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第一章 传感器敏感材料 1

一、半导体硅材料 1

1．单晶硅 1

2．多晶硅 2

3．非晶体硅 2

4．硅蓝宝石 3

二、化合物半导体材料 3

三、石英敏感材料 4

1．石英晶体 4

2．石英玻璃 5

四、精密陶瓷材料 5

五、ZnO薄膜 7

六、铁电聚合物 8

二、梁的建模*？+ 9

5．弹性体外力的功 *？ 9

七、非晶态磁性合金 9

九、复合材料 10

八、形状记忆合金 10

思考题 11

参考文献 11

第二章 微机械加工技术 12

一、概述 12

二、硅微机械加工技术 12

1．刻蚀技术 12

2．薄膜技术 16

3．薄膜参数及其测量方法 20

4．固相键合工艺 25

三、X射线深层光刻电铸成型技术 27

四、微型传感器结构 29

思考题 31

参考文献 31

第三章 传感器的建模 32

一、概述 32

二、理论基础 33

1．弹性体的力平衡方程 33

2．弹性体的几何方程 34

1．周边固支的平膜片 46

四、平膜片的建模 46

2．近似解析解 49

3．算例 51

4．结论 52

五、波纹膜片的建模 53

1．受均布压力的波纹膜片 54

2．受集中力的波纹膜片 55

3．算例 55

1．基本方程 58

六、E型膜片的建模 58

2．受集中力的E型膜片 60

3．受均布压力的E型膜片 61

4．算例 62

七、带有顶盖的圆柱壳的建模 63

1．基本方程 63

2．圆柱壳环单元的有限元列式 65

3．算例 68

八、顶端开口圆柱壳的建模 70

1．基本方程 70

2．底端约束的特征 71

3．约束因子 72

九、半球壳的建模 74

1．简述 74

2．半球壳的振动方程 75

3．半球壳的振型进动特性 79

4．半球壳的耦合振动 81

思考题 85

参考文献 86

第四章 硅电容式集成传感器 87

一、概述 87

二、硅电容式集成压力传感器 88

1．开关－电容接口电路 91

三、硅电容式集成压力传感器的接口电路 91

2．电容－频率变换电路 96

四、硅电容式加速度传感器 97

思考题 98

参考文献 99

第五章 谐振式传感器 100

一、概述 100

二、谐振式传感器的基础理论 101

1．基本结构 101

2．闭环自激 101

4．谐振子的Q值 104

3．敏感机理 104

5．设计要点 106

6．特征与优势 106

三、振动筒压力传感器 106

1．简述 106

2．压电激励特性 107

3．拾振信号的转换 108

4．稳定的单模态自激系统的实现 109

5．双重模态的有关问题 110

四、谐振式角速率传感器 113

1．简述 113

2．压电激励谐振式圆柱壳角速率传感器 113

1．简述 121

2．测量理论 121

五、谐振式直接质量流量传感器 121

六、硅微结构谐振式传感器 122

1．简述 125

2．热激励方式 125

3．差动式硅谐振微传感器 128

思考题 129

参考文献 129

第六章 声表面波传感器 130

一、概述 130

二、声表面波技术基础知识 131

1．声表面波的类型 131

2．声表面波的主要性质 135

3．声表面波叉指换能器 138

三、声表面波传感器理论基础 144

1．声表面波振荡器的结构组成及其工作原理 144

2．测量各种物理量的理论分析 145

四、各种声表面波传感器 149

1．SAW压力传感器 149

2．SAW加速度传感器 152

3．SAW气体传感器 157

4．SAW角速度传感器 160

5．SAW流量传感器 171

思考题 173

参考文献 173

第七章 薄膜传感器 175

一、概述 175

二、几种薄膜传感器 176

1．薄膜应变电阻及传感器 176

3．静电激励半球谐振式角速率传感器 177

2．薄膜热敏元件及传感器 181

3．薄膜气敏元件及传感器 182

4．薄膜磁敏元件及传感器 188

思考题 189

参考文献 190

一、概述 191

二、光纤的导波原理 191

第八章 光纤传感器 191

三、光纤的传输损耗 195

1．吸收损耗 195

2．散射损耗 195

3．辐射损耗 196

四、强度调制光纤传感器 196

1．光纤微弯传感器 197

2．反射式光纤位移传感器 198

3．反射式光纤压力传感器 200

4．半导体吸收式光纤温度传感器 201

5．折射率调制光纤传感器 202

五、相位调制光纤传感器 202

1．马赫－泽德尔干涉仪 203

2．萨格纳克干涉仪 211

3．法布里－泊罗干涉仪 213

4．迈克尔逊干涉仪 214

六、偏振态调制光纤传感器 214

1．光纤电流传感器 214

2．光纤电压传感器 216

3．偏振态调制型光纤加速度传感器 219

七、频率调制光纤传感器 222

八、分布式光纤传感器 223

1．概述 223

2．损伤评估 223

3．应变测量 226

4．OTDR测量原理 228

参考文献 230

思考题 230

第九章 场效应管型化学传感器 231

一、离子敏传感器 231

1．MOSFET的基本原理 231

2．ISFET的工作原理 232

3．ISFET敏感膜的种类 234

4．ISFET的结构 236

5．多功能ISFET 239

6．ISFET的特点 241

7．ISFET的应用 241

二、气敏传感器 242

1．氢气敏MOSFET 242

2．一氧化碳气敏Pd-MOSFET 245

3．氧化敏MOSFET 246

4．氨气敏MOSFET 246

三、湿敏传感器 247

思考题 248

参考文献 249

第十章 固态成象传感器 250

一、概述 250

二、CCD的基本结构与MOS电容器 251

1．结构 251

2．MOS电容器与CCD 251

3．CCD的基本工作原理 254

三、CCD成象传感器 255

1．线列CCD成象传感器 255

2．面阵CCD成象传感器 258

四、CCD成象传感器的主要特性 260

1．调制传递函数*MTF+ 260

2．输出饱和特性 261

3．暗电流 261

4．灵敏度 262

5．光谱响应及背面照光 263

6．信噪比与动态范围 263

五、红外固态成象传感器 264

1．引言 264

2．混合式IR-CCD传感器 264

3．单片集成式IR-CCD传感器 265

六、微光CCD象传感器 266

参考文献 267

思考题 267

第十一章 Smart传感器 268

一、Smart传感器的含义 268

二、基本传感器 269

三、Smart传感器中的软件 271

1．标度变换技术 271

2．数字调零技术 272

3．非线性补偿 272

4．温度补偿 272

5．数字滤波技术 272

四、应用 272

五、发展前景 276

思考题 278

参题文献 278