传感技术与应用PDF电子书下载

绪论 1

0．1传感技术的地位 1

0．2传感技术的作用 2

0．3传感技术的特点 3

0．4传感技术的发展趋势 4

第1章 电测的基本知识 6

1．1电子测量 6

1．2测量方法 7

1．3测量误差 8

有关误差的基本知识 8

误差的表示方法 8

误差的分类 9

误差的来源 10

1．4电测技术中的干扰及抑制措施 10

干扰的类型及防护 10

噪声源与噪声的耦合方式 12

抑制干扰的措施 16

复习思考题 19

第2章 传感技术的基本概念与特性 20

2．1传感技术的定义 20

2．2传感器的组成 21

2．3传感器的分类与要求 21

2．4传感技术的基本定律 23

2．5新型敏感材料 24

2．6传感器的静态特性 25

2．7传感器的动态特性 28

传感器的阶跃响应特性 29

传感器的频率响应特性 29

传感器典型环节的动态响应 30

2．8传感器无失真测试条件 33

复习思考题 34

第3章 电阻传感器 35

3．1电位器式传感器 35

线绕电位器的结构和工作原理 35

线绕电位器式传感器的阶梯特性、阶梯误差及分辨率 36

电位器的负载特性与负载误差 38

非线绕电位器式传感器 40

3．2金属应变式传感器 41

应变效应 41

金属电阻应变片的结构与工作原理 41

金属电阻应变片的静态特性 44

金属电阻应变片的测量电路 45

金属电阻应变片的温度误差及其补偿 51

3．3压阻式传感器 55

压阻效应 55

半导体应变片的工作原理 55

半导体应变片的主要特性 56

半导体应变片的温度补偿方法 58

3．4电阻式传感器的应用 59

电阻应变仪 59

电位器式压力传感器 59

金属电阻应变式传感器 60

复习思考题 64

第4章 电容传感器 65

4．1电容传感器的工作原理、类型和特点 65

电容传感器的工作原理和特点 65

变极距型电容传感器 66

变面积型电容传感器 69

变介质型电容传感器 71

4．2电容传感器的等效电路 75

4．3电容传感器的测量电路 76

调频电路 76

谐振电路 77

脉冲电路 77

运算放大器电路 78

一般交流电桥电路 78

紧耦合电桥电路 79

变压器电桥电路 80

二极管双T交流电桥电路 81

脉冲调宽电路 82

4．4引起电容传感器测量误差的因素及改进措施 84

温度对电容器结构尺寸的影响 84

电容电场边缘效应的影响 85

寄生电容与分布电容的影响 86

外界干扰的影响 87

温度对介质的介电常数的影响 88

漏电阻的影响 88

4．5电容传感器的应用 88

电容法测泥料水分 88

电容测厚传感器在板材轧制中的应用 89

电容式液位计 90

电容式料位计 91

电容式压力传感器 92

电容式振动、位移测量仪 93

电容式荷重传感器 93

复习思考题 94

第5章 电感传感器 95

5．1自感式传感器 95

自感式传感器的结构与工作原理 95

电感传感器的等效电路及并联电容C的影响 96

变气隙厚度式自感传感器 97

差动式变气隙厚度自感传感器 98

变气隙面积式自感传感器 99

自感式传感器的测量电路 100

影响自感传感器精度的因素及改进措施 103

5．2互感式传感器 105

互感式传感器的结构与工作原理 105

互感式传感器等效电路 106

互感式传感器测量电路 109

5．3电涡流式传感器 111

电涡流传感器的基本结构与工作原理 112

电涡流的形成范围 112

电涡流传感器的等效电路与阻抗特性 113

电涡流传感器的测量电路 115

低频透射式电涡流传感器 117

5．4压磁式传感器 118

压磁效应 118

压磁传感器的工作原理 118

压磁式测力传感器的结构 119

压磁传感器的特性 120

压磁传感器的测量电路 121

5．5电感式传感器的应用 122

自感式传感器的应用 122

差动变压器的应用 122

电涡流传感器的应用 124

压磁传感器的应用 127

复习思考题 128

第6章 压电传感器 129

6．1压电效应与压电材料 129

压电效应 129

压电材料 130

石英晶体的压电特性 132

压电陶瓷的压电特性 134

6．2压电传感器的等效电路和测量电路 135

压电晶片的连接方式 135

压电传感器的等效电路 136

压电传感器的测量电路 137

6．3压电传感器的应用 140

压电式测力传感器 140

测表面粗糙度 141

压电引爆 141

煤气灶电子点火装置 141

复习思考题 142

第7章 磁电传感器 143

7．1磁电感应式传感器 143

磁电感应式传感器的工作原理 143

磁电感应式传感器的结构及要求 144

7．2霍尔传感器 145

霍尔效应和工作原理 145

霍尔元件的主要技术参数及类型 147

霍尔元件的连接方式和输出电路 149

7．3磁敏电阻器 150

磁阻效应 150

磁敏电阻器的分类、结构及工作原理 150

7．4磁敏二极管和磁敏三极管 152

磁敏二极管 152

磁敏三极管 154

7．5磁电传感器的应用 156

霍尔传感器的应用 156

磁敏电阻的应用 160

磁敏二极管漏磁探伤仪 161

磁敏三极管电位器 161

复习思考题 162

第8章 热电传感器 163

8．1热电偶传感器 163

热电效应 163

热电偶的工作原理 165

热电势性质与热电偶的基本定律 167

热电偶的结构、种类和特点 169

热电偶测温原理 173

热电偶实用测量电路 173

热电偶冷端温度误差及其补偿 176

8．2热电阻传感器 179

热电阻材料的特点 179

电阻与温度的关系 179

常用热电阻 180

热电阻的测温电路 182

使用热电阻时应注意的事项 183

8．3热敏电阻传感器 183

热敏电阻的工作原理 183

热敏电阻的结构形式与基本类型 184

热敏电阻的主要参数与特性 186

热敏电阻输出特性的线性化处理 188

8．4 PN结温度传感器 190

温敏二极管 190

温敏三极管 192

温控晶闸管 193

8．5热释电红外传感器 193

热释电效应 194

热释电红外传感器 194

热释电红外探测模块 196

8．6热电传感器的应用 197

复习思考题 200

第9章 光电传感器 201

9．1光源 201

光的特性 201

常用光源及特性 202

9．2光电效应 205

9．3外光电效应及器件 205

外光电效应 205

光电管 207

光电倍增管 208

9．4光电导效应及器件 210

光电导效应 210

光敏电阻 211

光敏二极管 214

光敏三极管 215

光敏晶闸管 217

光敏集成器件 218

9．5光生伏特效应及器件 218

光生伏特效应 218

光电池 219

9．6新型光电传感器 222

PIN结光电二极管 222

雪崩式光电二极管（APD） 222

色敏光电传感器 223

光电位置传感器 224

9．7光图像传感器 227

电荷耦合器件（CCD） 227

CCD图像传感器 229

9．8光电码盘 230

9．9光电传感器的应用 232

光电传感器应用的几种基本形式 232

烟尘浊度监测仪 233

光电转速传感器 234

光电池在路灯控制器中的应用 235

光电传感器在输液监测中的应用 235

声控光敏延时开关电路 237

条形码扫描笔 237

复习思考题 238

第10章 光栅传感器 239

10．1光栅基础知识 239

光栅分类及结构 239

莫尔条纹原理与特点 240

10．2光栅传感器的工作原理 241

光电转换原理 241

莫尔条纹测量位移原理 242

辨向原理 242

10．3莫尔条纹细分技术 243

细分方法 243

直接细分 243

电位器桥细分 244

10．4光栅传感器的误差 246

10．5常见光学系统 247

直接接收式光学系统 247

分光式光学系统 248

10．6光栅传感器的设计要点 250

照明系统 250

光栅副 251

光电接收元件 252

复习思考题 252

第11章 光纤传感器 253

11．1光纤的基本知识 253

什么是光纤 253

光纤的结构 253

光纤的种类 254

光纤的传光原理 255

光纤的主要参数 257

11．2光纤传感器的基本原理、分类及结构 259

光纤传感器的基本原理 259

光纤传感器分类 259

光纤传感器的特点 263

光纤传感器的结构 264

11．3光纤传感器的应用 266

光纤传感器的应用特点 266

光纤传感器的构成、工作原理与检测方法 267

11．4功能型光纤传感器举例 268

相位调制型光纤传感器 268

光强调制型光纤传感器 269

偏振态调制型光纤传感器 270

光纤磁场传感器 271

11．5非功能型光纤传感器 272

传输光强调制型光纤传感器 272

反射光强调制型光纤传感器 273

频率调制型光纤传感器 274

光纤液位传感器 275

光纤位移传感器 276

光纤温度传感器 276

复习思考题 277

第12章 辐射传感器 278

12．1红外线光电传感器 278

红外光的特点 278

光电红外传感器 278

红外检测的物理基础 279

红外辐射检测技术的应用 280

12．2紫外线光电传感器 283

12．3激光传感器 284

激光的形成 284

激光的特性 285

常用激光器及其特点 285

激光检测技术的应用 285

12．4超声波传感器 287

超声波的传播速度 287

超声波的物理性质 289

超声波传感器 290

超声波检测技术的应用 291

12．5微波传感器 299

微波的基础知识 299

微波传感器 299

微波传感器的应用 300

12．6核辐射传感器 303

核辐射传感器的物理基础 304

核辐射传感器 306

核辐射传感器的应用 308

复习思考题 309

第13章 化学传感器 310

13．1离子敏传感器 310

MOSFET场效应管的结构与特性 310

离子敏传感器的结构与工作原理 311

ISFET的特点和参数 313

ISFET的应用 315

13．2半导体气敏传感器 315

半导体气敏传感器的分类 315

半导体气敏传感器的工作原理 316

半导体气敏传感器的结构及特性 317

接触燃烧式气敏传感器 320

电化学式气敏传感器 320

红外线气敏传感器 321

固体电解质氧气传感器 322

电阻式气敏传感器 322

氢敏MOS场效应管 323

气敏二极管 326

气敏传感器的应用 326

13．3湿敏传感器 329

湿度与湿敏传感器的分类 329

水分子亲和力型湿敏传感器 330

非水分子亲和力型湿敏传感器 338

湿敏传感器的应用 340

13．4电化学传感器 344

复习思考题 345

第14章 生物传感器 346

14．1生物传感器的基本结构与工作原理 346

14．2酶传感器 349

酶传感器的结构 349

酶传感器的分类 350

酶传感器的应用 350

14．3微生物传感器 351

微生物传感器的特点 352

微生物传感器的结构与分类 353

微生物传感器的基本工作原理 353

微生物传感器的应用 354

14．4免疫传感器 355

免疫传感器的结构 355

免疫传感器的分类 356

免疫传感器的应用 356

复习思考题 357

第15章 集成传感器 358

15．1压阻式集成压力传感器 358

固态压阻式压力传感器1431 358

MPX系列无温度补偿型硅压阻式压力传感器 359

具有温度补偿的硅压阻式压力传感器 363

具有温度补偿、校正和放大处理电路的硅压阻式压力传感器 366

15．2压电式集成压力传感器HS20 368

15．3霍尔集成传感器 369

霍尔开关集成传感器 369

线性霍尔集成传感器 371

15．4集成磁阻传感器 373

磁阻传感元件结构 373

HMC1001、HMC1002型一维、两维磁阻传感器集成电路 374

15．5集成温度传感器 374

电压输出型集成电路温度传感器 375

电流输出型集成电路温度传感器 379

复习思考题 383

第16章 智能温度传感器 384

16．1智能传感器 384

智能传感器 384

智能温度传感器简介 384

16．2智能温度传感器（DS18B20）的工作原理 385

DS18B20的性能特点 386

DS18B20的内部结构 386

DS18B20的工作原理 387

16．3智能温度传感器（DS18 B20）应用实例 388

DS18B20与微处理器的接口技术 388

由DS18B20构成的智能温度测量装置 391

复习思考题 392

附录 393

附表8-1 铂铑10-铂热电偶的分度表 393

附表8-2 镍铬-镍硅（镍铬-镍铝）热电偶分度表 397

附表8-3 WZB铂热电阻分度特性表 401

附表8-4 铜热电阻分度特性表 403

参考文献 404