传感器原理及其设计基础PDF电子书下载

目录 1

第一章 总论 1

§1-1传感器的定义及其在自动化技术中的作用 1

§1-2传感器的分类 2

一、按传感器输入量（用途）分类 2

二、按传感器的工作机理分类 2

三、按信息能量变换方式分类 3

§1-3静特性的描述 4

§1-4传感器在动态下的工作特性 6

一、概述 6

二、频率特性及其与动态品质之间的关系 7

三、时域响应特性和动态品质指标 9

§1-5传感器性能与结构的关系 10

一、直接变换型 11

二、差动型 12

三、平衡型 12

§1-6用预处理方法提高传感器的使用性能 13

§1-7利用微处理机技术提高传感器的使用性能 14

一、非线性特性的线性化 15

二、数据处理与数据综合 15

三、自动设定量程范围及标度变换 15

五、趋势分析及预测 16

四、自诊断功能 16

第二章 电阻式应变传感器 17

§2-1金属电阻应变传感器 17

一、应变效应 17

二、应变片的结构 18

三、应变片的参数 21

四、应变片的粘贴 23

五、测量线路 24

§2-2扩散型压阻传感器 32

一、半导体压阻效应 33

二、扩散硅压阻器件的结构 34

三、压阻器件的特性 35

四、应用 36

第三章 电容式传感器 40

§3-1概述 40

一、基本原理 40

二、典型的电容式传感器结构形式及分类 41

三激励源性质与传感器特性之间的关系 41

§3-2电容式传感器的静特性分析 44

一、变极距型电容传感器 44

二、变面积型电容传感器 46

三、变介电常数型电容传感器 46

§3-3具有膜片的电容传感器的静特性分析 49

四、几点归纳和讨论 49

一、桥路测量电路 51

§3-4测量线路原理与特性 51

二、二极管检波电路 52

三、差动脉冲调宽线路 54

§3-5电容式传感器结构设计综述 55

一、结构设计的任务 55

二、典型结构组成部分及其作用 56

三、传感器基本结构的设计要求 56

§3-6电容式传感器在动态测量中的应用 59

一、电感与基本电磁参量的关系 62

第四章 电感式传感器 62

§4-1基本原理 62

二、电感式传感器分类 63

§4-2具有小气隙的电感式传感器 63

一、简单的变气隙电感传感器 63

二、变隙型差动电感传感器 65

三、变隙型差动变压器 65

四、变截面型差动电感传感器和差动变压器 67

五、小气隙电感传感器与小气隙电容传感器的比较 67

一、概述 68

二、磁路损耗对传感器性能的影响 68

§4-3一些实际因素对传感器特性的影响 68

三、铁芯磁路中非线性因素的影响 71

四、铁芯磁阻及边缘效应的影响 71

五、电磁力及其与最小气隙的关系 72

六、温度影响 73

七、电感式传感器在动态下的工作特性 73

§4-4螺管式电感传感器 75

一、概述 75

二、简单的螺管电感传感器 77

三、差动螺管传感器 78

四、螺管式差动变压器 79

一、交流电桥的调零（预平衡）问题 82

§4-5测量线路 82

二、交流差动工作电桥的灵敏度分析 83

三、交流电桥中的相敏检波问题 86

§4-6电涡流传感器 87

一、概述 87

二、涡流的形成及等效电路 87

三、激励线圈 89

四、测量电路 90

五、电涡流传感器的应用 91

二、压电性能参数的一般描述 94

一、压电效应 94

§5-1压电现象 94

第五章 压电式传感器 94

三、对压电材料的要求 95

§5-2压电材料 96

一、压电单晶 96

二、压电陶瓷材料 97

§5-3压电式传感器的特性与特点 98

一、压电式传感器的特点 98

二、压电元件在机电耦合条件下的等效参数 98

三、压电元件的等效电路 100

四、压电元件的串并联 100

五、压电式传感器结构类型 101

§5-4压电式传感器系统的频率响应分析 102

一、概述 102

二、力学系统的频率响应 103

三、测量线路的频率响应 104

四、压电加速度计的系统响应 106

§5-5压电式传感器的误差 107

一、频率响应误差 107

二、温度影响 107

三、老化误差 107

四、横向干扰 107

五、电缆及器件噪声 108

第六章 数字式传感器 109

§6-1概述 109

一、直接编码式传感器 109

二、计数（增量）式编码 109

三、频率式传感器 109

四、扫描式传感器 110

§6-2直接编码式传感器 110

§6-3光栅传感器 113

一、光栅莫尔条纹的形成 113

二、简单的辨向和细分原理 114

三、提高细分数的电路方法 116

§6-4感应同步器 118

一、基本原理 118

二、结构 119

三、辨向与细分 119

§6-5谐振式频率传感器 122

一、振弦式传感器工作原理 123

二、振弦式传感器的基本结构 125

三、振弦式变换元件特性分析 125

四、振弦式传感器的设计 127

五、应用举例 128

一、光电效应及其器件 131

第七章 光电式传感器 131

§7-1光电式传感器中的敏感器件 131

二、光敏器件基本特性 135

三、光电式传感器的类型 141

四、光电式传感器的计算 143

§7-2红外探测器 145

一、红外探测器的主要特性 145

二、红外探测器类型 146

第八章 固态传感器 151

§8-1概述 151

一、霍尔式传感器 152

§8-2磁敏传感器 152

二、磁阻式传感器 158

三、磁敏二极管和三极管 160

§8-3热敏传感器 162

一、半导体热敏电阻传感器 162

二、利用晶体管特性的热敏传感器 167

三、石英振子热敏传感器 167

§8-4气敏和湿敏传感器 169

一、氧化锆氧量传感器 169

二、半导体气敏电阻传感器 173

三、湿敏传感器 175

§9-1光纤传光原理及其特性 178

第九章 光纤传感器 178

一、传光原理 179

二、光纤的特性 182

§9-2光纤传感器类型及其原理 185

一、光通量调制光纤传感器 185

二、光相位调制光纤传感器 187

三、光频率调制光纤传感器 188

四、光波长调制（颜色调制）光纤传感器 189

五、光偏振调制光纤传感器 191

§10-1设计过程与试验 195

第十章 传感器的设计基础 195

§10-2对设计者技术素质的要求 196

§10-3传感器的工作条件与环境 197

§10-4设计准则 198

§10-5电感传感器的初步设计 199

一、任务分析和原始数据的整理 200

二、磁路结构的合理选择 201

三、铁磁材料 202

四、螺管式电感传感器的结构设计和计算 202

五、小气隙电感传感器的结构设计和计算 204

参考书目 213