景下工程實(shí)踐應(yīng)用與創(chuàng)新性思維。
本書以學(xué)習(xí)者為中心,突出工程教育、好學(xué)易用的目標(biāo),在編寫中強(qiáng)化了工程原理、學(xué)習(xí)拓展和學(xué)習(xí)收獲與反思等。每一章都首先給出導(dǎo)學(xué)內(nèi)容,列出本章的知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)和教學(xué)重難點(diǎn),明確學(xué)習(xí)者的努力方向,強(qiáng)化對(duì)自主學(xué)習(xí)的引領(lǐng)。同時(shí),本書貫徹《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》要求,設(shè)置了“拓展閱讀”模塊,將價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體,在知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)之中,幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。
第1章 檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)
1.1 傳感器基礎(chǔ)知識(shí)
1.2 檢測(cè)系統(tǒng)的組成
1.3 測(cè)量概述
1.4 測(cè)量誤差及其分類
1.5 技能實(shí)訓(xùn)
第2章 電阻式傳感器
2.1 電阻應(yīng)變式傳感器
2.2 熱電阻式傳感器
2.3 氣敏電阻式傳感器
2.4 濕敏電阻式傳感器
2.5 電阻式傳感器的應(yīng)用
2.6 技能實(shí)訓(xùn)
第3章 電感式傳感器
3.1 自感式電感傳感器
3.2 差動(dòng)變壓器式傳感器
3.3 電渦流式傳感器
3.4 電感式傳感器的應(yīng)用
3.5 技能實(shí)訓(xùn)
第4章 電容式傳感器
4.1 電容式傳感器的工作原理
4.2 電容式傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路
4.3 電容式傳感器的應(yīng)用
4.4 技能實(shí)訓(xùn)
第5章 壓電式傳感器
5.1 壓電式傳感器的工作原理
5.2 壓電式傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路
5.3 壓電式傳感器的應(yīng)用
5.4 技能實(shí)訓(xùn)
第6章 霍爾傳感器
6.1 霍爾傳感器的工作原理
6.2 霍爾傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路
6.3 霍爾傳感器的應(yīng)用
6.4 技能實(shí)訓(xùn)
第7章 光電式傳感器
7.1 光的知識(shí)
7.2 光電效應(yīng)
7.3 光電器件
7.4 技能實(shí)訓(xùn)
第8章 熱電偶傳感器
8.1 熱電偶傳感器的工作原理
8.2 熱電偶的材料、結(jié)構(gòu)及種類
8.3 熱電偶的冷端補(bǔ)償
8.4 技能實(shí)訓(xùn)
第9章 新型傳感器
9.1 超聲波傳感器
9.2 微波傳感器
9.3 輻射式傳感器
9.4 數(shù)字式傳感器
9.5 智能式傳感器
第10章 檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)處理
10.1 調(diào)制與解調(diào)
10.2 信號(hào)的放大
10.3 信號(hào)在傳輸過程中的轉(zhuǎn)換技術(shù)
10.4 信號(hào)的非線性校正
第11章 檢測(cè)裝置的干擾抑制技術(shù)
11.1 干擾的產(chǎn)生和來源
11.2 電磁干擾概述
11.3 差模干擾和共模干擾
11.4 抗干擾的措施
11.5 抗干擾措施的設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)