传感器与压电器件 信息装备的特种元件PDF电子书下载

第一篇 传感器 2

第一章 智能机器与人 2

1.1 机器人 2

1.2 电脑 4

1.3 电五官 4

1.4 脑与五官的配合，才华横溢 7

1.4.1 对科学技术的影响 7

1.4.2 对经济发展的贡献 7

1.4.3 家庭自诊断可能吗 8

1.4.4 高技术武器中的传感器 9

第二章 视觉类传感器 13

2.1 人的视觉 13

2.2 光传感器的分类 14

2.3 光传感器的工作原理 15

2.3.1 光敏电阻器的工作原理 15

2.3.2 光电池的工作原理 15

2.3.3 光电二极管的工作原理 16

2.3.4 光电三极管的工作原理 16

2.3.5 光电位元件的工作原理 17

2.3.6 色敏器件的工作原理 18

2.3.7 CCD图像传感器的工作原理 19

2.3.8 自扫描光电二极管阵列的工作原理 20

2.4 光传感器的特性 21

2.4.1 光照特性 21

2.4.2 光谱特性 22

2.4.3 伏安特性 22

2.4.4 频率特性 24

2.4.6 稳定性及寿命 25

2.4.7 光电流和暗电流 25

2.4.5 温度特性 25

2.5 光传感器的结构与工艺 26

2.5.1 光敏电阻器 26

2.5.2 光电池及光电二极管 27

2.5.3 光电二极管 27

2.5.4 光电位器件 28

2.6 光传感器的进展 29

2.7 光传感器选用要点 29

2.7.1 光敏电阻器的选用 30

2.7.2 光电池的选用 30

2.7.4 光电位器件的选用 31

2.7.3 光电二极管、三极管的选用 31

3.1 人的听觉 33

3.2 声传感器的工作原理 33

3.2.1 压电式传感器 33

第三章 听觉类传感器 33

3.2.2 电磁式传感器 34

3.2.3 静电式传感器 34

3.3 压电式传感器的结构 35

3.3.1 超高频压电式传感器 35

3.3.4 探针型压电式传感器 36

3.3.2 夹心型压电式传感器 36

3.3.3 表面波压电式传感器 36

3.4 声传感器的应用 37

3.4.1 机械应力的测量 37

3.4.2 厚度的测量 38

3.4.3 多晶材料中晶粒大小的测量 38

3.4.4 物位识别 38

3.4.5 流体粘性及流量的测量 39

3.4.6 医学诊断方面的应用 40

第四章 嗅觉类传感器 42

4.1 人的嗅觉 43

4.2 气体传感器工作的原理及特性 44

4.2.1 半导体型气体传感器 44

4.2.2 固体电解质式气体传感器 50

4.2.3 接触燃烧式气体传感器 50

4.2.4 电化学式气体传感器 51

4.2.5 集成型气体传感器 51

4.3 气体传感器结构及工艺 52

4.3.1 半导体型气体传感器 52

4.3.4 电化学式气体传感器 53

4.3.2 固体电解质式气体传感器 53

4.3.3 接触燃烧式气体传感器 53

4.4 气体传感器的应用 56

第五章 味觉相关的传感器 58

5.1 人的味觉 58

5.2 离子传感器及其分类 58

5.3 离子传感器的工作原理及特性 59

5.3.1 离子选择电极 59

5.3.2 离子选择场效应晶体管 61

5.4 生物传感器及其分类 62

5.5 分子识别功能及信号转换 63

5.6 生物物质的固定化技术 64

5.7 生物传感器的工作原理及结构 64

5.7.1 酶传感器 64

5.7.2 葡萄糖传感器 65

5.7.3 微生物传感器 66

5.7.5 半导体生物传感器 67

5.7.6 多功能生物传感器 67

5.7.4 免疫传感器 67

第六章 触觉与温觉传感器 69

6.1 人的皮肤感觉 69

6.2 力学量传感器的分类 69

6.3 力学量传感器的工作原理及特性 71

6.3.1 力学量传感器的特性参数 71

6.3.2 力学量传感器的工作原理 72

6.4 力学量传感器的结构与工艺 75

6.4.1 应变计的结构及工艺 75

6.4.2 压阻式力敏元件及传感器的结构和工艺 76

6.4.4 压电式力敏元件及传感器的结构和工艺 77

6.4.3 电容式力敏元件及传感器的结构和工艺 77

6.5 力学量传感器的扩展 78

6.5.1 荷重传感器 78

6.5.2 扭矩传感器 78

6.5.3 位移传感器 79

6.5.4 流量传感器 79

6.5.5 微传感器 79

6.6 力敏元件及传感器的选用原则 80

6.6.1 按性能指标要求选用 80

6.6.2 按使用环境要求选用 81

6.6.3 按测量对象要求选用 82

6.7 温度传感器的分类 83

6.8 温度传感器的工作原理及特性 83

6.8.1 热电偶 83

6.8.2 金属热敏电阻器 86

6.8.3 陶瓷热敏电阻器 86

6.8.4 温敏晶体管 88

6.8.5 集成温度传感器 88

6.9 热敏元件及传感器的制备技术 89

6.9.1 厚膜铂电阻结构及工艺 89

6.9.3 PTC、NTC热敏电阻器的制备 90

6.9.2 铂膜温度传感器的结构及工艺 90

6.10.1 热敏元件的选用 91

6.10 温度传感器的选用原则 91

6.10.2 温度变送器的选用 92

第七章 超越人感觉的传感器 94

7.1 湿度传感器及其分类 94

7.2 湿敏元件及传感器的工作原理及特性 95

7.2.1 陶瓷型湿度传感器 95

7.2.2 有机高分子湿度传感器 96

7.2.3 半导体型湿度传感器 97

7.2.4 电解质型湿度传感器 97

7.3 湿敏元件及传感器的结构和工艺 98

7.3.1 陶瓷型湿度传感器 98

7.3.2 有机高分子湿度传感器 100

7.3.3 半导体型湿度传感器 100

7.4 湿度传感器的选用 100

7.4.4 在低成本控制系统中的选用 101

7.4.3 在低功耗电路中的选用 101

7.5 磁敏元件及传感器的分类 101

7.4.2 在恶劣环境中的选用 101

7.4.1 在湿度测量中的选用 101

7.6 磁传感器的工作原理及特性 102

7.6.1 霍尔元件 102

7.6.2 磁阻元件 104

7.6.3 磁敏二极管 104

7.6.4 磁敏三极管 105

7.6.5 约瑟夫逊器件 107

7.7 磁传感器的结构和工艺 107

7.8.2 电流测量 109

7.8.1 磁场测量 109

7.8 磁传感器的选用 109

7.8.3 转速和脉冲的测量 110

7.8.4 位置和位移的测量 110

7.8.5 信号的运算和测量 110

7.8.6 拉力和压力的测量 111

7.8.7 特殊磁敏元件的选用 111

第八章 传感器中的新秀 112

8.1 光纤传感器及其分类 112

8.2 光纤传感元件 113

8.2.1 光导纤维 113

8.2.2 光源 114

8.2.3 光电探测器 115

8.3 光纤元件间的连接 115

8.3.1 光纤的接头 115

8.3.2 光纤耦合器 115

8.4 常用的光纤传感器 116

8.4.1 光纤压力传感器 117

8.4.2 光纤温度传感器 117

8.4.3 光纤电流传感器 118

8.4.4 光纤血流传感器 119

第九章 微型计算机与传感技术 121

9.1 用软件进行误差补偿 121

9.2 多元函数的处理功能 124

9.3 自校正与自诊断功能 124

9.4 模糊控制 125

第十章 传感器在军事上的应用 127

10.1 传感器在航天、航空中的应用 128

10.1.1 多传感器联合系统 130

10.1.3 为提高测量性能而采用多个传感器 132

10.1.2 高性能仪表系统 132

10.2 传感器在火控系统中的应用 134

10.2.1 火控系统传感器的类别及其重点产品 134

10.2.2 火控系统对传感器的技术要求 134

10.2.3 坦克火控系统 138

10.3 传感器在军用智能机器人中的应用 141

10.3.1 机器人传感器的分类 143

10.3.2 视觉传感器 144

10.3.3 触觉传感器 145

11.1 概述 155

11.1.1 SAW技术的发展概况 155

第二篇 声表面波、声体波及声光器件 155

第十一章 声表面波器件 155

11.1.2 SAW技术的特点 156

11.1.3 SAW技术的应用 157

11.2 叉指换能器 158

11.2.1 IDT的工作原理和基本特性 158

11.2.2 IDT的脉冲响应模型 159

11.2.4 IDT的谐波激励 161

11.2.5 IDT的加权 161

11.2.3 IDT的散射和传输特性 161

11.2.6 IDT的二阶效应 162

11.3 SAW带通滤波器和滤波器组 165

11.3.1 SAW带通滤波器的结构及工作原理 165

11.3.2 对称通带SAW滤波器 166

11.3.3 非对称通带SAW滤波器 168

11.3.4 SAW窄带滤波器 168

11.3.5 低损耗滤波器 170

11.4.1 延迟线的带宽和插入损耗 171

11.4 SAW延迟线 171

11.3.6 滤波器组 171

11.4.2 延迟线的三次渡越抑制 172

11.4.3 延迟线的温度稳定性 173

11.4.4 SAW长延迟线 174

11.4.5 SAW延迟线的应用 174

11.5 SAW振荡器 175

11.5.1 模式控制 175

11.5.2 SAW振荡器的频率稳定性 176

11.5.3 振荡器的调谐和调频能力 177

11.6.1 相位编码发生器 178

11.6 SAW相位编码抽头延迟线 178

11.6.2 相位编码相关器 179

11.6.3 SAW抽头延迟线的应用 180

11.7 SAW色散延迟线 183

11.7.1 SAW色散延迟线的工作原理 183

11.7.2 色散延迟线的结构类型 185

11.7.3 色散IDT的设计 186

11.7.4 SAW色散延迟线的应用 187

11.8.1 SAW卷积器的基本原理 189

11.8 SAW卷积器 189

11.8.2 SAW卷积器的效率 190

11.8.3 几种典型的SAW卷积器 191

11.9 声电荷转移器件 193

11.9.1 ACT的原理和结构 194

11.9.2 ACT的主要功能 194

11.9.3 ACT应用 196

11.10 SAW技术展望 199

参考文献 200

12.1.1 声体波器件的分类与组成 201

12.1.2 BAW器件的应用简介 201

12.1 概述 201

第十二章 声体波器件 201

12.1.3 BAW器件的发展对军事工程的影响 202

12.2 BAW微波延迟线 202

12.2.1 工作原理与性能 202

12.2.2 微波BAW的激励 204

12.2.3 BAW延迟线的构造与基本性能分析 207

12.2.4 声体波延迟线的制备简述 211

12.2.5 BAW微波延迟线的应用 214

12.3 薄膜BAW谐振器和滤波器 216

12.3.1 薄膜BAW谐振器 216

12.3.2 集成滤波器放大器 217

12.4 高次谐波BAW谐振器(HBAR) 219

12.4.1 HBAR结构与性能 219

12.4.2 HBAR的测量与应用 220

参考文献 223

第十三章 声光器件 225

13.1.1 调制光束强度的声光器件 226

13.1.2 改变光束方向的声光器件 226

13.1 声光器件的分类 226

13.1.3 引起光束移频的声光器件 227

13.1.4 选择光束波长的声光器件 227

13.2 声光器件的原理 227

13.2.1 声光调制器的原理 227

13.2.2 声光偏转器的原理 228

13.2.3 声光移频器的原理 229

13.2.4 声光可调谐滤光器的原理 229

13.3 声光器件的结构 229

13.4 声光器件的特性 230

13.4.1 声光调制器的特性 230

13.3.2 声光互作用介质 230

13.3.1 压电换能器 230

13.4.2 声光偏转器的特性 232

13.4.3 声光移频器的特性 233

13.4.4 声光可调谐滤光器的特性 233

13.5 声光器件的应用 234

13.5.1 声光调Q 235

13.5.2 声光锁模 236

13.5.3 声光频谱分析 237

13.5.4 声光光谱分析 237

13.5.5 声光相关和卷积 238

13.6.1 表面波声光器件的原理和特性 239

13.6 表面波声光器件 239

13.6.2 表面波声光器件及其应用 240

13.7 光纤声光器件 242

13.7.1 光纤声光器件的原理和特性 242

13.7.2 几种光纤声光器件 243

第三篇 振动惯性器件 245

第十四章 振动惯性器件 245

14.1 概论 245

14.1.2 振动惯性器件的特点 246

14.1.1 振动惯性器件发展简史 246

14.1.3 振动惯性器件的分类 247

14.2 振动陀螺 247

14.2.1 概述 247

14.2.2 音叉振动陀螺 249

14.2.3 压电振动陀螺 252

14.2.4 驻声波振动陀螺 254

14.2.5 半球谐振陀螺 256

14.2.6 振动陀螺的应用 259

14.3.1 概述 262

14.3 线加速度计 262

14.3.2 线加速度计的种类 263

14.3.3 振梁式石英线加速度计 263

14.3.4 石英挠性加速度计 268

14.3.5 线加速度计的应用 269

14.4 新一代振动惯性器件--微机械惯性器件 270

14.4.1 概述 270

14.4.2 微机械加速度计 270

14.4.3 微机械振动陀螺 275

14.4.4 多功能加速度计陀螺 279

14.4.5 微型惯性测量组合 280

14.4.6 微机械惯性器件的加工技术 281

14.4.7 微机械惯性器件的应用 283

14.5 用振动惯性器件构成惯性系统 283

14.5.1 从陆地导航技术的发展谈起 283

14.5.2 CFN型自动指北仪 285

14.5.3 压电陀螺GPS惯性组合陆地导航仪 286

14.5.4 钻井测斜仪 288

14.6 振动惯性器件的发展前景 289

14.6.1 惯性器件的国外发展现状 289

14.6.2 振动惯性器件的技术发展方向 290