現(xiàn)代檢測技術(shù)及應(yīng)用
定 價:55 元
叢書名:普通高等教育電氣信息類系列教材
- 作者:許芬
- 出版時間:2021/3/1
- ISBN:9787111675174
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP274
- 頁碼:232
- 紙張:
- 版次:
- 開本:16開
本書從檢測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用工程師需要掌握的核心技能出發(fā), 系統(tǒng)介
紹了檢測技術(shù)基礎(chǔ)知識及基本概念, 包括檢測系統(tǒng)組成、檢測系統(tǒng)特性分
析、靜動態(tài)特性測試、誤差分析、經(jīng)典傳感器技術(shù)、傳感器信號調(diào)理與采
集等, 并對近年來廣泛應(yīng)用的數(shù)字脈沖傳感器、半導(dǎo)體集成傳感器、輻射
測溫技術(shù)、激光測距技術(shù)、機器視覺等現(xiàn)代檢測系統(tǒng)做了較為深入的闡
述。為了培養(yǎng)學生的檢測系統(tǒng)綜合設(shè)計能力, 書中引入3 個不同架構(gòu)類型
(嵌入式、總線式、計算機擴展式) 的檢測系統(tǒng)開發(fā)案例, 嵌入二維碼講
解視頻, 對現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)流程及開發(fā)平臺做了詳細的介紹。
本書可作為普通高等院校自動化專業(yè)、測控技術(shù)及儀器專業(yè)的本科生
課程教材, 也可作為自動化系統(tǒng)工程師、儀器工程師的技術(shù)參考書使用。
目 錄
前言
第1 章 緒論……………………………………………………………………………………… 1
1. 1 現(xiàn)代檢測技術(shù)概述…………………………………………………………………… 1
1. 2 現(xiàn)代檢測技術(shù)的應(yīng)用………………………………………………………………… 3
1. 3 檢測系統(tǒng)的組成……………………………………………………………………… 5
1. 3. 1 傳感器…………………………………………………………………………… 6
1. 3. 2 信號采集與處理…………………………………………………………………… 7
1. 3. 3 數(shù)字顯示裝置…………………………………………………………………… 8
1. 4 現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢…………………………………………………………… 8
1. 4. 1 高精度和極限測量范圍的檢測技術(shù)………………………………………………… 9
1. 4. 2 集成化…………………………………………………………………………… 9
1. 4. 3 智能化………………………………………………………………………… 10
1. 4. 4 網(wǎng)絡(luò)化………………………………………………………………………… 10
1. 4. 5 虛擬測量技術(shù)…………………………………………………………………… 10
1. 4. 6 壓縮傳感技術(shù)…………………………………………………………………… 12
1. 5 習題…………………………………………………………………………………… 13
第2 章 檢測系統(tǒng)特性………………………………………………………………………… 14
2. 1 檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性………………………………………………………………… 14
2. 1. 1 靜態(tài)特性的數(shù)學描述…………………………………………………………… 14
2. 1. 2 靜態(tài)特性指標…………………………………………………………………… 15
2. 2 檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性……………………………………………………………… 18
2. 2. 1 動態(tài)特性………………………………………………………………………… 18
2. 2. 2 一階系統(tǒng)………………………………………………………………………… 19
2. 2. 3 二階系統(tǒng)………………………………………………………………………… 21
2. 3 檢測系統(tǒng)的標定……………………………………………………………………… 23
2. 3. 1 靜態(tài)標定………………………………………………………………………… 23
2. 3. 2 動態(tài)標定………………………………………………………………………… 25
2. 4 習題…………………………………………………………………………………… 28
第3 章 檢測誤差分析………………………………………………………………………… 29
3. 1 測量誤差的基本概念………………………………………………………………… 29
3. 2 誤差的表示方法……………………………………………………………………… 30
3. 2. 1 絕對誤差………………………………………………………………………… 30
3. 2. 2 相對誤差………………………………………………………………………… 30
3. 2. 3 引用誤差與最大引用誤差………………………………………………………… 31
Ⅴ
3. 2. 4 容許誤差………………………………………………………………………… 31
3. 3 誤差的類型…………………………………………………………………………… 31
3. 3. 1 系統(tǒng)誤差………………………………………………………………………… 31
3. 3. 2 隨機誤差……………………………………………………………………… 32
3. 3. 3 粗大誤差………………………………………………………………………… 32
3. 4 誤差分析……………………………………………………………………………… 32
3. 4. 1 系統(tǒng)誤差的分析與處理………………………………………………………… 33
3. 4. 2 隨機誤差的分析與處理………………………………………………………… 34
3. 4. 3 粗大誤差的判斷………………………………………………………………… 37
3. 5 誤差合成……………………………………………………………………………… 39
3. 5. 1 系統(tǒng)誤差合成…………………………………………………………………… 39
3. 5. 2 隨機誤差的合成………………………………………………………………… 39
3. 6 測量不確定度………………………………………………………………………… 40
3. 6. 1 標準不確定度…………………………………………………………………… 40
3. 6. 2 擴展不確定度…………………………………………………………………… 42
3. 7 習題…………………………………………………………………………………… 42
第4 章 電參數(shù)傳感器………………………………………………………………………… 44
4. 1 電阻式傳感器………………………………………………………………………… 44
4. 1. 1 應(yīng)變型電阻傳感器……………………………………………………………… 44
4. 1. 2 半導(dǎo)體壓阻傳感器……………………………………………………………… 51
4. 1. 3 電阻式溫度傳感器……………………………………………………………… 52
4. 1. 4 光敏電阻………………………………………………………………………… 56
4. 1. 5 磁敏電阻………………………………………………………………………… 56
4. 2 電感式傳感器………………………………………………………………………… 57
4. 2. 1 自感式傳感器…………………………………………………………………… 57
4. 2. 2 互感式傳感器…………………………………………………………………… 62
4. 2. 3 電渦流式傳感器………………………………………………………………… 66
4. 3 電容式傳感器………………………………………………………………………… 68
4. 3. 1 電容式傳感器的主要類型……………………………………………………… 69
4. 3. 2 電容式傳感器的等效電路………………………………………………………… 71
4. 3. 3 電容式傳感器的性能及特點……………………………………………………… 72
4. 3. 4 電容式傳感器的檢測電路………………………………………………………… 72
4. 3. 5 電容式傳感器的應(yīng)用…………………………………………………………… 76
4. 4 習題…………………………………………………………………………………… 77
第5 章 電能量型傳感器……………………………………………………………………… 79
5. 1 熱電傳感器…………………………………………………………………………… 79
5. 1. 1 熱電偶測溫原理………………………………………………………………… 79
5. 1. 2 熱電偶的基本定律……………………………………………………………… 80
5. 1. 3 熱電偶的冷端處理和補償………………………………………………………… 82
Ⅵ
5. 1. 4 熱電偶的應(yīng)用…………………………………………………………………… 83
5. 2 壓電傳感器…………………………………………………………………………… 85
5. 2. 1 工作原理………………………………………………………………………… 86
5. 2. 2 壓電元件的等效電路及連接方式………………………………………………… 87
5. 2. 3 壓電傳感器的檢測電路………………………………………………………… 88
5. 2. 4 壓電傳感器的應(yīng)用……………………………………………………………… 89
5. 3 磁電傳感器…………………………………………………………………………… 90
5. 3. 1 電磁感應(yīng)式磁電傳感器………………………………………………………… 90
5. 3. 2 霍爾傳感器……………………………………………………………………… 91
5. 4 光電傳感器…………………………………………………………………………… 95
5. 4. 1 光電二極管……………………………………………………………………… 96
5. 4. 2 光電晶體管……………………………………………………………………… 98
5. 4. 3 光電倍增管……………………………………………………………………… 99
5. 4. 4 光電圖像傳感器………………………………………………………………… 100
5. 5 習題………………………………………………………………………………… 104
第6 章 信號調(diào)理與采集……………………………………………………………………… 105
6. 1 信號調(diào)理…………………………………………………………………………… 105
6. 1. 1 信號放大……………………………………………………………………… 105
6. 1. 2 信號濾波……………………………………………………………………… 114
6. 1. 3 信號變換……………………………………………………………………… 122
6. 2 信號采樣和量化…………………………………………………………………… 125
6. 2. 1 信號的采樣…………………………………………………………………… 125
6. 2. 2 信號的量化…………………………………………………………………… 126
6. 2. 3。粒模 …………………………………………………………………………… 127
6. 3 習題………………………………………………………………………………… 128
第7 章 數(shù)字化傳感器………………………………………………………………………… 130
7. 1 數(shù)字脈沖式傳感器………………………………………………………………… 130
7. 1. 1 編碼器………………………………………………………………………… 130
7. 1. 2 光柵傳感器…………………………………………………………………… 133
7. 1. 3 磁柵位移傳感器………………………………………………………………… 137
7. 1. 4 感應(yīng)同步器(Induct-Syn) …………………………………………………… 139
7. 2 半導(dǎo)體集成數(shù)字傳感器…………………………………………………………… 142
7. 2. 1 半導(dǎo)體集成溫度傳感器………………………………………………………… 143
7. 2. 2 半導(dǎo)體集成壓力傳感器………………………………………………………… 148
7. 2. 3 半導(dǎo)體集成加速度傳感器……………………………………………………… 151
7. 3 習題………………………………………………………………………………… 156
第8 章 輻射測溫與激光測距………………………………………………………………… 157
8. 1 輻射測溫…………………………………………………………………………… 157
8. 1. 1 熱輻射的基本定律……………………………………………………………… 157
Ⅶ
8. 1. 2 輻射測溫儀器………………………………………………………………… 160
8. 2 激光測距…………………………………………………………………………… 167
8. 2. 1 脈沖式激光測距儀……………………………………………………………… 167
8. 2. 2 相位式激光測距儀……………………………………………………………… 168
8. 3 激光雷達(LiDAR) ……………………………………………………………… 173
8. 4 習題………………………………………………………………………………… 175
第9 章 機器視覺……………………………………………………………………………… 176
9. 1 機器視覺系統(tǒng)的組成……………………………………………………………… 176
9. 2 光源與照明………………………………………………………………………… 177
9. 3 圖像采集系統(tǒng)……………………………………………………………………… 178
9. 3. 1 光學成像系統(tǒng)………………………………………………………………… 179
9. 3. 2 圖像傳感器…………………………………………………………………… 181
9. 3. 3 采集電路/圖像采集卡………………………………………………………… 181
9. 4 圖像處理…………………………………………………………………………… 182
9. 5 攝像機標定………………………………………………………………………… 183
9. 5. 1 透視成像模型(小孔成像模型) ……………………………………………… 183
9. 5. 2。疲幔酰纾澹颍幔 標定法………………………………………………………………… 185
9. 5. 3 Tsai 氏標定法…………………………………………………………………… 186
9. 5. 4 張正友標定法………………………………………………………………… 189
9. 6 習題………………………………………………………………………………… 191
第10 章 現(xiàn)代檢測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用案例…………………………………………………… 192
10. 1 基于單片機的紅外點溫儀………………………………………………………… 192
10. 1. 1 硬件設(shè)計……………………………………………………………………… 192
10. 1. 2 軟件設(shè)計…………………………………………………………………… 198
10. 1. 3 信號處理……………………………………………………………………… 200
10. 2 基于采集模塊的多通道壓力/溫度檢測系統(tǒng)…………………………………… 206
10. 2. 1 傳感器與采集模塊…………………………………………………………… 207
10. 2. 2。停铮洌猓酰螅遥裕 協(xié)議…………………………………………………………… 208
10. 2. 3 上位機軟件…………………………………………………………………… 209
10. 3 基于CCD 的定日鏡跟日誤差檢測系統(tǒng)………………………………………… 210
10. 3. 1 系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………………………………… 212
10. 3. 2 硬件設(shè)計與實現(xiàn)……………………………………………………………… 213
10. 3. 3 光斑檢測軟件設(shè)計與實現(xiàn)……………………………………………………… 214
10. 3. 4。希校 數(shù)據(jù)通信………………………………………………………………… 222
參考文獻………………………………………………………………………………………… 224