内容提要

“检测与转换技术”是工业电气自动化专业本科生的教材，全书共13章，包括四部分内容：

1.介绍检测系统的组成原理，分析系统特性，讨论检测系统的设计原则；2.介绍非电量转换成电

量的基本方法，各种传感器的原理、特性和适用场合；3.讨论检测用测量电路和测试技术及减弱干

扰的方法；4.介绍新型CMOS器件及微型计算机在检测技术中的运用情况。

本书还可作为从事有关工作的科技工作者参考。

目录

前言

绪论

第一章 检测与转换系统的基本理论

第一节 测量和误差

第二节 实验数据处理

第三节 测量系统的误差分配原则

第四节 测量系统的静态特性

第五节 测量系统的动态特性

第六节 测量系统的稳定性及可靠性

第二章 电桥电路

第一节 电桥概述

第二节 不平衡电桥的工作特性

第三节 提高不平衡电桥输出线性度的方法

第四节 电桥调零及抗干扰问题

第五节 交流不平衡电桥

第三章 自动平衡测量电路

第一节 补偿测量法原理

第二节 自动平衡补偿器

第三节 动补偿测量电路

第四节 多重复合电路

第四章 CMOS数字集成电路及其应用

第一节 MOS管的工作原理和特性

第二节 MOS门电路

第三节 CMOS门电路

第四节 CMOS门电路的基本应用

第五节 CMOS传输门和模拟开关

第六节 CMOS数字电路

第七节 CMOS存贮器

第八节 时基电路（定时器）

第九节 CMOS电路的接口方法

第五章 放大、转换和显示

第一节 仪器放大器

第二节 精密整流、相敏整流及信号源

第三节 模数和数模转换

第四节 锁相环

第六章 抗干扰技术

第一节 概述

第二节 干扰的产生及传递

第三节 电路性干扰

第四节 常用抗干扰方法

第五节 串模干扰和共模干扰

第七章 电参数型传感器

第一节 电阻应变式传感器

第二节 热电阻

第三节 气敏传感器

第四节 湿敏传感器

第五节 光敏电阻

第六节 磁敏电阻

第七节 电容式传感器

第八节 电感式传感器

第九节 振弦式传感器

第八章 发电型传感器

第一节 光电传感器

第二节 热电式传感器

第三节 压电式传感器

第四节 磁敏传感器

第五节 电磁感应式传感器

第九章 辐射与微波传感器

第一节 核辐射检测

第二节 超声波检测

第三节 微波检测

第四节 红外辐射检测

第五节 激光检测

第六节 光纤传感器

第十章 岩土力学及机械振动参数测试

第一节 岩土力学参数测试

第二节 机械振动参数测试

第十一章 矿井瓦斯监测

第一节 瓦斯检测的基本方法

第二节 使用载体催化元件应注意的问题

第三节 瓦斯遥测报警仪

第四节 恒温检测原理

第十二章 相关技术及其应用

第一节 基础知识

第二节 自相关函数和互相关函数

第三节 相关技术的工程应用

第十三章 微型计算机在测量中的应用

第一节 微型计算机的组成

第二节 微处理器的结构和作用

第三节 微机在测量中的应用

附录 误差正态分布规律的实验证明及误差概率计算

参考文献

第一章 检测与转换系统的基本理论

第一节 测量和误差

测量就是采用各种手段将被测量与同类标准量进行比较，从而确定出被测量大小的

方法。测量的目的在于求出被测量的真值。但是，由于测量仪器设备的精度、外界因素

的影响及测量技术水平的限制，测得结果不可能和被测量的真值完全一致，两者总存在

着差别，此差别就称为测量误差。

理论上讲没有误差的测量是不存在的（无需与标准量进行比较的测量除外，如可数

量的测量等）。不过，人们还是不断努力来减小测量误差，以提高测量的精确度。测量

精度的提高，既是生产和科学技术发展的需要，又能促进后者的发展。测量精度应与实

际要求相适应，决不能不问场合一味追求高测量精度，造成不必要的浪费。例如，没有

必要用精密电桥测定炭膜电阻的阻值；也无必要用0.1级电压表测量市电电压。总之，

要从实际出发提出合理的测量精度要求。

一、测量方法的分类

1.直接测量、间接测量和组合测量

根据获得测量结果的方法不同，可以分为直接测量、间接测量和组合测量。

直接测量是从仪表上直接读出被测量的大小而无需经过任何运算。例如，用交流电

压表直接测出电网电压，用光学瓦斯计直接读出甲烷浓度等等。这种测量方法的优点是简

单、迅速，但测量精度受测试仪表精度的限制。直接测量法是工程上普遍采用的方法，

随着测量仪器精度的提高（如采用数字式仪表），这种测量方法的优点将更加显著。

间接测量是先直接测出与被测量有确定函数关系的几个物理量，再通过函数运算求

出被测量大小。

只要先测出R、l、d大小，再代入p表达式就能求出p的大小。显然，这种测量过

程手续较多，花费时间较长，但是利用误差补偿方法有可能比直接测量得到更高的精

度。在无法实现直接测量的场合必须采用间接测量方法。

组合测量又称联立测量，即被测物理量必须经过求解联立方程组才能最后得出结

果。在进行联立测量时，一般尚需改变测试条件，才能获得一组联立方程所需的数据。

从而解出aT及Ro

这种测量方法操作手续复杂，费时多，但测量精度较高，为了进一步减小误差，可

以测量更多温度下的电阻值RT1、RT2、……然后利用最小二乘法进行处理，这样得到的

aT及Ro将更加准确可靠。

2.等精度测量和不等精度测量

根据测量条件相同与否，可以分成等精度测量和不等精度测量。

等精度测量是指在测量过程中，影响测量误差的各种因素不改变。例如，在相同的

环境条件下，由同一个测试人员，在同样的仪器装备下，采用同样的方法对被测量进行

重复测量，就是等精度测量。工程中遇到的大多数是等精度测量。只有在科学研究、精

密测量或鉴定中，为了判断测量的可靠性，才改变测试条件和测试方法进行不等精度测

量。

3.其它测量方法

测量方法除了以上分类以外，还可分为差值测量法和平衡测量法；接触测量和非接

触测量；静态测量和动态测量等等，在本书中将会遇到这些测量方法。

二、真值与平均值

测量的目的在于寻求被测量的真值。由于测量仪器的误差，测量技术的不完善及人

们观察力的限制，测量结果总是与被测量的真值有区别。随着科学技术的进步，测量结果

可以越来越接近真值，但永远达不到真值。因此在科学实验中，我们通常以平均值代替

真值。

算术平均值是最常用的一种平均值，当误差服从正态分布规律时，可以证明算术平

均值最接近被测量的真值。

三、测量误差的分类

所谓误差就是指测量结果与真值的差别。由于我们无法知道真值，因此，误差是按

测量结果与平均值之差进行计算的。