传感器工作原理及应用实例PDF电子书下载

第一章 传感器概述 1

第一节 传感器与非电量电测 1

一、非电量与非电量电测 1

二、非电量电测系统 1

第二节 传感器的定义 2

第三节 传感器的分类 3

第四节 传感器的基本特性 4

一、传感器的静态特性 4

二、传感器的动态特性 5

第五节 传感器的应用领域 5

第六节 传感器的发展方向 7

第二章 温度传感器 9

第一节 电接点玻璃水银温度计 9

第二节 电接点压力式温度计 10

第三节 双金属温度传感器 11

第四节 热电偶 13

一、热电偶的基本工作原理 13

二、热电极的材料 14

三、常用热电偶 14

四、热电偶的结构 15

五、热电偶冷端的温度补偿 16

第五节 热电阻 18

一、工作原理 18

二、热电阻的材料及要求 18

三、常用热电阻 19

四、热电阻的结构 19

第六节 热敏电阻 21

一、工作原理 21

二、热敏电阻的基本类型 21

三、热敏电阻的主要参数 25

第七节 聚合热开关 26

一、聚合热开关的工作原理 26

二、聚合热开关的主要特性 26

第八节 热敏铁氧体 28

第九节 热舌簧开关 30

第十节 半导体管温度传感器 32

一、温敏二极管 32

二、温敏三极管 34

三、温控晶闸管 34

第十一节 集成温度传感器 35

一、基本工作原理 35

二、集成温度传感器的信号输出方式 36

三、一些常用集成温度传感器 37

第十二节 温度控制器 41

一、TC620型温度控制器 41

二、DS1620型温度控制器 43

第十三节 热释电红外传感器 44

一、热释电效应 44

二、热释电红外传感器 45

三、热释电红外探测模块 46

第十四节 NQR温度计 48

一、NQR现象的产生 48

二、NQR温度计的特点 49

三、NQR温度计的基本工作原理 49

第十五节 其它温度传感器 50

一、石英温度传感器 50

二、电容式温度传感器 52

三、热噪声温度传感器 52

第十六节 温度传感器的应用实例 53

一、温度控制 53

二、温度检测 62

三、温度监视与报警 67

四、保护电路 73

第三章 湿度传感器 75

第一节 湿度传感器的基本概念 76

一、大气的湿度及露点 76

二、温敏传感器的分类 76

第二节 碳膜湿度传感器 77

第三节 金属氧化物陶瓷湿度传感器 78

一、MgCr2O4-TiO2陶瓷湿度传感器 78

二、NiO陶瓷湿度传感器 79

三、TiO2-V2O5陶瓷湿度传感器 80

第四节 金属氧化物膜湿度传感器 81

第五节 金属氧化物湿度传感器应用电路 82

第六节 氯化锂(LiCl)湿敏电阻 83

一、早期的氯化锂湿敏电阻 83

二、DWS-P型氯化锂湿敏电阻 85

第七节 高分子湿度传感器 86

一、高分子电容式湿度传感器 86

二、高分子电阻式湿度传感器 87

第八节 其它一些水分子亲和力型湿度传感器 88

一、硒蒸发膜湿度传感器 88

二、多孔氧化铝湿度传感器 88

三、铌酸锂晶体湿度传感器 89

四、石英湿度传感器 89

第九节 热敏电阻式湿度传感器 90

第十节 结露传感器 91

一、电阻型结露传感器 91

二、电容型结露传感器 92

第十一节 水分传感器 93

一、电阻式水分传感器 93

二、电容式水分传感器 94

三、微波水分传感器 95

第十二节 湿度传感器应用实例 96

一、直读式湿度计 96

二、湿度检测器 96

三、石英相对湿度计 97

四、高湿度显示器 97

五、湿度控制电路 98

六、仓储湿度控制电路 99

七、鸡、鸭雏室湿度控制器 99

八、汽车后窗玻璃自动去湿装置 100

九、浴室镜面水汽清除器 101

十、简易秧棚湿度指示器 102

十一、盆花缺水指示器 103

十二、土壤缺水告知器 104

十三、电容式谷物水分测量仪 104

第四章 力学传感器 106

第一节 力学传感器中的弹性元件 106

一、变换力的弹性元件 106

二、变换压力的弹性元件 107

第二节 电阻应变片 109

一、金属电阻应变片的结构 109

二、金属电阻应变片材料 110

三、金属电阻应变片的工作原理 111

四、金属电阻应变片的主要参数 111

五、金属电阻应变片的温度误差及补偿方法 112

六、金属电阻应变片电桥电路 113

七、半导体应变片 114

第三节 应变式传感器 116

一、工作原理 116

二、应变式传感器的用途 118

第四节 压阻式压力传感器 120

一、工作原理与主要特点 120

二、温度漂移的补偿 120

三、MPX2050、MPX2100压阻式压力传感器 121

第五节 压电传感器 122

一、压电效应 123

二、压电材料 123

三、压电元件的应用特点 126

四、压电传感器的工作原理 127

五、压电式测力传感器 127

六、压电式压力传感器 128

七、压电式加速度传感器 128

八、高分子材料压电传感器 129

第六节 电容式传感器 129

一、电容式传感器的工作原理 130

二、电容式传感器的特点 130

三、电容式荷重传感器 131

四、电容式压力传感器 131

五、电容式加速度传感器 132

六、ADXL50电容式集成加速度传感器 133

第七节 谐振传感器 135

一、振弦式压力传感器 135

二、振筒式压力传感器 136

三、振膜式压力传感器 137

第八节 电感式压力传感器 138

一、工作原理 138

二、气隙电感式压力传感器 138

三、电感式油压传感器 139

四、变隙式差动电感压力传感器 140

第九节 感压导电橡胶 140

第十节 开关式加速度传感器 142

一、永磁钢球式加速度传感器 142

二、偏心转子式加速度传感器 142

三、偏心轮式加速度传感器 143

第十一节 扭矩传感器 144

一、工作原理 144

二、应变片式扭矩传感器 144

三、磁致伸缩式扭矩传感器 145

四、磁电式扭矩传感器 146

第十二节 力学传感器的应用实例 147

一、金属加工切削力的测量 147

二、压电引信 147

三、泥浆材料测重仪 148

四、电子皮带秤 150

五、气体发生器输出特性测试 150

六、千斤顶荷重测试 151

七、续航发动机燃烧室压力及推力测试 152

八、火炮膛内压力测试 153

九、指套式电子血压计 153

十、水深测量仪 154

十一、石英加速度传感器用于冲击试验台的标定和检测 155

十二、振动测量仪 156

十三、加速度传感器在汽车安全气囊系统上的应用 156

十四、玻璃破碎报警器 157

十五、开关式加速度传感器在电火工品保险装置上的应用 158

十六、利用磁电扭矩传感器测电机转矩 158

十七、加速度测试仪 159

第五章 光传感器 160

第一节 基本概念 160

一、电磁波与光谱 160

二、光子的能量 160

三、光电效应 160

第二节 光电管 161

第三节 光电倍增管 163

第四节 光敏器件 166

一、光敏电阻 166

二、光敏二极管 169

三、光敏三极管 172

四、光控晶闸管 174

五、光敏开关管 175

第五节 光耦器件 176

一、光电耦合器 176

二、光断续器 178

第六节 太阳电池 180

一、硒太阳电池 180

二、硅太阳电池 181

第七节 红外光传感器 183

一、量子型红外光敏器件的结构及工作原理 183

二、红外光敏器件的主要特性 184

第八节 紫外线传感器 184

一、紫外线传感器的结构及工作原理 184

二、紫外线传感器的主要技术特性 186

第九节 光纤式光电传感器 188

一、结构及工作原理 188

二、光纤式光电传感器的一些特性 189

三、光纤式光电传感器的应用 190

第十节 色彩传感器 190

一、双结二极管色彩传感器 190

二、a-Si色彩传感器 192

第十一节 CCD图像传感器 194

一、电荷耦合器件 195

二、CCD图像传感器 197

三、CCD图像传感器的应用 199

第十二节 光传感器的应用实例 199

一、光电管在电影放映机上的应用 199

二、灯光亮度自动控制器 200

三、路灯光电控制器 200

四、光控闪光标志灯 201

五、光控闪烁安全警示灯 202

六、注油液位控制装置 203

七、采用光纤式光电传感器检测液位 203

八、一种测量心率的新方法 204

九、测光文具盒 205

十、使用光敏电阻制作的测光器 205

十一、红外检测器 207

十二、光电式转矩测量仪 207

十三、简易光强度计 208

十四、紫外线传感器应用电路 208

十五、太阳能自动跟踪控制器 209

十六、光控自动水龙头 210

十七、声控光敏延时开关 211

十八、条形码扫描笔 211

十九、石英钟金鸡报晓电路 212

二十、石英钟光控报时电路 213

二十一、戒烟缸 213

二十二、烟雾报警器 214

二十三、红外线警戒报警器 214

二十四、简易感光报警器 216

二十五、大米光电分选机 216

二十六、产品计数器 217

二十七、可逆计数器 218

二十八、光控定时报栏灯 219

二十九、红外自动干手器 221

三十、冲床光电保护装置 221

第六章 磁传感器 226

第一节 霍尔元件 226

一、霍尔元件的工作原理及结构 226

二、霍尔元件的主要特性 227

三、霍尔元件的应用典型电路 229

四、霍尔元件的特点及应用范围 230

第二节 霍尔开关集成传感器 230

一、霍尔开关集成传感器的结构及工作原理 230

二、霍尔开关集成传感器的工作特性 231

三、霍尔开关集成传感器的应用 232

第三节 霍尔线性集成传感器 237

一、霍尔线性集成传感器的结构及工作原理 237

二、霍尔线性集成传感器的主要技术特性 238

第四节 磁阻元件 239

一、基本工作原理 239

二、磁阻元件的基本特性 240

三、磁阻元件的应用 241

第五节 磁敏二极管 241

一、磁敏二极管的基本结构及工作原理 241

二、磁敏二极管的主要技术特性及参数 242

第六节 磁敏三极管 244

一、磁敏三极管的基本结构及工作原理 244

二、磁敏三极管的主要技术特性 245

第七节 磁传感器的应用实例 245

一、磁感应强度测量仪 245

二、霍尔元件在转速测量上的应用 246

三、直流功率测量仪 246

四、利用霍尔线性集成传感器进行磁法覆盖层厚度测量 247

五、霍尔元件在电流测量上的应用 248

六、霍尔元件在磁性材料研究上的应用 250

七、海洋用霍尔罗盘 250

八、霍尔计数装置 251

九、无触点开关 252

十、无触点电位器 252

十一、无接触式仿型加工 253

十二、霍尔汽车点火器 253

十三、霍尔无刷直流电机 254

十四、自动供水装置 255

十五、大件金属物件检测器 256

第七章 机械位移传感器 258

第一节 电位器式传感器 258

一、电位器的基本概念 258

二、一些具有代表性的电位器式传感器 259

三、电位器的主要技术特性 261

第二节 电容式位移传感器 262

一、变极距式电容传感器 262

二、变面积式电容传感器 264

三、电容式位移传感器的实用结构 264

第三节 电阻应变式位移传感器 265

第四节 电感式位移传感器 265

一、变隙式电感位移传感器 266

二、螺管式电感位移传感器 267

三、差动螺管式电感位移传感器 267

四、差动变压器 268

第五节 涡流式位移传感器 269

一、涡流式位移传感器的基本结构和工作原理 269

二、涡流式位移传感器的特性 270

三、涡流式位移传感器的检测电路 272

四、涡流式厚度传感器 273

第六节 光电式位移传感器 273

第七节 光纤位移传感器 274

一、反射式光纤位移传感器的工作原理 274

二、光电转换及放大电路 275

第八节 光栅位移传感器 276

一、莫尔条纹 276

二、光栅位移传感器的结构及工作原理 277

三、光栅位移传感器的应用 277

第九节 光电编码器 278

第十节 磁栅式位移传感器 280

一、磁栅 280

二、磁栅式位移传感器的结构及工作原理 281

第十一节 感应同步器 282

一、感应同步器的结构 282

二、感应同步器的工作原理 284

三、感应同步器的细分原理 286

四、数显表 287

第十二节 其他位移传感器 288

一、霍尔式微量位移传感器 288

二、振弦式位移传感器 289

三、磁阻式位移传感器 291

四、旋转变压器 291

五、偏光式角位移传感器 292

六、陀螺仪 292

七、射频位移传感器 293

第十三节 机械位移传感器应用实例 293

一、电感测微仪 293

二、可变气隙式电感测微仪 294

三、高频涡流测厚仪 294

四、使用电位器式角位移传感器测量导弹航摆时间 295

五、电位器式液面高度测试仪 296

六、光电位移传感器的应用 297

七、机床纵向切削进给速度的控制 298

八、数显划线尺 298

九、感应同步器在镗床上的使用 299

十、大工件壁厚测试台 299

十一、剪切机的控制 301

十二、接近报警器 301

第八章 转速及线速度传感器 304

第一节 磁电式转速传感器 304

第二节 光电式转速传感器 305

一、直射式光电转速传感器 305

二、反射式光电转速传感器 305

第三节 光断续器式转速传感器 306

第四节 离心式转速传感器 308

第五节 电涡流式转速传感器 309

第六节 霍尔式转速传感器 310

第七节 直流测速发电机 311

第八节 电动式速度传感器 312

第九节 电磁式速度传感器 313

第十节 空间滤波器 313

第十一节 多卜勒效应测速 315

一、多卜勒效应 315

二、多卜勒雷达测速 316

第十二节 测速传感器的应用实例 317

一、霍尔转速表 317

二、摩托车电子速度表 319

三、磁电式转速计 320

四、多卜勒血流计 321

第九章 流量及流速传感器 322

第一节 电磁式流量传感器 322

一、电磁式流量传感器的工作原理及使用 322

二、电磁式流速传感器的电路 323

第二节 涡流流量传感器 324

一、涡流流量传感器工作原理 324

二、涡流流量计的结构 324

三、涡流流量传感器的特性及使用 325

第三节 超声波流量传感器 325

第四节 热导式流速传感器 326

第五节 激光流速传感器 328

第六节 光纤流速传感器 329

第七节 浮子式流量传感器 329

第八节 涡轮式流量传感器 331

第九节 空间滤波器式流量传感器 331

第十节 流量传感器的实用实例 333

一、热风速计 333

二、压差式流量计 333

三、光纤风速计 334

第十章 物位传感器 335

第一节 导电式水位传感器 335

第二节 压电式微型料位传感器 337

一、压电式料位传感器的工作原理 337

二、压电式微型物料传感器的应用电路 338

第三节 压差式液位传感器 339

第四节 电容式料位传感器 340

第五节 超声物位传感器 342

第六节 物位传感器应用实例 343

一、深井水位测量仪 343

二、高性能水位控制器 344

三、太阳能热水器水位报警器 345

四、远距离水位遥测仪 345

五、自动水位控制模块CZ-96的应用 348

六、油箱油量检测系统 348

七、干簧管式自动水位控制装置 349

第十一章 气体传感器 352

第一节 半导体气敏元件 352

一、半导体气敏元件的工作原理 352

二、SnO2气敏元件 352

三、Fe2O3系气敏元件 353

四、一些应用半导体气敏元件的特性 355

第二节 接触燃烧式气体传感器 357

第三节 氢敏器件 359

一、氢敏MOS场效应管 359

二、氢敏集成传感器 360

第四节 气敏二极管 360

一、Pd-TiO2气敏二极管 360

二、Pd-MIS气敏二极管 361

第五节 原电池式气体传感器 361

一、原电池式氧传感器 361

二、原电池式氨传感器 362

第六节 气体传感器的实用实例 363

一、实用瓦斯报警器 363

二、可燃气体监漏报警器 364

三、实用酒精测试仪 365

四、酒精检测报警控制器 365

第十二章 接近传感器 367

第一节 电容式接近传感器 367

一、电容式接近传感器的工作原理及结构 367

二、电容式接近传感器的特性 368

三、使用电容式接近传感器应注意的几个问题 369

第二节 电感式接近传感器 370

一、电感式接近传感器的工作原理 370

二、电感式接近传感器的主要特性 370

三、SC205接近开关专用集成电路 372

第三节 接近传感器的应用实例 373

一、接近传感器在工业控制中的应用 373

二、接近传感器在安全、防盗方面的应用 375

三、金属探寻器 379

第十三章 其它传感器 382

第一节 水银开关 382

第二节 火灾传感器 383

一、火灾发生时的现象及检测方法 383

二、感烟传感器 384

三、感温式火灾传感器 387

四、火灾报警器应用电路 387

第三节 声敏传感器 390

一、电阻变换型声敏传感器 390

二、压电声敏传感器 391

三、电容式声敏传感器 392

四、动圈式话筒 392

五、拾音器 392

第四节 接触传感器 393

一、超精密微动开关式接触传感器 393

二、触摸式接触传感器 394

第五节 粉状体传感器 396

第十四章 传感器在家用电器中的应用 398

第一节 传感器在小家电中的应用 399

一、衡温电烙铁 399

二、PTC电热鞋 399

三、自动温奶器 400

四、触摸式定时台灯 400

五、家用远红外烘手器 401

六、控温电熨斗 402

七、常用自动照明开关 402

八、助听器 403

第二节 传感器在厨具中的应用 403

一、温度传感器在加热器具中的应用 403

二、全自动洗碗机 403

三、微波炉 405

四、自动换气扇 405

五、自动抽油烟机 406

第三节 传感器在淋浴热水器中的应用 408

一、水箱式电热淋浴器 408

二、燃气直流式热水器 408

第四节 传感器在洗衣机中的应用 409

第五节 传感器在电冰箱中的应用 411

一、传感器在电冰箱中的作用 411

二、电冰箱中的温度传感器 412

第六节 传感器在家用吸尘器中的应用 416

第七节 传感器在室内空调器中的应用 417

第八节 传感器在照相机中的应用 417

一、半自动电子曝光照相机 417

二、“傻瓜”相机的电子快门 418

三、自动调光式闪光灯 419

第九节 传感器在彩色电视机中的应用 419

一、彩色电视机消磁 419

二、传感器在遥控器上的应用 421

三、压电元件在彩电上的应用 421

第十节 传感器在录像机中的应用 422

一、传感器在录像机中的作用 422

二、录像机中的传感器 422

第十一节 传感器在家庭安全方面的应用 424

一、家用有害气体报警器 424

二、可燃气体泄漏报警器 424

三、敲击防盗报警器 425

四、冲击防盗报警器 425

第十五章 传感器接口电路 427

第一节 传感器信号的处理方法及作用 427

一、传感器输出信号的特点 427

二、传感器信号的处理方法 427

第二节 传感器与检测电路的一般结构形式 428

第三节 阻抗匹配器 429

第四节 电桥电路 430

一、直流电桥 430

二、交流电桥 433

第五节 放大电路 434

一、反相放大器 435

二、同相放大器 435

三、差动放大器 435

四、电荷放大器 436

五、传感器与放大电路配接的示例 437

第六节 噪声的抑制 439

一、噪声产生的根源 439

二、噪声的抑制方法 440

第七节 传感器和微型计算机的连接 442

一、传感器与微型计算机结合的重要性 442

二、检测信号在输入微型计算机前的处理 443

三、A/D模数接口电路 445

四、采样保持电路及模拟多路转换器 447

五、电压-频率转换电路 448