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第1章 传感器技术基础 1

1.1 传感器的初步认识 1

1.2 传感器的定义、组成及分类 1

1.2.1 传感器的定义 1

1.2.2 传感器的组成 2

1.2.3 传感器的分类 2

1.3 传感器的应用领域 3

1.4 传感器的发展趋势 3

1.4.1 传感器需求的新动向 3

1.4.2 传感器技术的发展趋势 4

1.5 传感器的命名和代号 4

1.5.1 传感器的命名 4

1.5.2 传感器的代号 5

1.6 传感器的特性 7

1.6.1 传感器的静态特性 7

1.6.2 传感器的动态特性 9

1.6.3 改善传感器性能的技术途径 9

1.7 传感器的标定 10

1.7.1 传感器的静态标定 11

1.7.2 传感器的动态标定 11

习题 12

第2章 电阻式传感器 13

2.1 电阻应变式传感器 13

2.1.1 电阻应变片的结构和材料 13

2.1.2 电阻应变片的工作原理 14

2.1.3 电阻应变片的工作特性及参数 15

2.1.4 电阻应变片的测量转换电路 16

2.1.5 电阻应变片的温度误差及其补偿方法 19

2.1.6 电阻应变片的应用 20

2.2 压阻式传感器 23

2.2.1 基本工作原理 23

2.2.2 类型与特点 23

2.2.3 压阻式传感器的应用 23

2.3 热电阻传感器 24

2.3.1 热电阻 24

2.3.2 热敏电阻 27

2.4 电位器式传感器 28

2.4.1 电位器的概念和分类 28

2.4.2 电位器的空载特性 29

2.4.3 电位器的负载特性 29

2.5 电阻式传感器的应用实例 30

2.5.1 应变式力传感器在乳粉包装称重系统中的应用 30

2.5.2 热电阻在干式变压器温度控制仪中的应用 31

2.5.3 电位器式传感器在电动阀门控制器中的应用 31

习题 32

第3章 电容式传感器 33

3.1 电容式传感器的工作原理 33

3.1.1 变面积式电容传感器 33

3.1.2 变间隙式电容传感器 35

3.1.3 变介电常数式电容传感器 35

3.2 电容式传感器的测量电路 37

3.2.1 电容式传感器的等效电路 37

3.2.2 电容式传感器的测量电路 38

3.3 电容式传感器的误差分析 43

3.3.1 边缘效应的影响 43

3.3.2 寄生电容的影响 43

3.3.3 外界干扰的影响 44

3.4 电容式传感器的应用 45

3.4.1 电容式差压传感器 45

3.4.2 电容式加速度传感器 45

3.4.3 电容式位移传感器 46

3.4.4 电容式测厚传感器 46

3.4.5 电容式指纹传感器 47

习题 48

第4章 电感式传感器 49

4.1 自感式电感传感器 49

4.1.1 变隙式传感器 49

4.1.2 变面积式电感传感器 51

4.1.3 螺管式电感传感器 52

4.1.4 差动式电感传感器 52

4.1.5 电感式传感器的测量电路 53

4.2 互感式电感传感器 55

4.2.1 变隙式差动变压器 55

4.2.2 螺管式差动变压器 57

4.3 电涡流式传感器 61

4.3.1 工作原理 62

4.3.2 测量电路 63

4.3.3 电涡流式传感器的应用 65

习题 66

第5章 超声波传感器 67

5.1 超声检测的物理基础 67

5.1.1 超声波的反射和折射 67

5.1.2 超声波的波型及其转换 67

5.1.3 声波的衰减 68

5.2 超声波探头 68

5.3 超声波检测技术的应用 69

5.3.1 超声波测厚度 69

5.3.2 超声波测液位 69

5.3.3 超声波测流量 70

习题 72

第6章 磁电式传感器 73

6.1 磁电感应式传感器 73

6.1.1 磁电感应式传感器工作原理和结构 73

6.1.2 磁电式传感器的应用 75

6.2 霍尔元件 78

6.2.1 霍尔元件的工作原理 78

6.2.2 霍尔元件的主要参数 81

6.2.3 霍尔元件的误差及其补偿 81

6.2.4 霍尔元件的应用 84

6.3 感应同步器 85

6.3.1 结构和工作原理 86

6.3.2 感应同步器的信号处理 86

6.4 磁电式传感器的应用实例 88

6.4.1 AD22151型线性输出的集成磁场传感器 88

6.4.2 ACS750型集成电流传感器 89

习题 91

第7章 电势型传感器 92

7.1 热电偶 92

7.1.1 热电偶的工作原理 92

7.1.3 常用热电偶 94

7.1.4 热电偶测温及参考端温度补偿 95

7.2 光电池 97

7.2.1 硒光电池 97

7.2.2 硅光电池 98

7.3 压电石英晶体和压电陶瓷 100

7.3.1 石英晶体的压电效应 101

7.3.2 压电陶瓷的压电效应 102

7.3.3 压电元件的等效电路 102

7.3.4 电荷放大器 103

7.4 电势型传感器的应用实例 104

7.4.1 K型热电偶数字温度仪 104

7.4.2 压电式加速度传感器 105

7.4.3 压电式压力传感器 105

习题 105

第8章 光电式传感器 107

8.1 光电效应与光电器件 107

8.1.1 外光电效应 107

8.1.2 内光电效应 108

8.1.3 光电管的特性 110

8.1.4 光电倍增管的特性 111

8.1.5 光敏电阻的特性 112

8.1.6 光敏二极管的特性 113

8.1.7 光敏三极管的特性 115

8.2 计量光栅 116

8.2.1 莫尔条纹原理 116

8.2.2 光栅传感器的结构和工作原理 118

8.2.3 光栅传感器的应用 120

8.3 光纤传感器 121

8.3.1 光纤传感器元件 121

8.3.2 常用光纤传感器 123

8.4 红外线传感器 126

8.4.1 概述 126

8.4.2 热释电型红外传感器 128

8.5 激光传感器 129

8.5.1 激光的产生及特点 129

8.5.2 常用的激光器 130

8.5.3 激光检测技术的应用 130

8.6 光电式传感器及其应用实例 132

8.6.1 光电传感器的类型 132

8.6.2 光电开关 133

8.6.3 光电式传感器应用实例 134

习题 137

第9章 其他传感器简介 139

9.1 气体传感器 139

9.1.1 气体传感器的分类 139

9.1.2 半导体气体传感器 139

9.2 湿度传感器 140

9.2.1 湿度传感器的分类 140

9.2.2 水分子亲和力型湿度传感器 140

9.2.3 非水分子亲和力型湿度传感器 141

9.3 微波传感器 142

9.3.1 微波的基本知识 142

9.3.2 微波传感器的结构和工作原理 142

9.3.3 微波传感器的分类 142

9.3.4 微波传感器的应用 143

9.4 图像传感器 145

9.4.1 感光原理 145

9.4.2 转移原理 146

9.5 生物传感器 147

9.5.1 生物传感器的工作原理 147

9.5.2 生物传感器的分类 148

9.5.3 生物传感器的特点 148

9.5.4 酶传感器 148

9.5.5 微生物传感器 148

9.5.6 免疫传感器 149

9.6 机器人传感器 149

9.6.1 内部传感器 149

9.6.2 外部传感器 152

习题 155

第10章 传感器接口电路 156

10.1 传感器输出信号的特点和处理方法 156

10.1.1 输出信号的特点 156

10.1.2 输出信号的处理方法 156

10.2 传感器信号检测电路 157

10.2.1 检测电路的形式 157

10.2.2 常用电路 157

10.3 传感器与微型计算机的连接 163

10.3.1 传感器与微型计算机结合的重要性 163

10.3.2 检测信号在输入微型计算机前的处理 164

10.3.3 模数转换电路 164

10.3.4 电压一频率转换电路 167

10.4 传感器接口电路应用实例 168

习题 169

第11章 传感器实验指导 171

实验一 金属应变片：单臂、半桥、全桥功能比较 172

实验二 差动变压器的特性及应用 173

实验三 差动螺线管电感式传感器的特性 176

实验四 差动变面积式电容传感器的特性 177

实验五 压电加速度传感器的特性及应用 178

实验六 磁电式传感器的特性 179

实验七 霍尔式传感器的特性 179

实验八 热敏电阻的温度特性 180

实验九 光纤位移传感器的特性及应用 181

参考文献 183