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第1章 从控制系统谈起 1

1.1 测量、检测与控制系统 1

1.1.1 测量与检测 1

1.1.2 传感器的定义 2

1.1.3 传感器的组成 2

1.1.4 有源和无源传感器 3

1.2 传感器在检测系统中的作用与地位 3

1.2.1 传感器的作用 3

1.2.2 传感器的地位 7

1.3 传感器的分类及技术特点与学习策略 8

1.3.1 传感器的分类 8

1.3.2 传感器的技术特点与学习策略 10

1.4 传感器发展方向预测 11

习题与思考题 12

第2章 测量误差及处理方法 13

2.1 检测系统误差分析方法 13

2.1.1 误差的基本概念 13

2.1.2 误差的表示方法 15

2.1.3 测量仪器的准确度等级 16

2.2 误差的分类和处理 19

2.2.1 误差的分类 19

2.2.2 误差的处理 21

习题与思考题 31

第3章 传感器的特性与性能指标 32

3.1 传感器的静态特性与性能指标 32

3.1.1 概述 32

3.1.2 传感器的静态特性的数学模型 33

3.1.3 传感器的静态特性的性能指标 33

3.2 传感器的动态特性与性能指标 43

3.2.1 传递函数 43

3.2.2 一阶和二阶的系统动态响应特性及指标 45

3.2.3 系统的串联与并联、传递函数的分解 56

3.3 传感器的其他特性 58

习题与思考题 61

第4章 传感器的材料及加工工艺 63

4.1 制造传感器使用的材料 63

4.1.1 金属材料 63

4.1.2 半导体材料 63

4.1.3 陶瓷敏感材料 64

4.1.4 石英敏感材料 66

4.1.5 金属氧化物及合金材料 66

4.1.6 高分子敏感材料 67

4.1.7 其他敏感材料 68

4.2 传感器制造技术与工艺 69

4.3 传感器命名法及代码 74

4.3.1 传感器命名法 74

4.3.2 传感器代码标记方法 76

习题与思考题 80

第5章 电阻式传感器 81

5.1 应变计 81

5.1.1 应变与应力 81

5.1.2 应变计工作原理 83

5.1.3 应变计分类 85

5.1.4 应变计应用举例 87

5.1.5 电阻式传感器输出信号调理电路之直流电桥 89

5.2 热敏电阻器 102

5.2.1 温标 102

5.2.2 热敏电阻概述 105

5.2.3 热敏电阻R/T关系的线性化 114

5.2.4 热敏电阻的应用 116

5.3 热电阻 119

习题与思考题 130

第6章 半导体电阻式传感器 132

6.1 气敏传感器 132

6.1.1 概述 132

6.1.2 电阻式半导体气敏传感器的应用 134

6.2 电阻型半导体湿敏传感器 139

6.2.1 湿度的定义 139

6.2.2 相对湿度传感器的主要参数 139

6.2.3 湿度计与湿度传感器器件 140

6.3 光敏电阻 146

习题与思考题 152

第7章 变电抗式传感器 153

7.1 自感式传感器 153

7.1.1 工作原理 153

7.1.2 输出特性 154

7.1.3 测量电路 156

7.1.4 自感式传感器的特点 159

7.2 变压器式传感器 160

7.2.1 工作原理与结构 160

7.2.2 输出特性 161

7.2.3 LVDT的测量电路 162

7.3 电容式传感器 168

7.3.1 可变电容器的启示 168

7.3.2 电容式传感器的结构与输出特性 170

7.3.3 电容式传感器的等效电路 174

7.3.4 电容式传感器的测量电路 175

7.3.5 电容式传感器应用实例 181

习题与思考题 184

第8章 有源传感器 186

8.1 热电偶 186

8.1.1 热电效应 186

8.1.2 常用热电偶 189

8.1.3 热电势信号的传输 195

8.1.4 热电势信号的放大与调理 199

8.2 压电式传感器 204

8.2.1 压电效应及压电材料 204

8.2.2 压电方程 207

8.2.3 压电式传感器测量电路 210

8.2.4 压电式传感器的应用 213

8.3 光电式传感器 218

8.3.1 光敏二极管 218

8.3.2 热释电传感器 223

习题与思考题 229

第9章 磁电式传感器 230

9.1 霍尔式传感器 230

9.1.1 霍尔效应 230

9.1.2 霍尔元件结构性能参数 232

9.1.3 霍尔元件信号调理 234

9.1.4 霍尔式传感器的应用 238

9.2 电流、电压互感器 240

9.2.1 电流互感器 240

9.2.2 电压互感器 242

9.2.3 利用霍尔元件测量功率 243

习题与思考题 248

第10章 数字与集成传感器 249

10.1 光栅传感器 249

10.1.1 光栅的结构及工作原理 249

10.1.2 光栅传感器的组成 251

10.2 编码器 254

10.3 集成传感器 256

10.3.1 模拟集成传感器 256

10.3.2 数字集成传感器 259

习题与思考题 270

第11章 交通传感器 271

11.1 环形线圈车辆检测器 271

11.1.1 电涡流式传感器 271

11.1.2 环形线圈车辆检测器 278

11.2 地磁车辆检测器 281

11.2.1 磁敏电阻 281

11.2.2 地磁车辆检测器原理及应用 283

11.3 超声波车辆检测器 286

11.3.1 超声波及其物理性质 286

11.3.2 超声波传感器 288

11.3.3 超声波传感器的应用 291

11.3.4 超声波测速及其应用 293

11.3.5 超声波车辆检测器 298

11.4 微波车辆检测器 299

11.4.1 概述 299

11.4.2 微波车辆检测器 299

11.4.3 雷达测速仪 300

11.5 视频交通检测系统 301

11.5.1 图像传感器 302

11.5.2 视频交通检测系统 306

11.6 压电带式交通传感器 309

11.6.1 压电薄膜交通传感器 309

11.6.2 压电薄膜交通传感器的铺设方法 311

11.6.3 车辆轮轴距的检测方案 312

11.6.4 动态称重系统设计 314

习题与思考题 322

第12章 课内实验 323

实验1 压力传感器静态特性测试与数据处理 323

实验2 K型、J型热电偶测温实验 324

实验3 环形线圈车辆检测器模拟应用 326

实验4 仪表放大器的制作与性能测试 329

实验5 数字集成温度传感器测温 331

实验6 热敏电阻线性化前后线性度对比 332

实验7 压电式加速度传感器信号的采集与处理 333

实验8 压电薄膜交通传感器车辆重量信息采集 334

附录A 标准正态分布表 337

附录B t分布表 339

附录C 传感器产品与标记代码对照表 341

附录D Pt100铂电阻R/t分度表 346

附录E Pt1000铂电阻R/t分度表 348

参考文献 354