第2版前言 PREFACE 作为信息获取的重要工具，传感器已在各个领域得到越来越广泛的应用。随着技术的进步，传感器本身也在不断完善。人工智能、物联网等新兴技术的发展，使得传感器有了更新、更广泛的应用领域。本书注重将传感器技术与这些新技术相结合，这有助于读者将传统的传感器技术与这些新技术联系起来进行学习和应用，也有助于相关工程技术人员对测控系统进行分析和设计时能更注重对新技术的应用。 第2版的内容仍按第1版的7章安排。改版后第1章更系统地对传感器的应用进行了描述，增加了在物联网等新兴领域应用的介绍。第2章增加了对数字处理电路和通信技术的简单介绍，这些内容包括适合于各种传感器进行通信的现场总线以及无线通信技术等。第3章中更新了部分传感器原理的介绍，包括电涡流传感器、磁阻传感器和光纤传感器等。 本书改版时对第1版书的部分插图做了更新或完善，更能帮助读者理解传感器的原理与结构； 也对第1版书的一些不当之处进行了修改，但同时也难免仍存在不足之处，敬请读者批评指正。 编者2020年2月 第1版前言 PREFACE 测量技术与控制技术已是现代工业及现代科学技术的重要基础，而控制技术的本身对测量技术就有着很大程度的依赖。 不论是培养具有理论与实际相结合的高素质人才，还是进行科学实验，测量技术都是工程实验或工程项目的重要组成部分。 基于以上考虑，我们致力编写一部能为工业控制技术或工业工程提供帮助的有关传感器与检测技术的教材，旨在为读者打下良好的工程基础。 本书简要介绍了工业控制技术对参数测量及传感器的基本要求、传感器的基本特性、误差的基本分析技术，以及测量信号调理的基本方法和实现形式等。 由于位移参数是许多其他参数测量的基础，本书介绍了诸如电容式、电感式、压电式、压阻式、应变式等位移传感器的基本原理。同时介绍了许多与位移测量有着紧密联系的加速度、液位、压力等传感器的基本原理。 本书还介绍了工业控制中常用的温度测量方法，如热电偶、热电阻等； 以及工业控制中常用的流量测量方法，如孔板流量计、涡轮流量计、电磁流量计、涡街流量计以及质量流量计等。 由于光学材料及光学技术的发展带动了许多新型传感器的发展，本书也介绍了部分光学技术传感器的原理与结构。本书最后还对部分工业过程中常用的几种分析类传感器进行了简单介绍。 本书可作为自动化类专业或相关专业本科生“检测与传感器”课程教材或教学参考书。 本书体系结构较为完整，其内容涵盖工业过程控制常用参数的检测方法及传感器等。本书内容与工程结合性较强，可读性好。全书图文并茂，较为通俗易懂，各章自成体系又融会贯通，可方便读者有选择地学习。本书既注重系统性又注重时代性，既系统地介绍了过程控制常用的检测方法，又结合国内外该领域的教学和技术发展，介绍了在该领域中传感器的一些新进展。 限于作者水平，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。 编者2014年3月 学 习 建 议 教 学 内 容学习要点及教学要求 课时安排 全部授课 部分授课 第1章 自动控制与检测 了解控制系统的基础知识 熟练掌握参数检测的基本知识 掌握传感器的基本特性 熟练掌握各种单位系统的使用与转换 掌握误差处理的基本方法 2 2 第2章 信号调理 了解信号调理的基础概念 掌握运算放大器构成信号调理电路的基本方法 掌握对桥路的基本分析方法 掌握对RC滤波电路的基本分析方法 了解数字处理电路与通信原理 6 4~6 第3章 机械量传感器 了解各类位移测量的基本方法 了解各类接近开关的基本原理 掌握电位计型位移传感器、电容型位移传感器、电感型位移传感器、压电型位移传感器以及其他类型位移传感器的基本原理和基本结构 掌握应变计的基本原理和基本结构 掌握霍尔传感器的基本原理和基本结构 掌握各种物位传感器的基本原理和基本结构 掌握各种运动传感器的基本原理和基本结构 掌握各种压力传感器的基本原理和基本结构 12 8~10 第4章 流量传感器 了解流量的基本特性与测量方法 熟练掌握阻塞式流量传感器的基本原理以及对应传感器的基本结构 掌握障碍式流量传感器的基本原理以及对应传感器的基本结构 掌握电磁流量计、超声波流量计和容积式流量计的基本原理以及对应传感器的基本结构 掌握间接质量流量测量和直接质量流量测量的基本原理以及对应传感器的基本结构 掌握皮托管、均速管、热线式流体测速传感器的基本原理以及对应传感器的基本结构 6 4 第5章 温度传感器 了解温度与温标的基本概念 熟练掌握电阻式温度传感器的基本原理和基本结构 熟练掌握热电式温度传感器的基本原理和基本结构 掌握膨胀式温度传感器的基本原理和基本结构等 6 4 续表 教 学 内 容学习要点及教学要求 课时安排 全部授课 部分授课 第6章 光学传感器 了解电磁辐射的基本概念 熟练掌握各类光电传感器的基本原理以及对应传感器的基本结构 熟练掌握光学高温计的基本原理以及对应传感器的基本结构 掌握光纤传感器的基本原理以及对应传感器的基本结构 掌握红外分析仪的基本原理以及对应传感器的基本结构 了解光源及光电耦合器件的基本知识 6 2~6 第7章 其他工业参数 的测量 了解过程参数成分分析的基本概念 掌握热导式气体分析仪的基本原理以及对应传感器的基本结构 掌握氧化锆气体分析仪的基本原理以及对应传感器的基本结构 掌握电导仪的基本原理以及对应传感器的基本结构 掌握酸度计的基本原理以及对应传感器的基本结构 2 0 实验实验内容主要涉及传感器静态特性实验和各类传感器的验证性实验。如果实验总学时为16学时，可以开设金属应变片的单臂电桥电路基本认识实验和多臂电桥电路基本认识实验、变面积电容传感器静态特性实验、差动变压器传感器的静态特性实验、电涡流传感器的静态特性实验、磁电式传感器的性能实验、压电传感器的静态特性实验、光纤传感器的静态特性实验、热电偶与热电阻基本原理与分度表的应用实验等内容。如果实验总学时为8学时，可以开设金属应变片的单臂电路基本认识实验、变面积电容传感器静态特性实验、差动变压器传感器的静态特性实验、热电偶基本原理与分度表的应用实验等内容 8~16 0~8 教学总学时建议 建议测控技术与仪器专业和物联网工程专业等开设56学时，即40+16（理论+实验）。自动化专业和电子信息工程专业等开设48学时（40+8）。其他专业开设32（24+8）学时或32（32+0）学时 48~56 24~40 传感器与检测技术（第2版） 学习建议