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第1章 自动控制与检测1

1.1 控制系统与传感器1

1.1.1 过程控制的基本原理1

1.1.2 伺服机械系统2

1.1.3 离散状态控制系统3

1.1.4 参数检测3

1.1.5 传感器及其基本特性4

1.2 控制系统与结构图表达8

1.2.1 结构图的组成8

1.2.2 系统元件9

1.3 标准与单位10

1.3.1 标准10

1.3.2 单位11

1.4 误差与测量结果处理13

1.4.1 误差的基本概念13

1.4.2 测量结果处理17

1.5 本章小结23

习题23

参考文献25

第2章 信号调理26

2.1 信号调理的基本概念26

2.1.1 信号等级与偏置的改变26

2.1.2 线性化26

2.1.3 转换27

2.1.4 滤波与阻抗匹配27

2.2 运算放大器28

2.2.1 运算放大器的基本特征29

2.2.2 传感器及仪表用运算放大器30

2.3 分压电路与桥路35

2.3.1 分压电路35

2.3.2 分压电路的负载效应36

2.3.3 惠斯登电桥36

2.3.4 电桥的灵敏度37

2.3.5 电桥放大器37

2.3.6 电抗或阻抗电桥39

2.4 滤波器40

2.4.1 RC低通滤波器40

2.4.2 RC高通滤波器41

2.4.3 RC带通滤波器与带阻滤波器42

2.4.4 LC滤波器44

2.4.5 有源滤波器45

2.4.6 数字滤波器45

2.5 本章小结46

习题47

参考文献47

第3章 机械量传感器48

3.1 位移传感器48

3.1.1 电阻电位计传感器48

3.1.2 电容位移传感器52

3.1.3 电感位移传感器57

3.1.4 压电位移传感器61

3.2 应变传感器64

3.2.1 应力与应变64

3.2.2 应变计的基本原理65

3.2.3 金属应变计66

3.2.4 半导体应变计68

3.2.5 应变计的信号调理68

3.3 其他位移传感器70

3.3.1 涡流式位移传感器70

3.3.2 光纤式位移传感器72

3.3.3 挡板喷嘴式位移传感器74

3.3.4 超声波式位移传感器77

3.3.5 编码器式位移传感器80

3.4 霍尔传感器83

3.4.1 霍尔效应83

3.4.2 霍尔元件及检测电路84

3.4.3 霍尔式位移传感器85

3.4.4 霍尔式电流传感器86

3.5 接近开关87

3.5.1 接近开关的主要功能与用途87

3.5.2 电磁感应型接近开关88

3.5.3 霍尔型接近开关89

3.5.4 电容型接近开关89

3.5.5 光电型接近开关90

3.6 物位传感器90

3.6.1 机械型液位传感器91

3.6.2 电气型液位传感器94

3.6.3 超声波液位传感器97

3.6.4 压力型液位传感器99

3.7 运动传感器101

3.7.1 运动类型描述101

3.7.2 加速度计的基本原理103

3.7.3 加速度计的类型与应用105

3.7.4 微加速度传感器108

3.7.5 速度传感器110

3.8 压力传感器116

3.8.1 压力测量单位及测量方法116

3.8.2 流体压力传感器118

3.8.3 弹性压力传感器119

3.8.4 电气式压力传感器122

3.8.5 固态压力传感器126

3.8.6 荷重传感器与称重系统127

3.8.7 高压传感器137

3.8.8 低压传感器138

3.8.9 声压传感器140

3.8.10 微压力传感器141

3.9 本章小结143

习题145

参考文献148

第4章 流量传感器149

4.1 流体基本特性及测量方法149

4.2 流体的体积流量测量153

4.2.1 阻塞式流量计153

4.2.2 障碍式流量计159

4.2.3 其他体积式流量计167

4.3 质量流量计174

4.3.1 质量流量的推理方法和补偿方法175

4.3.2 质量流量的直接测量方法175

4.4 流体测速传感器178

4.4.1 静态皮托管179

4.4.2 平均皮托管179

4.4.3 热线流速计180

4.5 本章小结182

习题183

参考文献184

第5章 温度传感器186

5.1 温度测量的基本概念186

5.1.1 温度与温标186

5.1.2 测温方法187

5.2 电阻温度传感器188

5.2.1 金属电阻与温度188

5.2.2 金属电阻测温传感器190

5.2.3 电阻测温传感器的信号调理193

5.2.4 热敏电阻温度传感器197

5.3 热电偶温度传感器200

5.3.1 热电效应200

5.3.2 热电偶测温传感器202

5.3.3 热电偶传感器的信号调理205

5.4 其他温度传感器208

5.4.1 双金属测温传感器208

5.4.2 气体测温传感器210

5.4.3 液体膨胀测温传感器212

5.5 本章小结213

习题214

参考文献215

第6章 光学传感器216

6.1 电磁辐射的基本概念216

6.1.1 电磁辐射的性质216

6.1.2 光的基本属性218

6.2 光电传感器220

6.2.1 光发射传感器221

6.2.2 光敏传感器223

6.3 光学高温计229

6.3.1 热辐射的基本原理229

6.3.2 宽带高温计231

6.3.3 部分辐射高温计236

6.3.4 窄带高温计237

6.3.5 输出信号的调制239

6.4 光纤传感器240

6.4.1 光导纤维与光纤传感器240

6.4.2 光纤温度传感器242

6.5 红外分析仪243

6.5.1 透射介质的性质243

6.5.2 红外气体分析仪244

6.6 光源与光电耦合器件246

6.6.1 光源246

6.6.2 光电耦合器件247

6.7 本章小结248

习题249

参考文献250

第7章 其他工业参数的测量252

7.1 参数成分分析类传感器252

7.1.1 热导式气体分析仪253

7.1.2 氧化锆气体分析仪256

7.1.3 电导仪258

7.1.4 pH传感器260

7.2 本章小结264

习题264

参考文献264

附录A 部分热电阻分度表265

附录B 部分热电偶分度表266

部分习题参考答案269