傳感器與測試技術

傳感器與測試技術系統地論述了測試系統及其基本特性；介紹了測試系統中傳感器的結構、基本原理和典型應用，以及傳感器的發展趨勢、選用原則等；講解了“信號處理”，包括測試系統中的信號調理與數據採集，信號處理和數字信號處理基礎等；還專門講述了“典型測試系統”，包括振動、噪聲、機械參量、工業自動化等測試系統的構建與應用。

本書共分為13章，系統地論述了測試系統及其基本特性；介紹了測試系統中傳感器的結構、基本原理和典型應用，以及傳感器的發展趨勢、選用原則等；講解了“信號處理”，包括測試系統中的信號調理與數據採集，信號處理和數字信號處理基礎等；還專門講述了“典型測試系統”，包括振動、噪聲、機械參量、工業自動化等測試系統的構建與應用。教材從測試系統基本理論與傳感器原理、特點及應用領域，信號分析方法物理含義、特點及應用，到典型測試系統的構建、應用與分析進行深入淺出的闡述，力求使讀者對測試系統有一個“一體化”的完整理解。 ^[1] 

第1章 測試系統的構成

1.1 測試技術的任務和重要性

1.2 測試系統的構成

1.3 測試標準體系

習題與思考題

第2章 測試系統的基本特徵

2.1 測試系統的主要特性

2.2 測試系統的靜態特性

2.2.1 靜態傳遞方程與定度曲線

2.2.2 靈敏度

2.2.3 線性度

2.2.4 回程誤差

2.2.5 穩定性

2.3 測試系統的動態特性

2.3.1 測試系統動態傳遞特性的時域描述

2.3.2 測試系統動態傳遞特性的頻域描述

2.3.3 測試系統動態特性參數的識別

2.4 測試系統不失真傳遞信號的條件

2.5 測試系統的抗干擾

習題與思考題

第3章 傳感器定義及分類

3.1 傳感器的定義

3.2 傳感器的組成

3.3 傳感器的分類

習題與思考題

第4章 常規傳感器原理及應用

4.1 電阻式傳感器

4.1.1 電位器式電阻傳感器

4.1.2 應變片式電阻傳感器

4.2 電感式傳感器

4.2.1 自感式傳感器

4.2.2 差動變壓器式傳感器

4.2.3 電渦流式傳感器

4.2.4 感應同步器

4.3 電容式傳感器

4.3.1 工作原理和結構類型

4.3.2 轉換電路

4.3.3 電容式傳感器的應用

4.4 壓電式傳感器

4.4.1 壓電效應

4.4.2 壓電傳感器的等效電路和測量電路

4.4.3 壓電式傳感器的應用

4.5 磁電式傳感器

4.5.1 磁電感應式傳感器工作原理

4.5.2 磁電感應式傳感器基本特性

4.5.3 磁電感應式傳感器的測量電路

4.5.4 磁電感應式傳感器的應用

4.6 熱電式傳感器

4.6.1 熱電偶温度傳感器

4.6.2 熱電阻温度傳感器

4.6.3 熱敏電阻温度傳感器

4.7 光電傳感器

4.7.1 光源與光的特性

4.7.2 光電效應

4.7.3 光電式傳感器的類型

4.7.4 光電編碼器

4.7.5 固態圖像傳感器（CCD）

4.8 霍爾式傳感器

4.8.1 霍爾效應

4.8.2 霍爾元件結構及測量電路

4.8.3 霍爾元件基本特性

4.8.4 霍爾式傳感器的應用

習題與思考題

第5章 新型傳感器原理及應用

5.1 激光傳感器

5.1.1 激光產生的原理

5.1.2 激光的特性

5.1.3 激光器及其特性

5.1.4 激光探測器的應用

5.2 光纖傳感器

5.2.1 光纖的結構

5.2.2 傳光原理

5.2.3 光纖的種類

5.2.4 光纖傳感器分類

5.2.5 光纖傳感器的應用

5.2.6 光纖傳感器的發展趨勢

5.3 智能傳感器

5.3.1 概述

5.3.2 智能傳感器實現的途徑

5.3.3 智能傳感器的發展前景

5.4 MEMS傳感器

習題與思考題

第6章 傳感器的發展趨勢及選用原則

6.1 傳感器的發展現狀

6.2 傳感器的發展趨勢

6.3 傳感器改善性能的途徑

6.4 傳感器選用原則

習題與思考題

第7章 信號分析基礎

7.1 信號的分類

7.1.1 信號的概念及其描述方法

7.1.2 信號分類

7.2 信號分析中的常用函數

7.2.1 正弦信號

7.2.2 單位衝激信號（δ函數）

7.2.3 單位階躍函數

7.2.4 sinc（t）函數

7.3 信號的時域分析

7.3.1 均值

7.3.2 均方值

7.3.3 方差

7.3.4 波形圖

7.4 信號的幅值域分析

7.4.1 概率密度函數

7.4.2 概率分佈函數

7.4.3 直方圖分析

7.5 信號的頻域分析

7.5.1 頻域分析中的基本概念

7.5.2 週期信號的頻譜

7.5.3 非週期信號的頻譜

7.5.4 隨機信號的頻譜

7.5.5 頻域分析的應用

7.6 信號的相關分析

7.6.1 相關函數

7.6.2 相關函數的性質及物理含義

7.6.3 隨機信號的相關函數與其頻譜的關係

7.7 卷積及卷積定理

7.7.1 卷積的定義

7.7.2 卷積定理

7.8 時頻聯合分析方法簡介

7.8.1 短時傅里葉變換

7.8.2 小波分析

習題與思考題

第8章 信號調理

8.1 放大電路

8.1.1 反相放大器

8.1.2 同相放大器

8.1.3 差動放大器

8.1.4 交流放大電路

8.1.5 電荷放大器

8.1.6 測量放大器

8.1.7 隔離放大器

8.2 電橋

8.2.1 直流電橋

8.2.2 交流電橋

8.3 調製與解調

8.3.1 調製的類型

8.3.2 調幅及其解調

8.4 濾波器

8.4.1 濾波器的分類

8.4.2 理想濾波器

8.4.3 實際濾波器

8.4.4 無源濾波器

8.4.5 有源濾波器

習題與思考題

第9章 數字信號處理

9.1 數據採集

9.1.1 數據採集系統的基本組成

9.1.2 數據採集系統的主要性能指標

9.1.3 採樣過程與採樣定理

9.2 離散傅里葉變換

9.2.1 離散傅里葉變換（DFT）

9.2.2 快速傅里葉變換（FFT）

9.3 DFT變換過程中的問題

9.3.1 FFT的譜分析極限

9.3.2 頻率混疊現象及其抑制

9.3.3 信號的截斷與泄漏

9.3.4 常用窗函數及其特性

習題與思考題

第10章 振動測試

10.1 振動測試方法

10.1.1 振動測試基本方法

10.1.2 測振系統的定度和校準

10.1.3 測試方案的制訂和測試系統的選擇

10.2 機械阻抗測試系統

習題與思考題

第11章 噪聲測試

11.1 噪聲測試方法

11.1.1 聲學基本概念

11.1.2 噪聲的物理度量

11.1.3 多聲源噪聲級合成、扣除和平均

11.1.4 噪聲的頻譜分析

11.1.5 噪聲的主觀評價

11.2 噪聲測量儀器及應用

11.2.1 傳聲器

11.2.2 聲壓測量儀器

11.2.3 聲強測量

習題與思考題

第12章 機械參量測試

12.1 轉速、扭矩與功率測試

12.1.1 轉速測量

12.1.2 扭矩測量技術

12.1.3 功率測量

12.2 應力應變測試

12.2.1 應變測量技術

12.2.2 應力測量

12.3 流量壓力測量

12.3.1 流量測量概述

12.3.2 流量測量傳感器

2.3.3 壓力測量技術

第13章 傳感器在工業中的應用

13.1 傳感器在工業機器人中的應用

13.1.1 零位和極限位置的檢測

13.1.2 位移量的檢測

13.1.3 速度、加速度的檢測

13.1.4 外部信息傳感器在電弧焊機器人中的應用

13.2 傳感器在CNC機牀與加工中心中的應用

13.2.1 傳感器在位置反饋系統中的應用

13.2.2 傳感器在速度反饋系統中的應用

13.2.3 傳感器在位置檢測中的應用

13.3 傳感器在三座標測量機中的應用

13.3.1 三座標測量機的傳感檢測系統

13.3.2 三座標測量機的測量探頭

13.4 傳感器在汽車機電一體化中的應用

13.4.1 汽車用傳感器

13.4.2 傳感器在發動機中的典型應用

13.4.3 傳感器在汽車空調系統中的應用

13.4.4 公路交通用傳感器

13.5 傳感器在鍊鋼轉爐監測中的應用

習題與思考題

參考文獻