傳感器技術基礎

基礎篇
第1章　緒論 2
1.1  傳感器的基本概念 4
1.1.1  傳感器的定義 4
1.1.2  傳感器的分類 5
1.2  傳感器技術的應用領域與發(fā)展趨勢 7
1.2.1  傳感器技術的應用領域 7
1.2.2  傳感器技術的發(fā)展趨勢 8
1.3  智能制造中常用的傳感器 10
1.3.1  加工系統(tǒng)中的傳感器 10
1.3.2  物流系統(tǒng)中的傳感器 10
1.4  傳感器在智能制造中的作用與地位 11
1.4.1  傳感器的作用 12
1.4.2  傳感器的地位 12
本章小結 13
習題與思考題 13
第2章　傳感器的特性與標定 14
2.1  靜態(tài)特性及性能指標 16
2.1.1  線性度 17
2.1.2  遲滯 18
2.1.3  重復性 19
2.1.4  靈敏度 19
2.1.5  漂移和穩(wěn)定性 20
2.1.6  分辨率和閾值 20
2.2  動態(tài)特性及性能指標 21
2.2.1  傳感器動態(tài)誤差 21
2.2.2  傳遞函數(shù) 22
2.2.3  一階傳感器系統(tǒng) 24
2.2.4  二階傳感器系統(tǒng) 26
2.3  測量誤差的基本概念 28
2.3.1  測量誤差及其分類 29
2.3.2  誤差的表示形式 31
2.4  傳感器的標定 32
2.4.1  傳感器的靜態(tài)標定 32
2.4.2  傳感器的動態(tài)標定 33
2.5  傳感器的選擇 36
本章小結 37
習題與思考題 38
第3章　電阻式傳感器 39
3.1  電位器式傳感器 41
3.1.1  電位器式傳感器的工作原理與特性 41
3.1.2  電位器式傳感器的結構形式與特點 42
3.1.3  電位器式傳感器的測量電路 43
3.2  電阻應變式傳感器 43
3.2.1  金屬電阻應變片 44
3.2.2  半導體應變片 47
3.2.3  固態(tài)壓阻式傳感器 48
3.2.4  電阻應變式傳感器的測量電路及溫度補償 50
3.3  電阻式傳感器在智能制造中的典型應用 52
3.3.1  切削力測量 52
3.3.2  裝配預緊力測量 53
本章小結 54
習題與思考題 55
第4章　電感式傳感器 57
4.1  自感式傳感器 59
4.1.1  自感式傳感器的工作原理 59
4.1.2  單圈式自感傳感器 60
4.1.3  差動式自感傳感器 61
4.1.4  自感式傳感器的測量電路 62
4.2  互感式傳感器 63
4.2.1  互感式傳感器的工作原理 63
4.2.2  互感式傳感器的測量電路 64
4.3  渦流式傳感器 65
4.3.1  高頻反射式渦流傳感器 65
4.3.2  低頻透射式渦流傳感器 66
4.3.3  渦流式傳感器的測量電路 67
4.4  感應同步器 68
4.4.1  感應同步器的結構與工作原理 68
4.4.2  感應同步器輸出信號的處理方式 70
4.5  磁柵傳感器 71
4.5.1  磁柵傳感器的結構與工作原理 71
4.5.2  磁柵傳感器輸出信號的處理方式 72
4.6  電感式傳感器在智能制造中的典型應用 73
4.6.1  位移測量 73
4.6.2  無損檢測 74
4.6.3  數(shù)字位置測量 74
本章小結 76
習題與思考題 77
第5章　電容式傳感器 79
5.1  電容式傳感器的基本原理 81
5.2  電容式傳感器的種類及其特性 81
5.2.1  極距變化型電容傳感器 81
5.2.2  面積變化型電容傳感器 83
5.2.3  介電常數(shù)變化型電容傳感器 85
5.3  電容式傳感器的測量電路 86
5.3.1  橋式電路 86
5.3.2  調(diào)頻電路 87
5.3.3  運算放大器電路 87
5.4  容柵傳感器 87
5.4.1  直線容柵 88
5.4.2  圓容柵 88
5.5  電容式傳感器在智能制造中的典型應用 89
5.5.1  位移測量 89
5.5.2  數(shù)顯量具 89
本章小結 90
習題與思考題 91
第6章　壓電式傳感器 92
6.1  壓電式傳感器的工作原理 93
6.1.1  壓電效應 93
6.1.2  壓電式傳感器的基本結構與等效電路 95
6.2  壓電式傳感器的測量電路 97
6.2.1  電壓放大器 97
6.2.2  電荷放大器 98
6.3  壓電式傳感器在智能制造中的典型應用 99
6.3.1  振動加速度測量 99
6.3.2  切削力測量 99
本章小結 101
習題與思考題 101
第7章　磁電式傳感器 102
7.1  磁電感應式傳感器 103
7.1.1  磁電感應式傳感器的工作原理 103
7.1.2  動圈式磁電感應傳感器 104
7.1.3  動鐵式磁電感應傳感器 104
7.1.4  磁阻式磁電感應傳感器 104
7.2  霍爾式傳感器 105
7.2.1  霍爾式傳感器的工作原理 105
7.2.2  霍爾式傳感器的集成化 107
7.3  磁電式傳感器在智能制造中的典型應用 108
7.3.1  振動速度測量 108
7.3.2  轉(zhuǎn)速測量 109
7.3.3  工件缺陷漏磁檢測 109
7.3.4  AGV磁性導航 110
本章小結 110
習題與思考題 111
第8章　光電式傳感器 112
8.1  光電效應 114
8.2  光電元件 114
8.2.1  光敏電阻 114
8.2.2  光電池 115
8.2.3  光敏管 116
8.3  光電開關 117
8.3.1  光電開關的組成與特點 117
8.3.2  光電開關的種類 117
8.4  光電編碼器 118
8.4.1  增量式光電編碼器 119
8.4.2  絕對式光電編碼器 120
8.5  光纖傳感器 121
8.5.1  光纖結構與傳光原理 121
8.5.2  光纖傳感器的工作原理與分類 122
8.6  光柵傳感器 124
8.6.1  光柵的種類與構造 124
8.6.2  光柵的工作原理 124
8.6.3  光柵的辨向與細分技術 126
8.7  光電式傳感器在智能制造中的典型應用 127
8.7.1  帶材跑偏檢測 127
8.7.2  零件表面缺陷檢測 128
8.7.3  轉(zhuǎn)速測量 128
8.7.4  工位編碼 129
8.7.5  光柵數(shù)顯表 130
本章小結 131
習題與思考題 131
第9章　熱電式傳感器 133
9.1  熱電偶 134
9.1.1  熱電偶的工作原理 134
9.1.2  熱電偶的基本定律 136
9.1.3  熱電偶的冷端補償及測溫線路 137
9.2  熱電阻 140
9.2.1  金屬熱電阻 140
9.2.2  常用熱電阻 141
9.3  熱敏電阻 143
9.4  熱電式傳感器在智能制造中的典型應用 145
本章小結 146
習題與思考題 146
工業(yè)機器人篇
第10章　工業(yè)機器人中的傳感器 148
10.1  視覺傳感器 150
10.1.1  CCD傳感器 150
10.1.2  CMOS傳感器 153
10.1.3  機器視覺系統(tǒng)構成及工作原理 155
10.2  力覺傳感器 156
10.2.1  力覺傳感器的種類 156
10.2.2  多維力覺傳感器及其工作原理 158
10.3  聽覺傳感器 159
10.3.1  聽覺傳感器的種類 159
10.3.2  聽覺傳感器的工作原理 161
10.4  觸覺傳感器 161
10.4.1  觸覺傳感器的種類 162
10.4.2  接觸覺傳感器的工作原理 162
10.4.3  滑覺傳感器的工作原理 162
10.5  接近覺傳感器 163
10.5.1  超聲波測距傳感器 164
10.5.2  激光測距傳感器 165
10.5.3  紅外測距傳感器 165
本章小結 166
習題與思考題 166
先進技術篇
第11章　無線傳感器網(wǎng)絡 168
11.1  無線傳感器網(wǎng)絡的基本概念與體系結構 170
11.1.1  無線傳感器網(wǎng)絡及其體系結構 170
11.1.2  傳感器節(jié)點結構 171
11.1.3  無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議棧結構 172
11.2  無線傳感器網(wǎng)絡的特點 173
11.2.1  與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡的區(qū)別 173
11.2.2  傳感器節(jié)點的限制 173
11.2.3  無線傳感器網(wǎng)絡的特點 174
11.3  無線傳感器網(wǎng)絡的應用 175
11.4  無線傳感器網(wǎng)絡的關鍵技術 178
本章小結 183
習題與思考題 183
第12章　多傳感器信息融合技術 184
12.1  多傳感器信息融合的概念 185
12.2  多傳感器信息融合的分類 186
12.2.1  基于信息融合階段的分類 186
12.2.2  基于信息融合模型結構的分類 188
12.3  多傳感器信息融合的常用算法 189
12.4  多傳感器信息融合技術的實施 193
12.4.1  多傳感器的布局及原則 193
12.4.2  多傳感器的聯(lián)合標定 194
12.4.3  多傳感器信息融合過程 196
12.5  多傳感器信息融合技術在智能制造中的應用 196
12.5.1  多傳感器信息融合技術在移動機器人導航中的應用 197
12.5.2  多傳感器信息融合技術在切削加工中的應用 198
12.5.3  多傳感器信息融合技術在倉儲管理中的應用 199
12.5.4  多傳感器信息融合技術在機器故障診斷中的應用 200
12.6  多傳感器融合技術的發(fā)展方向 200
本章小結 201
習題與思考題 201
參考文獻 203