传感器原理及应用PDF电子书下载

第1章 传感器概述 1

1.1 传感器的定义及分类 1

1.2 传感器的作用与地位 2

1.3 传感器技术的发展动向 4

1.3.1 发现新现象 4

1.3.2 开发新材料 4

1.3.3 采用微细加工技术 5

1.3.4 多功能集成传感器的研究 5

1.3.5 智能传感器的研究 5

1.3.6 航天传感器的研究 5

1.3.7 仿生传感器的研究 5

1.4 传感器的特性及标定 6

1.4.1 传感器的静态特性 6

1.4.2 传感器的动态特性 8

1.4.3 传感器的无失真测试条件 12

1.4.4 传感器的标定 14

习题1 14

第2章 电阻应变式传感器 15

2.1 电阻应变式传感器概述 15

2.2 电阻应变式传感器的工作原理 15

2.3 电阻应变片 16

2.3.1 材料的应变效应 16

2.3.2 电阻应变片的结构 18

2.3.3 应变片的种类、材料及参数 18

2.3.4 应变片的粘贴技术 20

2.3.5 电阻应变片的主要特性 21

2.3.6 电阻应变片的信号调节电路 24

2.4 电阻应变片式传感器 29

2.4.1 应变片式传感器 29

2.4.2 压阻式传感器 31

2.4.3 电阻应变式传感器的温度误差及其补偿 40

2.5 电阻应变片式传感器应用实例 42

2.5.1 电阻应变仪 42

2.5.2 电子衡器 43

2.5.3 平面膜片式压力传感器 45

2.5.4 手提式数字电子秤 45

习题2 46

第3章 电感式传感器 47

3.1 概述 47

3.2 变磁阻式传感器 48

3.2.1 工作原理 48

3.2.2 输出特性 49

3.2.3 测量电路 51

3.2.4 变磁阻式传感器的应用 52

3.3 差动变压器式传感器 53

3.3.1 工作原理 53

3.3.2 基本特性 55

3.3.3 差动变压器式传感器测量电路 55

3.3.4 差动变压器式传感器的应用 58

3.4 电涡流式传感器 59

3.4.1 工作原理 60

3.4.2 基本特性 61

3.4.3 电涡流形成范围 62

3.4.4 电涡流式传感器的应用 63

习题3 65

第4章 电容式传感器 66

4.1 概述 66

4.2 电容式传感器的工作原理和结构 67

4.2.1 变极距型电容传感器 67

4.2.2 变面积型电容式传感器 68

4.2.3 变介质型电容式传感器 69

4.3 电容式传感器的灵敏度及非线性 71

4.4 电容式传感器的测量电路 73

4.4.1 调频测量电路 73

4.4.2 运算放大器式电路 74

4.4.3 二极管双T形交流电路 74

4.4.4 脉冲宽度调制电路 75

4.5 电容式传感器的应用 77

4.5.1 电容式压力传感器 77

4.5.2 电容式加速度传感器 77

4.5.3 差动式电容测厚传感器 78

4.5.4 电容式料位传感器 78

习题4 79

第5章 压电式传感器 80

5.1 概述 80

5.2 工作原理 80

5.2.1 压电效应 80

5.2.2 压电材料 81

5.3 压电式传感器调节电路 84

5.3.1 压电式传感器等效电路 84

5.3.2 压电式传感器调节电路 85

5.4 压电式传感器的应用 87

5.4.1 压电式测力传感器 88

5.4.2 压电式加速度传感器 89

5.4.3 压电式金属加工切削力测量 90

5.4.4 压电点火器的发火元件 91

5.4.5 压电式玻璃破碎报警器 91

习题5 92

第6章 磁电式传感器 93

6.1 概述 93

6.2 磁电感应式传感器 93

6.2.1 工作原理 93

6.2.2 磁电感应式传感器基本特性 95

6.2.3 磁电感应式传感器的调节电路 96

6.2.4 磁电感应式传感器的应用 97

6.3 霍尔传感器 98

6.3.1 霍尔效应及霍尔元件 98

6.3.2 霍尔式传感器的应用 103

习题6 105

第7章 热电式传感器 106

7.1 概述 106

7.2 热电偶 106

7.2.1 热电偶的基本原理 106

7.2.2 热电偶的类型及结构 109

7.2.3 热电偶的应用 115

7.3 热电阻 119

7.3.1 金属热电阻 119

7.3.2 半导体热敏电阻 122

7.3.3 集成温度传感器的应用 126

习题7 128

第8章 光电式传感器 130

8.1 概述 130

8.2 光电器件 132

8.2.1 光电管 132

8.2.2 光电倍增管 133

8.2.3 光敏电阻 136

8.2.4 光敏二极管和光敏晶体管 138

8.2.5 光电池 140

8.2.6 光电耦合器件 142

8.2.7 电荷耦合器件 143

8.2.8 光电传感器的应用 147

8.3 光纤传感器 150

8.3.1 概述 150

8.3.2 光纤的结构和传输原理 150

8.3.3 光纤传感器 153

8.4 红外传感器 154

8.4.1 红外辐射 154

8.4.2 红外探测器 155

8.4.3 红外传感器的应用 156

8.5 色敏光电传感器 158

8.5.1 色敏光电传感器的基本原理 158

8.5.2 色敏光电传感的基本特征 159

习题8 160

附录 161

第9章 气敏、湿敏传感器 165

9.1 气敏传感器 165

9.1.1 半导体气敏传感器 165

9.1.2 红外吸收式气敏传感器 175

9.1.3 接触燃烧式气敏传感器 177

9.1.4 湿式气敏传感器 178

9.1.5 气敏传感器的应用 179

9.2 湿敏传感器 181

9.2.1 氯化锂湿敏电阻 182

9.2.2 半导体陶瓷湿敏电阻 182

习题9 185

第10章 超声波传感器 186

10.1 超声波及其物理性质 186

10.1.1 声波、超声波及应用 186

10.1.2 超声波的声速、波长、指向性和分类 186

10.1.3 超声波的传播特性 188

10.2 超声波换能器及耦合技术 189

10.2.1 超声波换能器 189

10.2.2 超声波的发生 190

10.2.3 超声波的接收 191

10.3 超声波传感器的应用 192

10.3.1 超声波探伤 192

10.3.2 超声波测液位 194

10.3.3 超声波测厚度 196

10.3.4 超声波测物位 197

10.3.5 超声波测流量 197

习题10 204

第11章 核辐射传感器 205

11.1 概述 205

11.2 核辐射及其性质 205

11.2.1 α射线 205

11.2.2 β射线 206

11.2.3 γ射线 206

11.3 核辐射探测器 207

11.3.1 电离室 207

11.3.2 正比计数管 208

11.3.3 盖革——弥勒计数管 208

11.3.4 闪烁计数器 209

11.3.5 半导体探测器 211

11.4 核辐射传感器的应用 211

11.4.1 核辐射厚度计 211

11.4.2 辐射式物位计 212

11.4.3 X荧光材料成分分析仪 213

习题11 213

第12章 数字式传感器 214

12.1 概述 214

12.2 码盘式传感器 214

12.2.1 接触式编码器 215

12.2.2 光电式编码器 216

12.2.3 电磁式编码器 218

12.3 光栅式传感器 219

12.3.1 光栅的结构 219

12.3.2 光栅的工作原理 219

12.3.3 光栅传感器的测量原理 220

12.4 磁栅式传感器 222

12.4.1 磁栅的结构 222

12.4.2 磁栅传感器的工作原理 223

12.4.3 磁栅传感器的测量原理 223

12.5 感应同步器 225

12.5.1 感应同步器的结构和类型 225

12.5.2 感应同步器的工作原理 226

12.6 频率式传感器 227

12.6.1 频率式传感器的工作原理 227

12.6.2 频率式传感器的测量原理 229

12.7 数字式传感器的应用 230

12.7.1 光电增量编码器在电脑绣花机中的应用 230

12.7.2 频率传感器在测温上的应用 231

习题12 232

第13章 其他传感器 233

13.1 微波传感器 233

13.1.1 微波传感器及其分类 233

13.1.2 微波传感器的组成 233

13.1.3 微波传感器的应用 235

13.2 超导传感器 239

13.2.1 超导光传感器 239

13.2.2 超导微波传感器 240

13.2.3 超导磁场传感器 240

13.3 生物传感器 241

13.3.1 生物传感器的基本知识 241

13.3.2 酶传感器 242

13.3.3 微生物传感器 244

13.3.4 免疫传感器 246

13.3.5 生物组织传感器 249

13.3.6 半导体生物传感器 249

13.4 机器人传感器 251

13.4.1 机器人传感器及其类型 251

13.4.2 触觉传感器 252

13.4.3 接近觉传感器 259

13.4.4 视觉传感器 261

13.4.5 听觉、嗅觉、味觉及其他传感器 262

习题13 263