傳感器與檢測技術項目式教程（簡體書）

本書根據教育部最新的教學改革要求，結合專業建設和課程改革成果進行編寫。本書以工業生產中的參數檢測為主線，採用專案引導、任務驅動的形式，著重體現“學做合一”的職業教育理念。全書共分為8個項目22個任務，主要內容包括檢測技術基礎、壓力檢測、位移檢測、速度檢測、物位元元檢測、溫度檢測、環境量檢測及檢測技術綜合應用。通過專案任務的實施和測量電路調試，介紹常見物理量的檢測方法和感測器的基本原理、參數性能及應用電路設計技巧等。本書內容由工業生產和實際生活中的應用實例引入，注重感測器的性能和選用等方面的技能培養，理論以夠用為度，減少複雜公式的推導，實例參考電路具有較強的操作性，易於安排教學。 本書配有免費的電子教學課件、練習題參考答案和精品課網站，詳見前言。

陳曉軍， 碩士，副教授，先後畢業于南京航空航天大學、江南大學機電一體化和控制工程專業，多年從事機電類課程的教學與研究工作，兼任政府採購評審專家和職稱評審委員會成員等，主持和參與教研項目6項，榮獲全國電大第二屆“教學創新獎”等多項獎勵。

隨著工業自動化技術的迅猛發展，傳感器與檢測技術得到了越來越廣泛的應用，各高職院校逐漸將本課程作為自動化類、機電類、電子信息類、儀器儀錶類、機械製造類等專業的專業課程。傳感器與檢測技術是一門多學科融合的技術，編者根據教育部最新的教學改革要求，結合多年的專業建設和課程改革實踐與成果，以培養技能應用型人才為目標，採用項目引導、任務驅動的形式編寫了本書。
本書著重體現“學做合一”的職業教育理念，注重傳感器性能、選用等方面的技能培養，同時廣泛參考和吸取國內外優秀教材的特點，體現“淡化理論，夠用為度，培養技能，重在運用”的指導思想，由工業生產和實際生活中的應用實例引入，精簡理論知識和公式推導，重點突出實用技術的掌握和運用。全書共分為8個項目：項目1介紹檢測技術基礎知識；項目2～項目7介紹常用物理量的檢測方法和各傳感器的典型應用；項目8介紹檢測技術綜合應用技能。每個項目設有多個任務，並配有一定量的思考與練習題，以供學生複習、鞏固所學內容。
每個項目任務均選自工業生產和實際生活實踐，具有較強的代表性和實用性，包括“任務描述”、“相關知識”、“任務實施”和“知識拓展”4個欄目，以常見物理量的檢測為主線，介紹傳感器的工作原理、類型、測量電路和具體應用方法。任務的設計和實施主要從傳感器選型、測量電路設計和模擬調試三個環節完成，有較強的指導性和可操作性，易於安排教學，能夠有效提高學生的傳感器實際應用技能。
本書體系新穎、內容豐富、圖文並茂、實用性突出，可作為高職高專院校傳感器與檢測技術課程的教材，也可作為應用型本科、成人教育、自學考試、開放大學、中職學校和培訓班的教材，以及工程技術人員的參考工具書。
本書由江蘇城市職業學院陳曉軍副教授任主編並統稿，蔣琦娟任副主編。具體編寫分工為：陳曉軍編寫項目1、5、6、8；蔣琦娟編寫任務2.3和8.2；朱雲開編寫項目2和3；李雪峰編寫項目4和7；劉憲鵬編寫任務1.3和4.1；季建華參與部分插圖的繪製。本書由南通紡織職業技術學院賁禮進研究員主審。在編寫過程中得到黃道華高工和張鷹副教授的指導，同時還參閱了同行專家們的論文著作及文獻和相關網絡資源，在此一併真誠致謝。
限於編者的學識水平和實踐經驗，書中不妥之處在所難免，敬請專家和讀者批評指正。
為了方便教師教學，本書還配有免費的電子教學課件、練習題參考答案，請有此需要的教師登錄華信教育資源網（http://www.hxedu.com.cn）免費註冊後再進行下載，有問題時請在網站留言或與電子工業出版社聯繫（E-mail：hxedu@phei.com.cn）。讀者也可通過該精品課網站（http://jpkc.jscvc.cn/course/CourseSite.htm?id=1fd27f87-68f5-4e00- 9cd2-09f68375c621）瀏覽和參考更多的教學資源。

項目1 檢測技術基礎 （1）
教學導航 （1）
項目背景 （2）
任務1.1 測量數據處理 （2）
任務描述 （2）
相關知識 （2）
1.1.1 檢測及自動檢測系統 （2）
1.1.2 測量及測量方法 （4）
1.1.3 測量誤差及分析 （5）
1.1.4 測量數據處理 （8）
任務實施 （8）
知識拓展 （9）
1.1.5 測量誤差的估計和校正 （9）
1.1.6 測量結果的數學處理 （11）
任務1.2 傳感器認知及選用 （11）
任務描述 （12）
相關知識 （12）
1.2.1 傳感器的定義和組成 （12）
1.2.2 傳感器的分類 （13）
1.2.3 傳感器的基本特性 （14）
1.2.4 傳感器的選用 （17）
任務實施 （18）
知識拓展 （18）
1.2.5 傳感器中彈性元件形式 （18）
1.2.6 傳感器的命名與代號 （21）
任務1.3 電阻電橋電路設計 （22）
任務描述 （23）
相關知識 （23）
1.3.1 電橋電路 （23）
1.3.2 調製電路 （26）
1.3.3 濾波電路 （27）
任務實施 （31）
知識拓展 （32）
1.3.4 干擾的類型和抑制措施 （32）
項目小結 （35）
思考與練習1 （35）

項目2 壓力檢測 （38）
教學導航 （38）
項目背景 （39）
任務2.1 重量檢測 （39）
任務描述 （39）
相關知識 （39）
2.1.1 電阻應變片的原理及類型 （40）
2.1.2 應變片的主要特性 （42）
2.1.3 應變式傳感器測量電路 （44）
任務實施 （44）
知識拓展 （46）
2.1.4 電阻應變式傳感器的溫度誤差及補償方法 （46）
2.1.5 電阻應變式傳感器的典型應用 （47）
任務2.2 汽車發動機吸氣壓力檢測 （51）
任務描述 （51）
相關知識 （51）
2.2.1 半導體材料的壓阻效應 （51）
2.2.2 壓阻式傳感器的結構與特性 （52）
2.2.3 壓阻式傳感器的測量電路 （53）
任務實施 （54）
知識拓展 （55）
2.2.4 壓阻式傳感器的典型應用 （55）
2.2.5 電位器式傳感器及其應用 （56）
任務2.3 大氣壓檢測 （58）
任務描述 （59）
相關知識 （59）
2.3.1 壓電式傳感器的工作原理 （59）
2.3.2 壓電材料 （61）
2.3.3 壓電式傳感器的測量電路 （63）
任務實施 （66）
知識拓展 （68）
2.3.4 玻璃破碎報警裝置 （68）
2.3.5 壓電式振動加速度傳感器 （68）
2.3.6 壓電式測力傳感器 （69）
項目小結 （70）
思考與練習2 （70）

項目3 位移檢測 （72）
教學導航 （72）
項目背景 （73）
任務3.1 電機轉軸直徑的檢測 （73）
任務描述 （73）
相關知識 （74）
3.1.1 自感式傳感器 （74）
3.1.2 差動變壓器式傳感器 （81）
任務實施 （85）
知識拓展 （86）
3.1.3 自感式傳感器的典型應用 （86）
3.1.4 差動變壓器式傳感器的典型應用 （88）
任務3.2 金屬表面鍍膜厚度測量 （90）
任務描述 （90）
相關知識 （91）
3.2.1 電渦流式傳感器工作原理 （91）
3.2.2 電渦流式傳感器基本特性 （93）
3.2.3 電渦流式傳感器測量電路 （94）
任務實施 （96）
知識拓展 （97）
3.2.4 電渦流式傳感器典型應用 （97）
任務3.3 數控機床工作臺位移檢測 （99）
任務描述 （99）
相關知識 （99）
3.3.1 光柵的基本結構 （99）
3.3.2 光柵式傳感器工作原理 （101）
3.3.3 光柵辨向及細分 （102）
任務實施 （104）
知識拓展 （106）
3.3.4 光柵數顯表及應用 （106）
項目小結 （108）
思考與練習3 （109）

項目4 速度檢測 （111）
教學導航 （111）
項目背景 （112）
任務4.1 動感單車速度檢測 （112）
任務描述 （112）
相關知識 （113）
4.1.1 霍爾傳感器工作原理 （113）
4.1.2 霍爾傳感器基本測量電路 （116）
4.1.3 霍爾集成傳感器 （118）
4.1.4 霍爾元件的誤差及其補償 （120）
任務實施 （121）
知識拓展 （123）
4.1.5 其他霍爾傳感器的工作原理 （123）
任務4.2 機床主軸轉速檢測 （125）
任務描述 （125）
相關知識 （125）
4.2.1 增量式編碼器 （126）
4.2.2 絕對式編碼器 （128）
4.2.3 光電編碼器測速 （132）
任務實施 （133）
知識拓展 （135）
4.2.4 轉盤工位編碼原理 （135）
4.2.5 交流伺服電動機控制原理 （136）
任務4.3 直流電機轉速檢測 （137）
任務描述 （137）
相關知識 （137）
4.3.1 光纖結構及其傳光原理 （137）
4.3.2 光纖傳感器的分類 （140）
4.3.3 光纖傳感器的工作原理 （141）
任務實施 （143）
知識拓展 （144）
4.3.4 光纖傳感器測液位 （144）
4.3.5 光纖傳感器測溫 （145）
項目小結 （146）
思考與練習4 （146）

項目5 物位檢測 （148）
教學導航 （148）
項目背景 （149）
任務5.1 汽車油箱油位檢測 （149）
任務描述 （149）
相關知識 （150）
5.1.1 電容傳感器的工作原理 （150）
5.1.2 電容傳感器的類型及特性 （151）
5.1.3 電容傳感器的測量電路 （154）
5.1.4 電容傳感器應用中的注意事項 （159）
任務實施 （161）
知識拓展 （162）
5.1.5 電容傳感器其他參數測量 （162）
任務5.2 液化氣罐液位檢測 （165）
任務描述 （165）
相關知識 （165）
5.2.1 聲波與超聲波 （165）
5.2.2 超聲波的傳播特性 （166）
5.2.3 超聲波傳感器 （169）
5.2.4 超聲波物位傳感器 （170）
任務實施 （172）
知識拓展 （174）
5.2.5 超聲波其他參數測量 （174）
項目小結 （178）
思考與練習5 （178）

項目6 溫度檢測 （179）
教學導航 （179）
項目背景 （180）
任務6.1 冶金加熱爐溫度檢測 （180）
任務描述 （180）
相關知識 （181）
6.1.1 熱電偶的工作原理 （181）
6.1.2 熱電偶的結構及類型 （184）
6.1.3 熱電偶的溫度補償 （188）
6.1.4 熱電偶的實用測溫電路 （191）
任務實施 （193）
知識拓展 （194）
6.1.5 與熱電偶配套的儀錶 （194）
任務6.2 汽車空調溫度控制器設計 （196）
任務描述 （196）
相關知識 （196）
6.2.1 金屬熱電阻 （197）
6.2.2 半導體熱敏電阻 （198）
6.2.3 測量與轉換電路 （200）
任務實施 （201）
知識拓展 （202）
6.2.4 基於金屬熱電阻的流量檢測 （202）
6.2.5 基於熱敏電阻的電機過載保護 （203）
任務6.3 紅外體溫計設計 （203）
任務描述 （203）
相關知識 （204）
6.3.1 紅外輻射 （204）
6.3.2 紅外探測器 （205）
6.3.3 紅外體溫計的工作原理 （206）
任務實施 （207）
知識拓展 （208）
6.3.4 紅外自動幹手器工作原理 （208）
6.3.5 紅外線氣體分析儀工作原理 （209）
項目小結 （210）
思考與練習6 （211）

項目7 環境量檢測 （212）
教學導航 （212）
項目背景 （213）
任務7.1 有毒氣體濃度檢測 （213）
任務描述 （2