本书从实用角度出发,按照传感器技术在工业生产与日常生活中的典型应用进行编排。全书以绪论开头,另外分为7个项目,每个项目下又列出多个任务,主要内容包括常用传感器的工作原理、基本结构、性能特点和应用案例等。
适读人群 :高职高专师生
1.采用“项目+任务”模式编写,每个项目介绍一类被测量
2.利用工程实践中的典型案例进行讲解,淡化理论推导
3.介绍了RFID、机器人等新型传感器技术的应用
传感器作为信息获取的工具,在当今现代化事业中的重要性越来越为人们所认识。传感器技术作为现代信息技术的支柱,是自动测控系统工作的重要保障,国内外已将其列为优先发展的科技领域之一。
掌握和应用传感器原理与技术,是相关工程技术人员必须具备的基本技能与素养。因此在各高职院校的自动化、机电类等专业,都开设了传感器及应用类课程。该课程涉及机电、控制、信息和计算机等多学科,是电类专业的专业基础平台课程。
《传感器技术及应用项目教程》根据高职高专“理实一体化”教学改革需要进行编写,从本专业毕业生所从事职业的实际需求出发,合理确定高职学生所应具备的能力结构和知识结构,整合其专业知识及技能,以培养高端技能型人才为目标,培养职业能力为主线,形成了以应用为主线的项目化结构,体现了“基本理论够用为度,职业技能贯穿始终”的编写原则。
《传感器技术及应用项目教程》压缩了大量的理论推导,重点放到了实用技术的掌握和运用上。
《传感器技术及应用项目教程》是编者结合多年的职业技术教学、职业技能培养和工程实践经验的基础上编写的,具有如下特点:
1)在总内容的安排上,采用“项目+任务”的模式,将同一被测量放在一个项目中,针对每个具体任务介绍一种传感器的典型应用。
2)从工程实践中提炼传感器应用的典型案例,并结合教学实际进行整合,使选取的案例更具有针对性。
3)每个任务中的知识点简明扼要、层次分明、重点突出,再通过技能提升的展开来提升学生的职业能力。
4)在每个项目任务的内容组织上,主要以传感器应用为主线,结合传感器的原理、结构、分类、特性及选用装调原则,适当保留传统的理论知识,突出其实用技术。
《传感器技术及应用项目教程》除绪论外共分为7个项目:项目一:温度的检测;项目二:力和压力的检测;项目三:流量的检测;项目四:运动学量的检测;项目五:物位的检测;项目六:环境量的检测;项目七:现代检测技术中新型传感器的应用。
《传感器技术及应用项目教程》由河南工业职业技术学院组织编写,由韩全立教授担任主审,刘娇月、杨聚庆担任主编,史亚贝担任副主编。编写分工是:绪论、项目三由刘娇月编写;项目一由杨聚庆编写;项目二任务2、3、4由王明绪编写;项目四任务1、项目七任务1、2由任燕编写;项目四任务2、3由史亚贝编写;项目四任务4、项目五任务1由郭素娜编写;项目五任务2、3由赵丹丹编写;项目六由邱兵涛编写;项目七任务3由邓晓编写;项目二任务1、项目七任务4由河南省经济管理学校杨笋编写。全书由刘娇月、郭素娜进行统稿。
在编写过程中,编者参阅了许多同行专家们的论著文献,同时还参考了许多网络资源,由于参考文献部分篇幅有限不能一一列出,在此一并向著作权所有人表示真诚致谢。
《传感器技术及应用项目教程》可作为高职高专院校机电技术类、自动化类、仪器仪表类、电子技术类等专业的教材,也可供从事检测、控制技术等工程技术人员以及科研人员、自学人员参考。
限于编者的学术水平和实践经验,书中一定有很多疏漏和错误,敬请使用《传感器技术及应用项目教程》的老师和读者批评指正。
绪论 初识传感器
巩固自测
知识拓展
本章小结
项目1 温度的检测
项目引入
任务1.1 金属热电阻测温
任务背景
相关知识
1.1.1 金属热电阻的测温原理
1.1.2 热电阻的结构和分类
1.1.3 金属热电阻传感器
1.1.4 热电阻传感器的检测电路
应用案例
技能提升
1.1.5 热电阻温度传感器的选择注意事项
1.1.6 测温元件的安装
巩固与拓展
任务1.2 热敏电阻测温
任务背景
相关知识
1.2.1 热敏电阻的定义
1.2.2 热敏电阻的测温原理
1.2.3 热敏电阻的材料和结构
1.2.4 热敏电阻的分类
应用案例
技能提升
1.2.5 热敏电阻的选用
巩固与拓展
任务1.3 热电偶测温
任务背景
相关知识
1.3.1 热电偶的测温原理
1.3.2 热电偶的基本定律
1.3.3 热电偶的结构
1.3.4 热电偶的冷端温度补偿
应用案例
技能提升
1.3.5 热电偶的选择、安装使用
1.3.6 热电偶的定期校验
巩固与拓展
任务1.4 半导体集成温度传感器测温
任务背景
相关知识
1.4.1 半导体温度传感器的测温原理
1.4.2 集成温度传感器
1.4.3 数字温度计DS18B20
应用案例
技能提升
1.4.4 集成温度传感器的选择
1.4.5 常用集成温度传感器的分类
1.4.4 电压输出型集成温度传感器AN6701S
巩固与拓展
任务1.5 非接触式温度传感器
任务背景
相关知识
1.5.1 辐射式温度传感器
1.5.2 红外线测温仪
应用案例
技能提升
1.5.3 接触式温度传感器和非接触式温度传感器的特点和区别
1.5.4 温度传感器的发展方向
1.5.5 红外测温技术的应用
巩固与拓展
任务1.6 应用技能实训-冰箱温控中的热敏电阻
任务描述
任务分析
任务实施
项目小结
项目2 力和压力的检测
项目引入
任务2.1 电阻应变片式传感器测力
任务背景
相关知识
2.1.1 电阻应变片的结构
2.1.2 电阻应变片的工作原理
2.1.3 电阻应变片式传感器的测量电路
2.1.4 电阻应变片式传感器的温度误差及补偿
应用案例
技能提升
2.1.5 应变片的粘贴
2.1.6 应变片的选型
巩固与拓展
任务2.2 压电式传感器测力
任务背景
相关知识
2.2.1 压电效应
2.2.2 压电式传感器的等效电路
2.2.3 压电式传感器的测量电路
应用案例
技能提升
2.2.4 新型压电材料及应用
2.2.5 正确使用测力传感器
巩固与拓展
任务2.3 电感式传感器测力
任务背景
相关知识
2.3.1 电感式压力传感器工作原理
2.3.2 自感式电感式压力传感器
2.3.3 差动变压器式传感器
应用案例
技能提升
2.3.4 电感式差动压力变送器的选型规则
2.3.5 电感式压力传感器的日常维护
巩固与拓展
任务2.4 应用技能实训-高速公路车辆超载检测系统中的电阻应变式称重传感器
任务描述
任务分析
任务实施
项目小结
项目3 流量的检测
项目引入
任务3.1 超声波传感器检测流量
任务背景
相关知识
3.1.1 超声波基本知识
3.1.2 超声波传感器
3.1.3 超声波流量传感器的测量原理
3.1.4 超声波流量计的组成和分类
应用案例
技能提升
3.1.5 超声波流量计的选用技巧
3.1.6 超声波传感器在其它领域的应用
巩固与拓展
任务3.2 电磁式流量传感器检测流量
任务背景
相关知识
3.2.1 电磁流量计工作原理
3.2.2 电磁流量计的结构
3.2.3 电磁式流量计的分类
3.2.4 电磁流量计的优点
3.2.5 电磁流量计的主要缺点
应用案例
技能提升
3.2.6 电磁流量计的选型依据
3.2.7 电磁流量计的安装注意事项
3.2.8 使用电磁流量计的注意事项
巩固与拓展
任务3.3 光纤传感器检测流量
任务背景
相关知识
3.3.1 光纤结构
3.3.2 光纤传感器的工作原理
3.3.3 光纤传感器的分类
3.3.4 光纤传感器的调制方法
3.3.5 光纤传感器的特点
3.3.6 光纤传感器涡轮流量计
应用案例
技能提升
3.3.7 光纤传感器的发展前景和应用范围
3.3.8 光纤传感器的其它应用
巩固拓展
任务3.4 应用技能实训-电磁流量计在制浆造纸厂的应用
任务描述
任务分析
任务实施
3.4.1 进配浆池NBKP浆(即漂白针叶木硫酸盐浆)电磁流量计选型
3.4.2 水流量测量电磁流量计选型
3.4.3 流量传感器的装调
3.4.4 流量传感器的日常维护
项目小结
项目4 运动学量的检测
项目引入
任务4.1 霍尔传感器检测运动学量
任务背景
相关知识
4.1.1 霍尔效应
4.1.2 霍尔元件
4.1.3 霍尔集成传感器
应用案例
技能提升
4.1.4 霍尔传感器使用注意事项
4.1.5 霍尔传感器的其它应用
巩固与拓展
任务4.2 电涡流传感器检测运动学量
任务背景
相关知识
4.2.1 电涡流传感器工作原理
4.2.2 电涡流传感器的测量电路
应用案例
技能提升
4.2.3 电涡流式传感器使用注意事项
4.2.4 集肤效应
4.2.5 电涡流传感器的其他应用
巩固与拓展
任务4.3 光栅传感器检测运动学量
任务背景
相关知识
4.3.1 光栅
4.3.2 莫尔条纹
4.3.3 光栅位移传感器
应用案例
技能提升
4.3.4 光栅尺选型
4.3.5 光栅尺线位移传感器安装指导
4.3.6 光栅尺使用注意事项
巩固与拓展
任务4.4 应用技能实训---传感器在小型无人机飞行控制器中的应用
任务描述
任务分析
任务实施
4.4.1 飞行控制器硬件系统的设计
4.4.2 软件系统设计
4.4.3 飞行效果
项目小结
项目5 物位的检测
项目引入
任务5.1 电容式传感器检测物位
任务背景
相关知识
5.1.1 电容式传感器基本原理
5.1.2 电容式传感器的灵敏度及非线性
5.1.3 电容式传感器的等效电路
5.1.4 电容传感器的测量转换电路
5.1.5 电容式传感器的特点
应用案例
技能提升
5.1.6 电容式物位传感器使用中注意事项
5.1.7 电容式传感器的其它应用
巩固拓展
任务5.2 接近开关的物位检测
任务背景
相关知识
5.2.1 接近式传感器的分类
5.2.2 常用接近式传感器件基本特性
应用案例
技能提升
5.2.3 接近式传感器件的选用要求与原则
5.2.4 接近式传感器件的接线
5.2.5 接近式传感器件的装调与维护
巩固与拓展
任务5.3 应用技能实训-热释电红外探头报警器
任务描述
任务分析
任务实施
5.3.1 报警器电路图设计及原理
5.3.2 元器件选型
5.3.3 参考电路板制作与调试
项目小结
项目6 环境量的检测
项目引入
任务6.1 气敏传感器对常见气体的检测
任务背景
相关知识
6.1.1 气敏传感器概述
6.1.2 电阻型半导体气敏材料的导电机理
6.1.3 电阻型半导体气敏传感器的结构
6.1.4 气敏器件的基本特性
应用案例
技能提升
6.1.5 半导体气敏传感器的应用
知识拓展
任务6.2 湿敏传感器对湿度的检测
任务背景
相关知识
6.2.1 湿度的概念和湿度检测
6.2.2 湿敏传感器分类
应用案例
技能提升
6.2.3 其它湿敏传感器-电容式湿敏传感器
6.2.4 湿敏电阻和湿敏电容传感器的比较
6.2.5 湿敏传感器的选择依据
6.2.6 湿敏传感器的主要参数
6.2.7 湿敏传感器使用注意事项
巩固拓展
任务6.3 应用技能实训-实用酒精检测报警器
任务描述
6.3.1 报警器的工作原理
6.3.2 酒精传感器参数
任务6.4 应用技能实训-基于ZigBee技术的节水灌溉系统设计
任务描述
任务分析
任务实施
6.4.1 系统体系结构
6.4.2 传感器节点模块
6.4.3 无线通信模块
6.4.4 软件设计
项目小结
项目7 现代检测技术中新型传感器的应用
项目引入
任务7.1 RFID在物流自动化领域的应用
任务背景
相关知识
7.1.1 认识RFID技术
7.1.2 RFID物流系统的构成环节
7.1.3 物流系统中RFID需要注意的事项
应用案例
技能提升
7.1.4 RFID技术在农产品管理中的应用
7.1.5 RFID技术在智能档案管理系统中的应用
7.1.6 RFID技术目前存在的问题
巩固与拓展
任务7.2 图像传感器在数码产品中的应用
任务背景
相关知识
7.2.1 CCD图像传感器
7.2.2 CMOS图像传感器
应用案例
技能提升
7.2.3 CMOS图像传感器在高速图像采集中的应用
7.2.4 智能图像传感器
巩固与拓展
任务7.3 传感器在机器人中的应用
任务背景
相关知识
7.3.1 机器人传感器的分类
7.3.2 机器人视觉传感器
7.3.3 机器人触觉传感器
7.3.4 接近觉传感器
7.3.5 听觉传感器
7.3.6 感觉传感器
应用案例
技能提升
7.3.7 机器人的应用领域
7.3.8 新型仿生机器人
7.3.9 未来软体机器人
巩固与拓展
任务7.4 应用技能实训--多传感器在智能循迹小车中的应用
任务描述
任务分析
任务实施
7.4.1 控制器系统硬件设计
7.4.2 软件系统设计
项目小结