自动检测技术及应用

第1章绪论

1.1检测技术的概念

1.2检测系统的组成

1.3检测系统的分类

1.3.1按检测参量分类

1.3.2按检测原理分类

1.3.3按检测方法分类

1.3.4按使用性质分类

1.4检测技术的发展

1.5学习检测技术的目的

思考题与习题

第2章检测技术基础知识

2.1误差分析基础

2.1.1测量参照值

2.1.2误差的表示方法

2.1.3误差的分类

2.2误差的数据处理

2.2.1随机误差的处理方法

2.2.2系统误差的消除方法

2.2.3粗大误差的判别与舍弃

2.2.4测量误差的合成

2.3检测系统基本特性

2.3.1检测系统静态特性

2.3.2检测系统动态特性

思考题与习题

第3章温度检测

3.1概述

3.1.1温度及其测量原理

3.1.2温标及其表示方法

3.1.3测温方式及其原理

3.2热膨胀式测温

3.2.1玻璃管液体温度计

3.2.2双金属温度计

3.2.3压力式温度计

3.3热电偶测温

3.3.1热电偶测温原理

3.3.2热电偶的应用定则

3.3.3常用热电偶种类

3.3.4热电偶的冷端温度补偿

3.3.5热电偶的结构

3.3.6热电偶的测温回路

3.4热电阻测温

3.4.1热电阻测温原理

3.4.2常用热电阻种类

3.4.3热电阻的结构

3.4.4热电阻测温电路

3.4.5热敏电阻

3.5集成温度传感器测温

3.5.1集成温度传感器的基本工作原理

3.5.2电压输出型温度传感器

3.5.3电流输出型集成温度传感器

3.6非接触式测温

3.6.1辐射温度计

3.6.2亮度温度计

3.6.3比色温度计

3.7工程应用

3.7.1整机电路组成

3.7.2前向通道电路设计

思考题与习题

第4章压力检测

4.1概述

4.1.1压力单位及表示方法

4.1.2压力检测方法及分类

4.2应变式压力测量

4.2.1电阻应变片的工作原理

4.2.2电阻应变片的结构与种类

4.2.3应变片的特性

4.2.4电阻应变片的测量电路

4.2.5应变式压力传感器的应用

4.3压阻式压力测量

4.3.1压阻式传感器的工作原理

4.3.2压阻式传感器类型

4.3.3测量电路及温度补偿

4.3.4压阻式压力传感器的应用

4.4电容式压力测量

4.4.1电容器的结构及电容量

4.4.2单电容压力传感器

4.4.3差动式电容压力传感器

4.4.4电容式传感器的测量电路

4.4.5电容式压力传感器的应用

4.5压电式压力测量

4.5.1压电效应

4.5.2压电式传感器的测量电路

4.5.3压电式压力传感器的应用

4.6集成式压力测量

4.6.1压阻式集成压力传感器

4.6.2电容式集成压力传感器

4.7压力检测仪表的使用

4.7.1测压仪表的选用

4.7.2测压仪表的连接

4.7.3测压仪表的校验

思考题与习题

第5章流量检测

5.1概述

5.1.1流量的概念

5.1.2流量的检测方法

5.2容积式流量计

5.2.1椭圆齿轮流量计

5.2.2腰轮流量计

5.2.3旋转活塞流量计

5.2.4刮板流量计

5.2.5容积式流量计的应用

5.3差压式流量计

5.3.1节流式流量计

5.3.2转子流量计

5.4速度式流量计

5.4.1涡轮流量计

5.4.2电磁流量计

5.5质量流量计

5.5.1推导式质量流量测量

5.5.2直接式质量流量测量

5.6工程应用

5.6.1整机电路组成

5.6.2检测电路

5.6.3检测算法

思考题与习题

第6章物位检测

6.1概述

6.1.1物位的定义

6.1.2常用物位检测方法

6.2静压式液位计

6.2.1测量原理

6.2.2零点迁移

6.2.3安装方式

6.3浮力式液位计

6.3.1钢带浮子式液位计

6.3.2磁浮子式液位计

6.3.3浮筒式液位计

6.4超声波物位计

6.4.1声波的组成

6.4.2测量原理

6.4.3应用举例

6.5电容式物位计

6.5.1测量原理

6.5.2电容式液位计

6.5.3电容式料位计

6.5.4应用举例

6.6射频式物位计

6.7物位开关

6.7.1测量原理及分类

6.7.2微波式物位开关

6.7.3电导式物位开关

6.8工程应用

6.8.1系统概述

6.8.2硬件电路

6.8.3程序设计

思考题与习题

第7章成分分析检测

7.1概述

7.1.1成分分析原理及分类

7.1.2自动分析仪表系统的构成

7.2热导式气体分析仪

7.2.1热导率概念

7.2.2工作原理

7.3红外式气体分析仪

7.3.1工作原理

7.3.2应用举例

7.4半导体气敏传感器

7.4.1概述

7.4.2工作原理

7.4.3应用举例

7.5氧量分析仪

7.5.1工作原理

7.5.2工作条件及安装方式

7.5.3应用举例

7.6色谱分析仪

7.6.1工作原理

7.6.2应用举例

7.7湿度检测

7.7.1湿度的含义与表示方法

7.7.2干湿球湿度计的工作原理

7.7.3汽车后窗自动除湿装置

7.8工程应用

思考题与习题

第8章位移检测

8.1概述

8.1.1位移传感器的类型

8.1.2位移传感器性能比较

8.2电容式位移测量

8.2.1工作原理

8.2.2测量电路

8.2.3应用举例

8.3自感式位移测量

8.3.1测量原理

8.3.2差动式结构

8.3.3测量电路

8.3.4应用举例

8.4互感式位移测量

8.4.1测量原理

8.4.2输出特性

8.4.3测量电路

8.4.4应用举例

8.5光栅式位移测量

8.5.1光栅的结构与种类

8.5.2工作原理

8.5.3辨向与细分电路

8.5.4应用举例

思考题与习题

第9章转速检测

9.1概述

9.1.1转速的定义

9.1.2转速测量方法

9.2离心式转速测量

9.3测速发电机

9.3.1结构与种类

9.3.2测速原理

9.4磁电式转速测量

9.4.1电磁感应原理

9.4.2变磁通式磁电传感器

9.5霍尔式转速测量

9.5.1霍尔效应

9.5.2霍尔元件

9.5.3测量电路

9.6光电式转速测量

9.6.1光电式传感器

9.6.2测量电路

9.7旋转编码器式转速测量

9.7.1结构与分类

9.7.2绝对编码器

9.7.3增量编码器

9.8工程应用

9.8.1M法测转速

9.8.2T法测转速

思考题与习题

第10章现代检测技术

10.1虚拟仪器

10.1.1虚拟仪器概述

10.1.2虚拟仪器系统的构成及其特点

10.1.3虚拟仪器在测控系统中的应用

10.2软测量技术

10.2.1软测量技术概述

10.2.2软测量技术的实现方法

10.2.3软测量仪表的工业应用

10.3传感器网络

10.3.1传感器网络的定义和组成

10.3.2传感器网络的功能与特点

10.3.3传感器网络的关键技术

10.3.4传感器网络的延展和应用

10.4视觉检测技术

10.4.1视觉检测系统组成

10.4.2视觉检测系统的应用

思考题与习题

附录A常用铂铑10铂热电偶（S型）E(t)分度表

附录B铂热电阻（Pt100型）R(t)分度表

参考文献

本书面向应用型本科人才培养模式的新需求，立足于生产过程中自动化测控系统的设计成套、运行维护能力的培养。首先讲述检测技术的基本概念、系统组成和测量误差的分析与处理； 然后按被测参数分门别类地加以阐述，既包括连续过程类五大参数中的温度、压力、流量、物位和成分分析，也包括机械加工类常用的位移、转速等参数，各种参数测量均介绍了常用的五种以上的传感器或测量仪表的工作原理、结构组成及使用特点，而且列举了传感器在测控系统中的工程应用； 最后介绍了几种全新概念的现代检测技术。本书既注重传统知识的讲授，又兼顾新技术、新成果的应用，力求基础理论与实践创新相交融，系统性、实用性与先进性、前瞻性相结合。本书内容全面，适用面广，既可以作为自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、测控技术与仪器、通信工程、机械设计制造及其自动化、物联网工程、车辆工程、交通工程、计算机应用等专业教材，也可作为从事传感器与检测技术相关领域应用和设计开发的研究人员、工程技术人员的参考用书。

本书面向应用型本科人才培养模式的新需求，本着厚基础、重能力、求创新的总体思想，以实用性为基础，以问题驱动为导向，以案例教学为依托，立足于传感器研发与自动检测系统设计能力的培养。
本书的主要特色为：
1.资深教授领衔与双师型教师的倾情合作
本书主编林敏教授，同为国家首批注册自动化系统工程师，现任大连理工大学城市学院电子与自动化学院院长。1982年毕业于大连理工大学化工自动化及仪表专业，曾在企业担任重点引进项目仪表专业甲方代表，后在高校从事计算机集成自动化系统与智能化电子系统的研发与教学工作。主持完成教育部“现代远程资源建设网络课程－微机控制技术及应用”等6项教改项目，辽宁省“油墨色相智能分析系统与电子色卡的研究”纵向和企业委托的计算机测控系统研制等横向10余个项目；发表论文60余篇；主编有关计算机控制、自动化工程等方面的著作9部，其中“十一五”国家级规划教材1部，辽宁省精品教材1部，大连市科学著作二等奖1部。
其他几位编者也是从教十余年，而且分别具有中国华为、东北电力、日本松下等公司多年的工作经历。因此，本书的编者是既讲授自动化、电子信息等专业系列理论课程，又从事于自动化测控系统和电子产品设计和研制的双师型教师，具有丰富的教学和实践经验。
本书力求基础理论与实践创新相交融，系统性、实用性与先进性、前瞻性相结合，既注重传统知识的讲授，又兼顾新技术、新成果的应用。
2.基础理论与应用实践二合为一的内容体系
本书以“理论与应用并重，基础与实践兼顾”为原则，特别注重基本概念、基本原理的阐述分析和基本方法、基本技能的培养强化，力争理论知识做到三用一新，即实用、适用、够用和创新，在满足基本教学要求的基础上，适当降低了理论难度，压缩了公式推导及繁琐的计算，代之以大量的图示、例题和工程案例，真正做到了理论知识与工程应用相辅相成，融为一体。
全书按照“问题驱动”的教学理念，提出问题、分析问题、解决问题，从而达到学生能综合运用检测技术的基本理论和知识来分析和解决工程实际问题的人才培养目标。
3.立足于以行业为导向，以能力为本位的职场定位
本书面向应用型本科人才培养模式的新需求，立足于生产过程中自动化测控系统的设计成套、运行维护能力的培养，也即面对一个生产流程或被测对象，如何通过选用或者设计合适的传感器/检测仪表并据此完成一个性价*高、精准合格的自动检测装置（系统）的设计。
因此，主线是按照被测参数（变量）的分类展开，但在分别介绍连续过程类五大参数测量中的温度、压力、流量、物位和成分分析和机械加工类常用的位移和转速等参数测量时，每一类参数测量均阐述了五种以上不同的传感器或测量仪表的工作原理、结构组成、使用特点及其工程应用，充分体现出以行业为导向、以能力为本位的职场定位。
本书内容全面，适用面广，既可以作为自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程、测控技术与仪器、通信工程、机械设计制造及其自动化、物联网工程、车辆工程、交通工程、计算机应用等专业教材，也可作为从事传感器与检测技术相关领域应用和设计开发的研究、人员、工程技术人员的参考用书。