现代检测技术

1. 针对应用型本科培养模式的适用教材

2. 将非电量测量、化工测量仪表和无损检测等课程的主要内容有机地整合为一门课程

3. 注重归纳共性和总结规律，以理解和掌握技术原理

4. 编写力求简而精，突出重点和要点，既保持知识的系统性，又注重以浅显易懂的方式切入主题透析难点

  进入20世纪以来，在科技飞速发展的推动下，人们获取信息的能力提高到新的水平。以检测技术为基础发展起来的各种测量方法和测量装置已经成为人们生产、生活、科学研究和防灾保护等活动中获取信息的重要工具，是现代文明的重要标志之一。现代检测技术和现代化的检测系统设计技术也必将成为21世纪教学和科研的最重要的理论基础和核心技术。

现代检测技术涉及测量、检验、故障诊断、信息处理和决策输出等多种技术。从广义上讲，它包括以嵌入式处理器为核心的智能仪器仪表、以PC机为核心的自动检测系统和辅助专家系统。

  近年来，随着高等院校应用型本科教育的发展，人们已经逐步认识到适用教材的选择已成为课程建设的瓶颈，高等应用型本科教育专业课教学在高等应用型本科教育中占有至关重要的地位，是高等应用型本科教育的精华和亮点所在。专业课教材如何满足课程的需要，符合高等应用型本科教育的要求和学生就业的实际需求，已成为进一步深化开展课程建设的一道难题。

国内现有的检测技术及仪表课程的教材，只单独针对传感器、化工测量仪表或无损检测的某一方向编写。虽然也分类介绍各种传感器，但大多只介绍这些仪表具体的某种型号，对于实际设计原理的讲解较少，和前续课程存在重复和脱节的问题，相关内容没有介绍，而有些内容又重复叙述，这种教材对于高等应用型本科学生并不适用，学生在对内容的理解掌握上比较困难。

本书为了适应教学内容和课程体系改革的需要，将非电量测量、化工测量仪表和无损检测等课程的主要内容有机地整合为一门课程。这样“整合”不仅加强了课程内容间的联系与综合，避免脱节和不必要的重复，大大节省了学时，而且有利于拓宽学生的专业面，培养学生的创新能力。

  本书除介绍这些非电量参数的检测外，还介绍了温度、压力、流量、液位等过程参数的检测。传感器和检测仪表的种类和型号繁多，本书注重归纳共性和总结规律，以理解和掌握技术原理，同时注意对具体新型号仪表的介绍，化“多而繁”为“少而简”，提高学生的学习兴趣，激发学生的创新思维。

  本书在编写时力求简而精，突出重点和要点，既保持了知识的系统性，又注重以浅显易懂的方式切入主题透析难点，使学生花不多的时间就能对现代检测技术的相关知识要素有一个较全面的了解，适应现代快节奏的学习需要。

本书可作为自动化专业、电气工程及其自动化专业、测控技术与仪器专业、计算机科学与技术及相关专业的应用型本科教材，也可供相关专业领域的工程技术人员参考。

  本书是集体劳动成果，是作者多年来从事教学科研的经验积累。在编写过程中，辽宁工程技术大学赵国材教授提出了宝贵意见，硕士生孙雁鸣承担了大量的校稿工作，在此作者表示诚挚的谢意。在本书的编写过程中，得到了沈阳工业大学工程学院领导的关心和支持，更得到了中国水利水电出版社的鼓励和帮助，本书才得以顺利出版。

  感谢读者阅读本书，不妥之处欢迎批评指正。

 

前言
第一篇  检测技术的基本概念
第1章  检测技术的基本知识 1
1.1  检测技术概述 1
1.2  测量方法 1
1.2.1  直接测量、间接测量和联立测量 2
1.2.2  偏差式测量、零位式测量和微差式测量 2
1.3  检测系统 3
1.3.1  检测系统基本概述 3
1.3.2  检测系统的组成与功能 4
1.3.3  检测系统的分类 5
1.4  检测技术的发展趋势 7
第2章  误差理论与数据处理 9
2.1  误差的基本概念及其分类 9
2.2  随机误差的处理 13
2.2.1  随机误差的概率分布 13
2.2.2  随机误差的数值特征 14
2.2.3  测量结果的置信度 16
2.3  系统误差 18
2.3.1  系统误差的产生原因 18
2.3.2  系统误差的分类 18
2.3.3  判断系统误差的方法 19
2.3.4  系统误差的减小和消除 20
2.4  粗大误差 23
2.4.1  粗大误差的产生原因 23
2.4.2  判别粗大误差的准则 24
第二篇  传感器
第3章  传感器的特性 26
3.1  传感器的定义及分类 26
3.1.1  传感器的定义及组成 26
3.1.2  传感器的分类 27
3.2  传感器的基本特性 28
3.2.1  传感器的静态特性 28
3.2.2  检测系统（传感器）的静态性能指标 29
3.2.3  检测系统（传感器）的动态特性 34
3.2.4  传感器的工作要求 34
第4章  电阻式传感器 35
4.1  电位器式传感器 35
4.1.1  基本工作原理 35
4.1.2  输入—输出特性 36
4.1.3  结构形式 36
4.2  电阻应变式传感器 37
4.2.1  电阻应变片 38
4.2.2  测量电路 47
4.2.3  电阻应变式传感器 48
4.3  压阻式传感器 50
第5章  电感式传感器 52
5.1  自感式传感器 52
5.1.1  工作原理 52
5.1.2  输入—输出特性 54
5.1.3  等效电路分析 58
5.1.4  测量电路 59
5.2  差动变压器 60
5.2.1  工作原理与结构 60
5.2.2  基本特性 62
5.2.3  测量电路 65
5.2.4  电感式压力传感器 66
第6章  电涡流式传感器 67
6.1  工作原理 67
6.2  电涡流的形成范围 68
6.3  测量电路 69
6.4  电涡流式传感器的特点及应用 70
第7章  电容式传感器 73
7.1  基本原理和结构类型 73
7.2  输入－输出特性 73
7.3  等效电路分析 78
7.4  测量电路 79
7.5  电容传感器的一些特殊问题 83
7.6  电容式传感器的应用 84
第8章  压电式传感器 88
8.1  压电效应 88
8.2  压电元件 91
8.3  接口电路 93
8.4  压电式压力传感器 93
第9章  光电式传感器 95
9.1  概述 95
9.1.1  光源 95
9.1.2  光学元件与光路 96
9.1.3  光电元件 96
9.2  光电元件 97
9.2.1  光敏电阻 97
9.2.2  光电池 98
9.2.3  光敏晶体管 99
9.2.4  光电倍增管 100
9.3  光栅测量装置 102
9.3.1  光栅光学系统 102
9.3.2  辨向原理和细分电路 105
第10章  半导体传感器 106
10.1  霍尔式传感器 106
10.1.1  霍尔效应 106
10.1.2  霍尔传感器的组成与基本特性 107
10.1.3  基本误差及其补偿 109
10.1.4  霍尔传感器的应用 111
10.2  气敏传感器 113
10.2.1  工作原理 113
10.2.2  材料与结构 113
10.3  湿敏传感器 114
10.3.1  概述 114
10.3.2  氯化锂湿敏电阻 115
10.3.3  半导瓷湿敏电阻 115
10.3.4  湿敏传感器的应用 115
第三篇  常见过程参数的测量
第11章  温度测量 117
11.1  概述 117
11.1.1  温度测量方法 117
11.1.2  温度的单位 118
11.1.3  温度测量仪表的分类 119
11.2  热电偶 120
11.2.1  热电效应 120
11.2.2  热电偶的材料、型号及结构 125
11.2.3  热电偶测温电路 127
11.3  热电阻和热敏电阻 133
11.3.1  金属热电阻 133
11.3.2  热敏电阻——半导体电阻 135
11.4  集成温度传感器AD590 137
第12章  压力测量 139
12.1  概述 139
12.1.1  压力的定义 139
12.1.2  压力的计量单位 139
12.1.3  压力检测的基本方法 140
12.2  液柱式压力计 140
12.2.1  U形管压力计 141
12.2.2  单管压力计 141
12.2.3  倾斜式压力计 142
12.2.4  使用液柱式压力计的注意事项 142
12.3  弹性压力计 143
12.4  压力传感器 145
12.4.1  振筒式压力传感器 145
12.4.2  振膜式压力传感器 146
第13章  流量测量 147
13.1  流量测量的基本知识 147
13.2  差压式流量计 147
13.3  转子流量计 148
13.4  电磁流量计 149
13.5  椭圆齿轮流量计 150
13.6  涡轮流量计 150
13.7  质量流量计 151
13.7.1  推导式质量流量计 151
13.7.2  直接质量流量计 152
第14章  物位测量 155
14.1  浮力式液位检测 155
14.1.1  恒浮力式液位检测 155
14.1.2  变浮力式液位检测 156
14.2  差压式液位计 157
14.3  电容式物位计 159
14.4  超声波物位传感器 161
第四篇  无损检测
第15章  无损检测 162
15.1  无损检测概述 162
15.2  超声波检测 162
15.2.1  超声波检测的基础知识 162
15.2.2  超声波检测方法 165
15.3  射线检测 166
15.4  涡流检测 166
15.4.1  涡流检测的基本原理 166
15.4.2  涡流探伤仪 166
15.4.3  涡流检测的特点及应用 167
15.5  磁粉检测 167
15.5.1  磁粉检测的基本原理 167
15.5.2  磁粉检测方法 167
15.6  液体渗透检测 168
15.6.1  液体渗透检测的基本概念 168
15.6.2  液体渗透检测方法 169
15.7  无损检测新技术 170
参考文献 172

1. 汽车性能与检测技术 [刁立福 赵修强]
2. 检测技术 [程瑛 方彦军 编著]
3. 检测技术与系统设计 [方彦军 程继红 编 著]