图书目录

CONTENTS

Part вёFundamentals of Measurement Systems

Chapter 1Basic Concepts of Measurement Technologies

1.1Introduction

1.1.1Measurement, metrology, and testing

1.1.2Classification of measurements

1го1го3Structure of measurement system

1го2Measurement uncertainty

1го2го1The concept of uncertainty

1го2го2Measurement uncertainty sources

1го3Measurement errors

1го3го1Errors

1го3го2Systematic errors

1го3го3Random errors

1го4Statistical analysis of measurements

1го4го1Mean and median

1го4го2Standard deviation and variance

1го4го3Standard error of the mean

1го4го4Rogue data points

1го4го5Aggregation of measurement system errors

1го5Mathematical regression techniques

1го5го1Linear least squares regression

1го5го2Polynomial least squares regression

1го6Summary

Exercises and Problems

Chapter 2Signal Analysis

2го1Classification of signals

2го1го1Deterministic signals

2го1го2Random signals 

2го1го3Continuousк▓time signals and discreteк▓time signals

2го1го4Typical signals

2го2Fourier series of periodic signals

2го2го1Fourier trigonometric series

2го2го2Exponential Fourier series

2го2го3Frequency spectra of periodic signals

2го3Fourier transforms

2го3го1Fourier transforms of aperiodic signals

2го3го2Fourier transforms of periodic signals

2го3го3Properties of Fourier transforms

2го4Random signals description

2го4го1Characteristic parameters for random process 

2го4го2Correlation analysis 

2го4го3Power density spectrum

2го5Summary

Exercises and Problems

Chapter 3Signal Conditioning 

3го1Introduction of signal conditioning

3го1го1Filtering 

3го1го2Amplifying 

3го1го3Isolation 

3го1го4Modulation 

3го2Filtering

3го2го1Simple lowк▓pass filters

3го2го2Simple highк▓pass filters

3го2го3Simple bandк▓pass filters

3го2го4Simple bandк▓elimination or bandк▓reject or notch filters

3.2.5Design of passive filter

3го3Modulation

3го3го1Amplitude modulation

3го3го2Angle modulation

3го3го3Matlab Codes 

3.4Summary

Exercises and Problems

Chapter 4Basic Characteristics of Measurement Systems

4го1Measurement systems and linear systems

4го1го1Basic requirements of measurement systems

4го1го2Linear systems and main characteristics

4го1го3Transmission characteristics of measurement systems

4го2Static characteristics of a measurement system

4го2го1Sensitivity

4го2го2Linearity

4го2го3Hysteresis 

4го2го4Repeatability

4го2го5Accuracy

4го2го6Drift and stability

4го2го7Resolution

4го2го8Calibration 

4го3Dynamic characteristics of a measurement system

4го3го1Mathematical description of dynamic characteristics

4го3го2Firstк▓order measurement system 

4го3го3Secondк▓order measurement system

4го3го4Calibration of dynamic characteristics of systems

4го4Conditions of distortionless measurement 

4го5Summary

Exercises and Problems

Chapter 5Outline of Sensor Technologies

5го1Basic concepts of sensors

5го1го1Definition and composition of sensors

5го1го2Function of sensors

5го1го3Classification of sensors

5го1го4Basic characteristics of sensors

5го2Sensor calibration

5го2го1Fundamental concepts

5го2го2Basic methods

5го2го3Calibration system

5го3Principles of instrument selection

5го3го1Characteristics of sensors

5го3го2The environment of measurement

5го3го3Cost and maintenance

5го4Applications and development trends of sensor

5го4го1Main applications

5го4го2Development trends

5го5Summary

Exercises and Problems

Part вЄTraditional Sensors and Applications

Chapter 6Resistance Strain Sensors

6го1Overview of resistive sensors

6го2Working principle of resistance strain sensor

6го2го1Resistance strain effect

6го2го2Piezoresistive effect

6го3Resistance strain gauges

6го3го1Structure and materials of resistance strain gauges

6го3го2Main characteristics of resistance strain gauges

6го4Key problems of resistance strain gauge engineering application

6го4го1Pasting process of strain gauges

6го4го2Measurement circuits

6го4го3Temperature error and compensation

6.5Summary

Exercises and Problems

Chapter 7Inductive Sensors

7го1Introduction

7го2Selfк▓inductance inductive sensors

7го2го1The singleк▓coil linear variableк▓reluctance sensors

7го2го2The variableк▓differential reluctance sensor

7го2го3Variableк▓reluctance tachogenerators

7го3Mutual inductance sensorsг║ LVDT

7го4Eddy currents

7го5Advantages/disadvantages of inductive sensors

7го6Applications of the inductive sensors

7го6го1Inductive proximity switch

7го6го2LVDT pressure sensor

7го6го3Flaw detection sensors

7го7Summary

Exercises and Problems

Chapter 8Capacitive Sensors

8го1Basic principle of the capacitive sensors 

8го2Measuring displacement and velocity by changing overlapped 

area and gap distance of capacitive sensors

8го2го1Using the change of the overlapped area between the 

two plates

8го2го2Using the change in distance between the plates

8го2го3Capacitance bridge circuit

8го2го4Coaxial cylindrical capacitive sensor

8го3Variable permittivity capacitive sensors

8го4Measuring circuits of capacitive sensors

8го4го1Equivalent circuit of capacitive sensors

8го4го2Frequency modulation circuits

8го5Characteristics and application of capacitive sensors

8го5го1Characteristics of capacitive sensors

8го5го2Engineering application cases of capacitive sensors

8.6Summary

Exercises and Problems

Chapter 9Piezoelectric Sensors

9го1Piezoelectric effect

9го1го1Piezoelectric effect

9го1го2Piezoelectric materials

9го2Measure circuit

9го2го1Theory and model

9го2го2Signal conditioning circuit

9го3Piezoelectric sensors

9го3го1Accelerometers

9го3го2Force sensors

9го3го3Pressure sensors

9го4Application

9го4го1Principle of damping factor measurement

9го4го2Measurement system

9.5Summary

Exercises and Problems

Chapter 10Magnetoelectric Sensors

10го1Magnetoelectric induction sensors

10го1го1Moving coil magnetoelectric sensors

10го1го2Magnetoresistance magnetoelectric sensors

10го1го3Application of magnetoelectric induction sensors

10го2Hall sensors

10го2го1Hall effect and Hall element

10го2го2Measurement error and compensation

10го2го3Hall integrated sensors

10го2го4Application of Hall sensors

10го3Engineering application case1бкNondestructive testing of 

wire rope damage

10го4Engineering application case 2бкHallк▓effect digital position 

sensors

10го5Summary

Exercises and Problems

Chapter 11Photoelectric Sensors

11го1Fundamentals of photoelectric devices

11го1го1Spectroscopy and measurement of light

11го1го2Photoelectric effects

11го1го3Basic characteristics of photoelectric sensors

11го1го4Light sources

11го2Photoelectric devices

11го2го1Photocells and photomultipliers

11го2го2Photoresistors

11го2го3Photocells

11го2го4Photodiodes and phototransistors

11го2го5Application of optoelectronic devices

11го3Solidк▓state image sensors

11го3го1CCD image sensors

11го3го2CMOS image sensors

11го3го3Application of solidк▓state image sensors

11.4Summary

Exercises and Problems

Chapter 12Thermoelectric Sensors

12го1Temperature and the types of temperature sensing

12го2Temperature scale

12го2го1Celsius temperature scale

12го2го2Fahrenheit temperature scale

12го2го3Thermodynamic temperature scale

12го2го4International practical temperature scale

12го3Resistance thermometer sensors

12го3го1Metallic thermal resistance

12го3го2Structure and measuring circuit of metallic thermal 

resistance

12го3го3Semiconductor thermistors

12го4Thermocouples

12го4го1Measuring principle of thermocouple

12го4го2Type, structure, and measuring circuit of 

thermocouple

12го4го3Cold junction compensation

12го4го4Calibration of the thermocouple

12го5Summary

Exercises and Problems

Chapter 13Radiation Sensors

13го1Definition

13го2Radiation sensor type

13го3Microwave sensors

13го3го1Working principle of the microwave sensor

13го3го2Composition of the microwave sensor

13го3го3Classification of the microwave sensors

13го3го4Application of the microwave sensor

13го4Infrared radiation sensors

13го4го1The working principle of the infrared radiation sensor

13го4го2Performance parameters of the infrared radiation 

sensor

13го4го3Basic laws of  infrared radiation

13го4го4Typical infrared radiation sensors

13го4го5Application of infrared radiation sensor

13го5Nuclear radiation sensors

13го5го1Nuclear radiation and its characteristic parameters

13го5го2Working principle of  nuclear radiation sensors

13го5го3Typical nuclear radiation sensors

13го5го4Protection from the radioactive radiation

13го5го5Application of the nuclear radiation sensor

13го6Summary

Exercises and Problems

Chapter 14Digital Sensors

14го1Inductosyn

14го1го1Type and structure of the inductosyn

14го1го2Working principle of the inductosyn

14го1го3Signal processing method

14го2Photoelectric encoders

14го2го1Photoelectric absolute encoder

14го2го2Photoelectric incremental encoder

14го3Grating sensor

14го3го1Types of gratings

14го3го2Structure and measurement principle of grating

14го3го3Principles of digital conversion

14го4Capacitive grating sensor

14го4го1Structure of the capacitive grating sensor

14го4го2Working principle of capacitive grating sensor

14го4го3Principles of digital measurement

14го5Magnetic grating sensor

14го5го1Structure and working principle of magnetic grating

14го5го2Digital measurement principle

14го6Summary

Exercises and Problems

Part вєNew Sensing Technologies and Applications

Chapter 15MEMS Sensors

15го1MEMS and MEMS sensors

15го1го1MEMS

15го1го2MEMS sensors

15го2MEMS pressure sensor

15го2го1Piezoresistive pressure sensor

15го2го2Capacitive pressure sensor

15го2го3Resonant pressure sensor

15го3MEMS accelerometer

15го3го1Piezoresistive accelerometer

15го3го2Capacitive accelerometer

15.4Summary

Exercises and Problems

Chapter 16Smart Sensors

16го1Introduction   

16го2What is smart sensor

16го2го1Smart sensor definition

16го2го2Types and structure of smart sensors

16го3The features of smart sensors

16го4The function of smart sensors

16го5Implementation of smart sensors

16го6Development trend of smart sensor technology

16го7Smart sensor applications

16го7го1Singleк▓chip Solution for electronics unit of the smart 

pressure sensor

16го7го2Smart home for the eldercare using wireless sensor

16го8Summary

Exercises and Problems

Chapter 17Optical Fiber Sensors

17го1Introduction

17го2Development history

17го3Research status

17го4Measurement principles

17го4го1Basic principles

17го4го2Principle of the transmittingк▓type optical fiber 

sensors

17го4го3Principle of the sensingк▓type optical fiber sensors

17го5Typical applications

17го5го1Application of the reflective optical fiber displacement 

sensor in the measurement of lubricating oil film 

thickness

17го5го2Application of FBG in the measurement of ring 

gear tooth root strain

17.6Summary

Exercises and Problems

Chapter 18Typical Bioelectric Signal Detection Technology

18го1Introduction

18го1го1Development history of typical bioelectric signal 

detection technology

18го1го2Research status of typical bioelectric signal 

detection technology

18го2Basic principles of typical bioelectric signal detection 

18го2го1The basic principles of EEG detection

18го2го2The basic principles of EMG detection

18го3EEG detection and application system

18го3го1EEG detection

18го3го2EEG application system

18го4EMG detection and application system

18го4го1EMG detection system

18го4го2EMG application system

18го5Summary

Exercises and Problems

Chapter 19Modern Automatic Measuring 

19го1Modern automatic test system

19го1го1Composition and classification of ATS

19го1го2Characteristics of ATS

19го2Virtual instrument

19го2го1Overview of virtual instrument

19го2го2Virtual instrument development platform

19го2го3Application of LabVIEW

19го3Wireless sensor networks (WSNs)

19го3го1The development of WSNs

19го3го2The basic composition and characteristics of WSN

19го3го3Application of WSN

19го4Internet of Things technology

19го4го1Overview of Internet of Things technology

19го4го2Key Technologies of IoT

19го4го3Application of IoT

19.5Summary

Exercises and Problems

Appendix AUnits and Conversions

References