传感技术与应用教程 第2版PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1传感技术的定义及作用 1

1.2传感技术的组成与分类 3

1.2.1传感技术的组成 3

1.2.2传感器的分类 3

1.3传感技术器件的特性参数及选择 5

1.3.1静态参数 5

1.3.2动态参数 6

1.3.3选择传感器应注意的事项 7

1.4传感技术器件的发展趋势 8

小结 9

习题 10

第2章 光电式传感技术 11

2.1光敏二极管 12

2.1.1光敏二极管的结构和工作原理 12

2.1.2光敏二极管的基本特性 12

2.1.3光敏二极管的型号参数 14

2.1.4光敏二极管的应用 15

2.2光敏三极管 16

2.2.1光敏三极管的结构和工作原理 16

2.2.2光敏三极管的基本特性 16

2.2.3光敏三极管的型号参数 18

2.2.4光敏三极管的应用 19

2.3光敏电阻 22

2.3.1光敏电阻的工作原理与结构 22

2.3.2光敏电阻的主要参数和基本特性 23

2.3.3常用光敏电阻的性能参数 24

2.3.4光敏电阻的应用 25

2.4光电池 27

2.4.1光电池的工作原理和结构 27

2.4.2光电池的基本特性 28

2.4.3光电池的型号参数 30

2.4.4光电池的应用 30

2.5高速光电二极管 32

2.5.1高速光电二极管的类型结构 32

2.5.2高速光电二极管的特性参数 33

2.6光电倍增管 34

2.6.1光电倍增管的结构 35

2.6.2光电倍增管的工作原理 35

2.6.3光电倍增管的主要参数 35

2.6.4光电倍增管的应用 36

2.7色敏光电传感器 37

2.7.1色敏光电传感器的基本工作原理 38

2.7.2色敏光电传感器的基本特征 38

2.7.3色敏光电传感器的应用 39

2.8光位置传感器 40

2.8.1光位置传感器的结构原理 40

2.8.2光位置传感器的主要用途 40

2.9红外光传感器 40

2.9.1红外辐射 40

2.9.2红外光传感器的工作原理与结构 41

2.9.3红外光传感器的应用 44

2.10光固态CCD图像传感器 46

2.10.1电荷耦合器件（CCD） 46

2.10.2MOS图像传感器 54

2.10.3CCD器件的应用 57

2.11光纤传感器 59

2.11.1光纤的传光原理 59

2.11.2光纤传感器的原理 60

2.11.3光纤传感器实例 63

2.12激光传感器 66

2.12.1激光产生的机理 66

2.12.2激光的特性 67

2.12.3激光器分类及其特性 68

2.12.4激光传感器的应用 68

2.13核辐射（光）传感器 70

2.13.1核辐射源——放射性同位素 70

2.13.2核辐射的物理特性 71

2.13.3核辐射传感器 73

2.13.4核辐射传感器的应用 74

2.14典型应用举例 74

2.14.1光电式传感器的模拟量检测 74

2.14.2光电式传感器的数字量检测 75

小结 79

习题 80

第3章 数字式传感技术 82

3.1光栅传感器 82

3.1.1光栅的结构和类型 82

3.1.2光栅传感器的工作原理 83

3.1.3细分技术 85

3.1.4光栅数显装置 87

3.1.5光栅传感器的应用 88

3.2磁栅传感器 89

3.2.1磁栅传感器的组成及类型 89

3.2.2磁栅传感器的工作原理 90

3.2.3磁栅数显装置 92

3.2.4磁栅传感器的应用 93

3.3接触式编码器 94

3.3.1接触式编码器的结构与工作原理 94

3.3.2接触式编码器提高精度的途径 96

3.3.3接触式编码器的优缺点 97

3.4光电式编码器 97

3.4.1光电式编码器的结构和工作原理 97

3.4.2提高分辨率的方法——插值法 98

3.4.3光电式编码器的主要技术指标 99

3.4.4光电式编码器的优缺点 99

3.5电磁式编码器 99

3.5.1电磁式编码器的结构和工作原理 99

3.5.2电磁式编码器的优缺点 100

3.6脉冲盘式数字传感器 100

3.6.1脉冲盘式数字传感器的结构与工作原理 100

3.6.2旋转方向的判别 100

3.6.3脉冲盘式数字传感器的优缺点 101

3.7RC振荡器式频率传感器 101

3.7.1RC振荡器式频率传感器的工作原理 102

3.7.2RC振荡器式频率传感器的基本测量方法 102

3.7.3RC振荡器式频率传感器的使用测量注意事项 102

3.8弹性体频率式传感器 103

3.8.1弹性体频率式传感器的工作原理 103

3.8.2弹性体频率式传感器的结构 104

3.8.3弹性体频率式传感器的激励电路 104

3.8.4弹性体频率式传感器的输入-输出特性 105

3.9直线式感应同步器 106

3.9.1直线式感应同步器的类型 106

3.9.2直线式感应同步器的结构 106

3.9.3直线式感应同步器的工作原理 107

3.9.4直线式感应同步器的数显装置 108

3.9.5直线式感应同步器和数显表的型号及参数 110

3.9.6直线式感应同步器的安装使用注意事项 111

3.10旋转式感应同步器 112

3.10.1旋转式感应同步器的结构 112

3.10.2旋转式感应同步器的特性参数 113

3.11旋转变压器 114

3.11.1旋转变压器的结构 114

3.11.2旋转变压器的工作原理 115

3.11.3旋转变压器的主要参数 117

3.11.4旋转变压器的应用 117

3.12典型应用举例 118

3.12.1位置检测 118

3.12.2转速测量 119

3.12.3机床闭环控制 120

3.12.4定位控制 120

3.12.5随动控制 121

小结 121

习题 122

第4章 热电式传感技术 123

4.1热敏电阻 123

4.1.1热敏电阻的结构形式 123

4.1.2热敏电阻的温度特性 124

4.1.3热敏电阻输出特性的线性化处理 125

4.1.4热敏电阻的应用 128

4.2热电开关 128

4.2.1双金属片式热电开关 128

4.2.2陶铁磁体式热电开关 130

4.2.3热电开关的应用 131

4.3铂电阻 133

4.3.1铂电阻与温度的关系 133

4.3.2铂电阻体结构 133

4.3.3铂电阻分度特性表 134

4.4铜电阻 135

4.4.1铜电阻与温度的关系 135

4.4.2铜电阻体结构 135

4.4.3铜电阻分度特性表 135

4.4.4铜电阻的缺点 135

4.5热电偶 136

4.5.1热电偶的基本工作原理 136

4.5.2热电偶的基本定律 136

4.5.3热电偶的结构 138

4.5.4热电偶冷端的温度补偿 139

4.6温敏二极管 141

4.6.1温敏二极管工作原理 141

4.6.2温敏二极管的基本特性——（UF-T）关系 142

4.7温敏三极管 142

4.7.1温敏三极管的基本原理 142

4.7.2温敏三极管测温的基本电路 142

4.8温敏晶闸管（可控硅） 143

4.8.1温敏晶闸管的工作原理 143

4.8.2温敏晶闸管的温度特性 144

4.8.3温敏晶闸管的开关温度控制 145

4.8.4温敏晶闸管（可控硅）的应用 146

4.9集成温度传感器 147

4.9.1电压型集成温度传感器 147

4.9.2电流型集成温度传感器（AD590） 148

4.10新型及特种温度传感器 151

4.10.1热辐射温度传感器 151

4.10.2热敏电容 153

4.10.3石英温度计 154

4.10.4表面波温度传感器 154

4.10.5超声波温度传感器 154

4.10.6谐振式温度计 154

4.10.7音叉式水晶温度传感器 155

4.10.8光纤温度传感器 155

4.11典型应用举例 157

4.11.1温度检测及指示 157

4.11.2温度补偿电路 157

4.11.3过热保护 158

4.11.4自动延时电路 159

4.11.5控温电路 159

4.11.6降温报警器 161

4.11.7温度控制器 161

4.11.8摄氏温度计 162

4.11.9温差测量 162

小结 163

习题 165

第5章 R、L、C传感技术 166

5.1电阻式传感器 166

5.1.1电位器式传感器 166

5.1.2电阻应变式传感器 168

5.1.3电阻式传感器的应用 170

5.2电感式传感器 172

5.2.1自感型电感式传感器 172

5.2.2互感型-差动变压器式电感传感器 175

5.2.3电感传感器的应用 177

5.3电容式传感器 178

5.3.1电容式传感器工作原理 178

5.3.2电容式传感器的结构类型 178

5.3.3电容式传感器的优缺点及一些特殊问题 180

5.3.4电容式传感器的应用 183

5.4典型应用举例 184

5.4.1罐内液重测量 184

5.4.2料位测量 185

5.4.3高频反射式涡流厚度测量 186

5.4.4电容测厚仪 187

5.4.5电子皮带秤 188

小结 189

习题 190

第6章 压电磁敏传感技术 191

6.1压电式传感器 191

6.1.1压电式传感器的工作原理 191

6.1.2压电材料及压电元件的结构 193

6.1.3压电式传感器的测量电路 195

6.1.4压电式传感器的应用 197

6.2磁敏电阻 198

6.2.1磁阻效应 198

6.2.2磁敏电阻的结构 199

6.2.3磁敏电阻的应用 200

6.3磁敏二极管 201

6.3.1磁敏二极管的结构 202

6.3.2磁敏二极管的工作原理 202

6.3.3磁敏二极管的主要特性 203

6.3.4磁敏二极管的应用 206

6.4磁敏三极管 208

6.4.1磁敏三极管的结构 208

6.4.2磁敏三极管的工作原理 208

6.4.3磁敏三极管的主要特性 209

6.4.4磁敏三极管的应用 210

6.5霍尔传感器 210

6.5.1霍尔效应及霍尔元件 210

6.5.2霍尔式传感器的应用 216

6.6典型应用举例 218

6.6.1位移检测 218

6.6.2转速检测 218

6.6.3钢绳断裂（丝）检测 218

6.6.4功率测量 219

6.6.5霍尔无损探伤 219

6.6.6霍尔开关带载电路 220

6.6.7霍尔计数装置 220

6.6.8霍尔汽车点火器 221

6.6.9霍尔线性集成传感器测磁感强度 222

小结 222

习题 223

第7章 声、气、湿敏传感技术 224

7.1声／超声波传感器 224

7.1.1声／超声波及其物理性质 224

7.1.2声敏传感器 225

7.1.3超声波传感器 230

7.2气敏传感器 236

7.2.1电阻型半导体气敏材料的导电机理 236

7.2.2电阻型半导体气敏传感器的结构 237

7.2.3气敏器件的基本特性 239

7.2.4非电阻型气敏器件 240

7.2.5气敏传感器的主要参数与特性 242

7.2.6气敏传感器的应用 243

7.3湿敏传感器 246

7.3.1氯化锂湿敏电阻 246

7.3.2半导体陶瓷湿敏电阻 246

7.3.3湿敏传感器的应用 248

7.4典型应用举例 251

7.4.1超声波探伤 251

7.4.2烟雾报警器电路 252

7.4.3酒精测试仪 253

7.4.4酒精检测报警器 254

7.4.5直读式湿度计 254

7.4.6浴室镜面水汽清除器 255

7.4.7土壤缺水告知器 256

7.4.8电容式谷物水分测量仪 256

小结 258

习题 258

第8章 生物传感技术 259

8.1生物分子传感器 259

8.1.1生物分子传感器的定义 259

8.1.2生物分子传感器的基本结构 259

8.1.3生物分子传感器的工作原理及类型 260

8.2酶传感器 262

8.2.1葡萄糖传感器 263

8.2.2氨基酸传感器 264

8.2.3乙醇传感器 264

8.2.4尿素传感器 265

8.2.5青霉素传感器 265

8.3微生物传感器 265

8.3.1电流型微生物传感器 267

8.3.2电位型微生物传感器 268

8.4免疫传感器 269

8.4.1免疫传感器的结构 269

8.4.2免疫传感器的分类和测定原理 272

8.4.3免疫传感器应用实例 274

8.5生物电子学传感器 277

8.5.1酶场效应晶体管的结构与工作原理 277

8.5.2免疫场效应晶体管的结构与工作原理 278

8.6仿生传感器 279

8.6.1视觉传感器 279

8.6.2听觉传感器 282

8.6.3接触觉传感器 282

8.6.4压觉传感器 283

8.6.5接近觉传感器 286

8.6.6力觉传感器 287

8.6.7滑觉传感器 287

8.7典型应用举例 288

8.7.1微生物传感器在甲烷测定中的应用 288

8.7.2微生物传感器在抗生素测量中的应用 289

小结 291

习题 292

第9章 超导、智能传感技术 293

9.1超导传感器 293

9.1.1超导效应 293

9.1.2SCQID超导传感器的工作原理 294

9.1.3几种超导传感器件的结构 294

9.1.4超导传感器 295

9.1.5SCQID测量系统 298

9.2智能传感器 300

9.2.1智能传感器的定义及其功能 300

9.2.2传感器智能化的技术途径 301

9.2.3智能传感器举例 303

9.2.4智能传感器的发展前景 304

9.3典型应用举例 306

9.3.1ST-3000系列智能压力传感器 306

9.3.2EJA差压变送器 306

9.3.3利用通用接口（USIC）构成的智能温度压力传感器 307

9.3.4人工神经网络智能传感器 309

9.3.5其他智能传感器 310

小结 311

习题 311

第10章 传感器件的特性评价与信号处理 312

10.1传感器的静态特性 312

10.1.1线性度 312

10.1.2灵敏度 314

10.1.3迟滞和重复性 314

10.1.4稳定性和零漂 314

10.2传感器的动态特性 315

10.2.1频率响应特性 316

10.2.2阶跃响应特性 318

10.2.3动态特性的评价 319

10.3传感器的误差及信噪比 320

10.3.1传感器噪声及减小措施 320

10.3.2传感器的误差 321

10.3.3传感器的信噪比 322

10.3.4传感器低噪声化方法 323

10.4传感器信号处理 324

小结 325

习题 325

参考文献 326