傳感器原理與智能檢測應用

應捷，博士，上海理工大學副教授、碩士導師，長期從事電子信息工程本科教學，信息與通信工程、儀器科學與技術研究生培養及智能檢測等科研工作。在國內外學術刊物發表論文四十餘篇，其中SCI、EI檢索二十餘篇，授權發明專利十項，軟件著作權九項，實用新型專利十餘項。獲上海理工大學教學質量優秀一等獎、二等獎、優秀就業指導師、校級優秀碩士論文指導教師等獎勵。
 

 

 

 

 

目錄

第一部分基 礎 知 識

 

第1章概述

 

1．1傳感器的定義

 

1．2傳感器的組成

 

1．3傳感器的分類

 

1．4傳感器技術的發展趨勢

 

1．5傳感器的應用

 

1．6本章小結

 

習題1

 

第2章傳感器的基本特性

 

2．1傳感器的靜態特性

 

2．2傳感器的動態特性

 

2．2．1傳感器的動態數學模型

 

2．2．2傳遞函數 

 

2．2．3頻率響應特性

 

2．2．4階躍響應特性

 

2．3傳感器的標定與校準

 

2．4誤差的分類

 

2．5例題解析

 

2．6本章小結

 

習題2

 

第二部分傳感器原理

 

第3章電阻應變式傳感器

 

3．1電阻應變式傳感器的工作原理

 

3．2電阻應變片的種類

 

3．3電阻應變片的溫度誤差及其補償方法

 

3．4測量電路

 

3．4．1直流電橋

 

3．4．2交流電橋

 

3．5電阻應變式傳感器的應用

 

3．5．1電阻應變式力傳感器

 

3．5．2電阻應變式壓力傳感器

 

3．5．3電阻應變式加速度傳感器

 

3．6例題解析

 

3．7本章小結

 

習題3

 

第4章電感式傳感器

 

4．1變磁阻電感傳感器

 

4．1．1變磁阻電感傳感器的工作原理

 

4．1．2變磁阻電感傳感器的輸出特性

 

4．1．3變磁阻電感傳感器的測量電路

 

4．1．4變磁阻電感傳感器的應用

 

4．2差動變壓器

 

4．2．1差動變壓器的工作原理

 

4．2．2差動變壓器的靈敏度

 

4．2．3差動變壓器的測量電路

 

4．3電渦流式傳感器

 

4．3．1電渦流式傳感器的工作原理

 

4．3．2電渦流的分佈範圍

 

4．3．3電渦流式傳感器的測量電路

 

4．3．4電渦流式傳感器的應用

 

4．4例題解析

 

4．5本章小結

 

習題4

 

第5章電容式傳感器

 

5．1電容式傳感器的工作原理及其特性

 

5．1．1變面積型電容傳感器的特性

 

5．1．2變介質型電容傳感器的特性

 

5．1．3變極距型電容傳感器的特性

 

5．2電容式傳感器的測量電路

 

5．2．1調頻電路

 

5．2．2運算放大器

 

5．2．3變壓器式交流電橋

 

5．2．4二極管雙T型交流電橋

 

5．2．5差動脈沖調寬電路

 

5．3電容式傳感器的應用

 

5．4例題解析

 

5．5本章小結

 

習題5

 

第6章壓電式傳感器

 

6．1壓電效應和壓電材料

 

6．2壓電式傳感器的等效電路與測量電路

 

6．2．1等效電路

 

6．2．2電荷放大器

 

6．2．3電壓放大器

 

6．2．4壓電元件的結構形式

 

6．3壓電式傳感器的應用

 

6．4例題解析

 

6．5本章小結

 

習題6

 

第7章磁電式傳感器

 

7．1磁電感應式傳感器

 

7．1．1磁電感應式傳感器的工作原理 

 

7．1．2磁電感應式傳感器的應用

 

7．2霍爾式傳感器

 

7．2．1霍爾效應

 

7．2．2霍爾元件的結構及基本電路

 

7．2．3霍爾元件的基本特性

 

7．2．4霍爾元件的誤差及其補償

 

7．2．5霍爾元件的應用

 

7．3例題解析

 

7．4本章小結

 

習題7

 

第8章熱電式傳感器

 

8．1熱電偶

 

8．1．1熱電效應

 

8．1．2熱電偶的基本定律

 

8．1．3熱電偶的結構與類型

 

8．1．4熱電偶的冷端溫度補償

 

8．2熱電阻

 

8．2．1鉑熱電阻

 

8．2．2銅熱電阻

 

8．2．3熱電阻的測量電路

 

8．3熱敏電阻

 

8．3．1熱敏電阻的特性

 

8．3．2熱敏電阻的應用

 

8．4熱電式傳感器的動態響應

 

8．5例題解析

 

8．6本章小結

 

習題8

 

第9章光電式傳感器

 

9．1光源

 

9．2常用光電元件

 

9．2．1外光電效應光電元件

 

9．2．2內光電效應光電元件

 

9．2．3光電元件的應用

 

9．3CCD圖像傳感器

 

9．3．1CCD圖像傳感器的工作原理 

 

9．3．2CCD圖像傳感器的分類

 

9．3．3CCD圖像傳感器的特性參數

 

9．3．4CCD圖像傳感器的應用

 

9．4光電位置敏感器件

 

9．5光纖傳感器

 

9．5．1光纖的分類

 

9．5．2光纖的傳光原理

 

9．5．3光纖傳感器的類型及應用

 

9．6計量光柵

 

9．6．1莫爾條紋

 

9．6．2光柵傳感器

 

9．7光電編碼器

 

9．7．1絕對式編碼器

 

9．7．2增量式編碼器

 

9．8例題解析

 

9．9本章小結

 

習題9

 

第三部分智能檢測應用

 

第10章機器視覺檢測技術

 

10．1機器視覺

 

10．2機器視覺檢測系統

 

10．2．1圖像採集系統

 

10．2．2圖像處理系統

 

10．3模板匹配技術

 

10．3．1模板匹配的原理

 

10．3．2基於Halcon的模板匹配

 

10．4應用示例

 

10．4．1零件尺寸檢測

 

10．4．2基於模板匹配的字符檢測

 

10．5本章小結

 

習題10

 

第11章生物識別及傳感技術

 

11．1生物識別技術

 

11．2指紋傳感器

 

11．2．1指紋傳感器採集指紋的原理

 

11．2．2光學指紋傳感器

 

11．2．3半導體指紋傳感器

 

11．2．4超聲波及射頻指紋傳感器

 

11．3指紋識別系統

 

11．3．1指紋識別的原理

 

11．3．2指紋識別的步驟 

 

11．4應用示例

 

11．5本章小結

 

第12章神經網絡與深度學習及其應用

 

12．1神經網絡的基本原理

 

12．1．1人工神經元模型

 

12．1．2神經網絡的學習規則 

 

12．2神經網絡模型

 

12．2．1前饋神經網絡

 

12．2．2BP神經網絡

 

12．3深度學習模型

 

12．3．1捲積神經網絡模型

 

12．3．2YOLO模型

 

12．4神經網絡的應用示例

 

12．5本章小結

 

習題12

 

 

參考文獻

 

附錄

 

附錄A金屬零件尺寸檢測程序

 

附錄B基於模板匹配的車牌字符檢測程序

 

附錄C感知器網絡蠓蟲分類程序

 

習題參考答案