本书旨在全面介绍智能检测技术的基本原理及典型应用。全书共分13章，第1章主要介绍检测技术的基本知识与智能检测系统的基本组成；第2～8章分别介绍了各种常用传感器的基本原理与应用，主要包括热敏传感器、电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、光电与光纤传感器、集成数字化传感器；第9章介绍模拟及数字仪表的基本原理及基本构成；第10章介绍多传感器信息融合技术；第11章介绍智能仪器与虚拟仪器技术；第12章介绍智能检测技术领域的新技术；第13章介绍典型前向神经网络在检测技术中的应用。书后还附有一些主要章节的思考和练习题。全书以应用为核心，体现了理论教学与实践教学并重的宗旨。
本书图文并茂，突出了与工程应用技术相关的主要内容，并含有大量的应用实例，可作为高等学校电子信息类及仪器仪表类专业的教材或参考用书，也可供有关专业技术人员参考。
更多科学出版社服务，请扫码获取。
目录
第二版前言
第一版前言
第1章 检测技术基础 1
1.1 基础知识 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 检测仪表(传感器)的品质指标 3
1.1.3 量值传递与仪表的校准 8
1.2 测量误差与数据处理基础 10
1.2.1 测量误差及其分类 10
1.2.2 系统误差的消除方法 14
1.2.3 随机误差及其估算 16
1.2.4 测量误差的合成及最小二乘法的应用 21
1.2.5 测量结果的数据处理 28
1.3 智能检测系统 35
1.3.1 智能检测系统中的传感器 35
1.3.2 数据采集 40
1.3.3 输入输出通道处理电路 45
1.3.4 智能检测系统中的软件 48
第2章 热敏元件、温度传感器及应用 49
2.1 热电偶 49
2.1.1 热电效应 49
2.1.2 热电偶的基本法则 52
2.1.3 热电偶冷端温度及其补偿 54
2.2 热电阻 59
2.2.1 铂电阻 60
2.2.2 铜热电阻 60
2.2.3 其他热电阻 60
2.3 热敏电阻 61
2.3.1 NTC热敏电阻的温度特性 61
2.3.2 NTC热敏电阻的温度系数 62
2.3.3 NTC热敏电阻的伏安特性 62
2.3.4 NTC热敏电阻的安时特性 63
第3章 应变式电阻传感器及应用 64
3.1 应变式电阻传感器的工作原理 64
3.2 测量电路 67
3.2.1 直流电桥 67
3.2.2 交流电桥 73
3.3 应变式传感器的温度特性 75
3.3.1 使应变片产生热输出的因素 75
3.3.2 电阻应变片的温度补偿方法 76
3.4 应变式电阻传感器的应用 78
3.4.1 几种常见的弹性元件的应变值ε与外作用力F之间的关系 78
3.4.2 应变式电阻传感器的应用 80
第4章 电感式传感器及应用 82
4.1 变磁阻式传感器 82
4.1.1 工作原理 82
4.1.2 输出特性 83
4.1.3 测量电路 85
4.1.4 变磁阻式传感器的应用 87
4.2 差动变压器式传感器 88
4.2.1 工作原理 88
4.2.2 基本特性 90
4.2.3 差动变压器式传感器测量电路 90
4.2.4 差动变压式传感器的应用 94
4.3 电涡流式传感器 94
4.3.1 工作原理 95
4.3.2 基本特性 95
4.3.3 电涡流形成范围 96
4.3.4 电涡流式传感器的应用 98
第5章 电容式传感器及应用 101
5.1 电容式传感器的工作原理和结构 101
5.1.1 变极距型电容式传感器 101
5.1.2 变面积型电容式传感器 103
5.1.3 变介质型电容式传感器 103
5.2 电容式传感器的灵敏度和非线性 104
5.3 电容式传感器的信号调节电路 106
5.3.1 运算放大器式电路 106
5.3.2 电桥电路 107
5.3.3 脉冲宽度调制电路 108
5.3.4 调频测量电路 110
5.4 电容器式传感器的应用 111
5.4.1 电容式位移传感器 111
5.4.2 电容式荷重传感器 112
5.4.3 电容式压力传感器 112
第6章 压电传感器及应用 114
6.1 压电效应 114
6.1.1 压电材料的主要特性参数 114
6.1.2 压电晶体的压电效应 115
6.1.3 压电陶瓷的压电效应 117
6.2 压电方程 118
6.2.1 电场为零 118
6.2.2 应力为零 119
6.3 电荷放大器 119
6.3.1 电荷放大器的输出电压 119
6.3.2 实际电荷放大器的运算误差 121
6.3.3 电荷放大器的下限截止频率 122
6.3.4 电荷放大器的噪声及漂移特性 123
6.4 压电传感器的应用 124
6.4.1 压电水下声学接收换能器——水听器 124
6.4.2 压电式加速度传感器 128
6.4.3 压电式压力传感器 131
第7章 光电与光纤传感器及应用 132
7.1 光电效应 132
7.1.1 外光电效应 132
7.1.2 内光电效应 132
7.2 光敏电阻 133
7.2.1 光敏电阻的原理和结构 133
7.2.2 光敏电阻的主要参数和基本特性 134
7.2.3 光敏电阻与负载的匹配 136
7.3 光电池 138
7.3.1 光电池的结构原理 138
7.3.2 基本特性 139
7.3.3 光电池的转换效率及最佳负载匹配 141
7.4 光敏二极管和光敏三极管 142
7.4.1 光敏管的结构和工作原理 142
7.4.2 光敏管的基本特性 143
7.4.3 光敏晶体管电路的分析方法 146
7.5 光电传感器的类型及应用 147
7.5.1 光电传感器的类型 147
7.5.2 应用 148
7.6 光纤传感器 152
7.6.1 光导纤维导光的基本原理 153
7.6.2 光纤传感器及其应用 156
第8章 集成化与数字化传感器及应用 161
8.1 集成传感器 161
8.1.1 概述 161
8.1.2 集成压阻式传感器 162
8.1.3 集成霍尔式传感器 166
8.2 数字传感器 183
8.2.1 概述 183
8.2.2 振弦式传感器 183
8.2.3 压电式谐振传感器 187
8.2.4 光栅传感器及应用 189
第9章 模拟及数字式仪表 197
9.1 模拟式显示仪表 197
9.1.1 动圈式显示仪表 197
9.1.2 自动平衡电位差计 207
9.1.3 自动平衡电桥 213
9.2 数字式显示仪表 218
9.2.1 概述 218
9.2.2 数字式显示仪表的构成及工作原理 219
9.2.3 数字显示仪表举例——热电偶数字温度表 235
第10章 多传感器信息融合 241
10.1 概述 241
10.1.1 多传感器信息融合技术的产生与发展 241
10.1.2 多传感器信息融合的必要性 242
10.1.3 多传感器信息融合的定义 242
10.2 多传感器信息融合的层次与结构模型 242
10.2.1 信息的融合的层次模型 243
10.2.2 信息融合的结构模型 245
10.3 多传感器信息融合算法 247
10.3.1 算法分类 247
10.3.2 贝叶斯推理算法 249
10.3.3 DGS证据推理算法 250
10.3.4 神经网络融合算法 252
10.4 多传感器信息融合的应用 255
第11章 智能仪器与虚拟仪器 258
11.1 智能仪器概述 258
11.1.1 智能仪器的工作原理 258
11.1.2 智能仪器的特点 259
11.1.3 智能仪器的基本结构 261
11.1.4 智能仪器的现状与发展趋势 262
11.2 智能仪器的数据采集与处理 264
11.3 智能仪器的人机接口 267
11.4 虚拟仪器概述 268
11.5 虚拟仪器的数据采集 270
11.5.1 被测信号的实时采集 270
11.5.2 数据采集卡的性能指标 271
11.5.3 数据采集卡功能及应用 273
11.6 典型控制算法在虚拟仪器中的实现 273
11.6.1 数字PID控制算法原理 273
11.6.2 基于位置式PID控制算法的转盘转速控制系统 275
第12章 智能检测新技术 279
12.1 智能传感器与网络智能传感器 279
12.1.1 概述 279
12.1.2 智能传感器网络化的实现 282
12.1.3 网络化智能传感器技术标准IEEE1451 288
12.2 软测量技术简介 294
12.2.1 概述 294
12.2.2 软测量技术的构成要素 295
12.2.3 软测量技术的实现与应用 298
12.3 基于混沌理论的微弱信号检测技术简介 298
第13章 典型前向神经网络及其应用 303
13.1 生物神经网络 303
13.2 人工神经元 304
13.3 人工神经网络 307
13.4 感知器网络 310
13.4.1 感知器的网络结构及其功能 311
13.4.2 感知器权值的学习规则与训练 312
13.5 自适应线性元件 317
13.5.1 自适应线性神经元模型和结构 317
13.5.2 WGH学习规则及其网络的训练 318
13.6 BP网络 319
13.6.1 BP网络模型与结构 319
13.6.2 BP算法 321
13.6.3 BP网络的设计 323
13.6.4 BP网络的限制与不足 325
13.7 人工神经网络的应用举例 325
思考与练习题 330
参考文献 361
第1章 检测技术基础
1.1 基础知识
`1.1.1 概述
1. 工业过程检测 工业过程检测是指在生产过程中，为及时掌握生产情况和监视、控制生产过程，而对其中一些变量进行的定性检查和定量测量。
检测的目的是获取各过程变量值的信息。根据检测结果可对影响过程状况的变量进行自动调节或操纵，以达到提高质量、降低成本、节约能源、减少污染和安全 生产等目的。
检测技术涉及的内容非常广泛，包括被检测信息的获取、转换、显示及测量数据的处理等技术。随着科学技术的不断进步，特别是随着微电子技术、计算机技术等高新科技的发展及新材料、新工艺的不断涌现，检测技术也在不断发展，并且已 经成为一门实用性和综合性很强的新兴学科。
检测技术及仪表作为人类认识客观世界的重要手段和工具，应用领域十分广泛，工业过程是其最重要的应用领域之一。工业过程检测具有如下特点：
（1）被测对象形态多样。有气态、液态、固态介质及其混合体，也有的被测对象具有特殊性质（如强腐蚀、强辐射、高温、高压、深冷、真空、高黏度、高速运动等）。
（2）被测参数性质多样。有温度、压力、流量、液位等热工量，也有各种机械量、电工量、化学量、生物量，还有某些工业过程要求检测的特殊参数（如纸浆的打 浆度）等。
（3）被测变量的变化范围宽。如被测温度可以是1000℃以上的高温，也可以 是0℃以下的低温甚至超低温。
（4）检测方式多种多样。既有断续测量，又有连续测量；既有单参数检测，又有多参数同时检测；还有每隔一段时间对不同参数的巡回检测，等等。
（5）检测环境比较恶劣。在工业过程中，存在着许多不利于检测的影响因素，如电源电压波动，温度、压力变化，以及在工作现场存在水汽、烟雾、粉尘、辐射、振 动等。
为适应工业过程检测的上述特点，要求检测仪表不但具有良好的静态特性和动态特性，而且要针对不同的被测对象和测量要求采用不同的测量原理和测量手段。因此，检测仪表的种类繁多，而且为了适应工业过程对检测技术提出的新要 求，还将有各式各样的新型仪表不断涌现。
书单推荐
