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目录 1

1．绪论 1

2．仪嚣传感器的分类 4

2.1一次量：输入特性 4

2.2二次量：输出特性 6

2.3机电耦合特性 7

2.3.1机电模拟 7

2.3.2双向机电传感器的统一理论 12

2.3.2.1基本两通道方程 13

2.3.2.2理想传感器 15

2.3.2.3实际传感器 16

2.3.2.4双向机电传感器的一般性能分析 20

2.3.2.5传感器常数 23

2.4反馈系统 25

3．机械输入特性 27

3.1静态和动态响应 27

3.1.1线性度 27

3.1.2动态响应 31

3.2基本传感器系统的动态响应 34

3.2.1正弦激励 34

3.2.2暂态激励 37

3.3.1振动质量 46

3.3振动系统元件 46

3.3.2弹簧 49

3.3.3阻尼 58

3.4压力敏感元件 65

3.4.1膜片 65

3.4.2薄板 68

3.4.3皱纹膜片和膜盒 69

3.4.4波登管 70

3.5引压进气管效应 71

3.4.5波纹管 71

4．电输出特性 76

4.1电动力式传感器 76

4.1.1电动力原理 77

4.1.2动态特性 80

4.1.2.1传递矩阵 80

4.1.2.2电动力式的力敏感元件的机械输入阻抗 82

4.1.2.3电动力式的力或压力敏感元件的传递函数 83

4.1.2.4电动力式速度传感器的传递函数 84

4.1.2.5涡流阻尼的作用 86

4.1.2.6二次谐振 89

4.1.3电动力式传感器的设计 97

4.1.3.1磁路设计 97

4.1.3.2永磁材料 102

4.1.3.3线圈单元的设计 106

4.1.4结构 109

4.2可变电阻传感器 112

4.2.1等效电路 112

4.2.2电阻值变化较大的情况；电位计 118

4.2.2.1分辨率和噪声 118

4.2.2.2灵敏度和线性度 122

4.2.2.3结构设计 127

4.2.3电阻值的微小变化情况 130

4.2.3.1丝式及箔式应变计 130

4.2.3.1.1灵敏度和线性度 132

4.2.3.1.2结构和粘接剂 135

4.2.3.1.3关连电路 139

4.2.3.1.4丝式及箔式应变计的应用 147

4.2.3.2半导体应变计 148

4.2.3.2.1灵敏度 149

4.2.3.2.2线性度 152

4.2.3.2.3温度影响 153

4.2.3.2.4关连电路 154

4.2.3.2.5半导体应变计的应用 155

4.2.3.3薄膜应变计 156

4.2.3.4应变计传感器 157

4.2.3.4.1力和力矩传感器 158

4.2.3.4.2加速度传感器 164

4.2.3.4.3压力传感器 166

4.2.3.5电阻温度计 171

4.2.3.5.1金属电阻器 171

4.2.3.5.2热敏电阻 174

4.2.3.6运动流体温度的测量 176

4.2.3.7热线风速计 178

4.3可变电感传感器 181

4.3.1等效电路 182

4.3.1.1电感L 183

4.3.1.2铜耗电阻Rc 184

4.3.1.3涡流损耗电阻R？ 184

4.3.1.4磁滞损耗 186

4.3.1.5损耗因数D和品质因数Q 189

4.3.1.6具有气隙的铁芯 190

4.3.1.7带磁芯和小气隙的电感线圈参数设计 194

4.3.1.8高次谐波的失真 195

4.3.1.9具有并联电容的电感线圈 196

4.3.2灵敏度和线性度 197

4.3.2.1具有铁芯及小可变气隙电感传感器 197

4.3.2.2具有铁磁性插棒式铁芯的电感传感器 202

4.3.2.3具有短路环或套的电感传感器 208

4.3.3关连电路 212

4.3.3.1交流分压电路中的电感传感器 212

4.3.3.2交流桥式线路中的电感传感器 215

4.3.3.3振荡器的振荡回路中的电感传感器 225

4.3.4变压器式传感器 227

4.3.5电磁传感器 232

4.3.6磁致伸缩传感器 235

4.3.6.1可变导磁率型电感传感器 237

4.3.6.2可变剩磁型电感传感器 238

4.3.7铁芯和线圈的结构 244

4.3.7.1软磁材料 245

4.3.7.2电感线圈 247

4.4可变电容传感器 248

4.4.1等效电路 250

4.4.2.1固体电介质和可变空气间隙平行板电容器 253

4.4.2灵敏度和线性度 253

4.4.2.2两平行板组成的电容传感器，两平行极板间的固体电介质的介电常数，厚度和气隙皆可变化 255

4.4.2.3齿形极板电容传感器 258

4.4.2.4具有张紧薄膜（膜片）的电容式压力传感器 260

4.4.2.5具有夹紧薄膜的电容压力传感器 263

4.4.3关连电路 265

4.4.3.1交流电桥电路中的电容传感器 265

4.4.3.2直流极化电容传感器（静电传感器） 274

4.4.4可变电容传感器的结构设计 278

4.5压电式传感器 280

4.5.1压电效应 281

4.5.2压电材料 283

4.5.2.1天然晶体 283

4.5.2.1.1石英 283

4.5.2.1.2电石 288

4.5.2.1.3酒石酸钾钠 289

4.5.2.1.4磷酸二氢铵（ADP） 290

4.5.2.1.5硫酸锂（LH） 290

4.5.2.2压电陶瓷 290

4.5.3压电传感器 297

4.5.3.1动态特性概述 297

4.5.3.2灵敏度和频率响应 299

4.5.3.3关连电路 302

4.5.3.3.1电压放大器 303

4.5.3.3.2电荷放大器 303

4.5.3.4环境影响 304

4.5.3.4.1温度和湿度 304

4.5.3.4.2横向灵敏度 305

4.5.3.4.3声压灵敏度 305

4.5.3.4.4电缆噪声 305

4.5.4.1加速度型 306

4.5.4压电传感器的设计和结构 306

4.5.4.2压力型 311

4.5.4.3应变计型 319

5．力平衡式传感器 321

5.1力平衡原理 321

5.2静态特性 323

5.2.1电动力加速度传感器 323

5.2.1.1灵敏度 324

5.2.1.2线性度 324

5.2.2静电压力传感器 325

5.2.2.1灵敏度 326

5.2.2.2线性度 327

5.3动态特性 331

5.2.2.3应用范围 331

5.3.1正弦激励 332

5.3.2瞬变激励 335

5.3.2.1脉冲函数输入 336

5.3.2.2阶跃函数输入 339

5.3.2.3斜坡函数输入 340

5.3.3相位超前网络 341

5.3.4仅有速度反馈的系统 344

5.4力平衡式传感器系统 347

5.4.1.1线加速度输入 348

5.4.1具有电动力式伺服执行元件的力平衡式传感器 348

5.4.1.2压力输入 350

5.4.1.3其它各种输入 351

5.4.2具有静电伺服执行元件的力平衡式传感器 353

5.4.2.1线加速度输入 353

5.4.2.2压力输入 354

5.4.2.3其它各种输入 356

附录：国际单位制（SI）及转换表 359

参考文献 367

索引 379