传感器技术PDF电子书下载

第0章　绪论 1

0.1　传感器的组成 1

0.2　传感器的分类 2

0.3　传感器的发展趋势 4

第一章　传感器的一般特性 6

1.1　传感器的静态特性 6

1.1.1　线性度 6

1.1.2　迟滞 12

1.1.3　重复性 12

1.1.4　灵敏度 13

1.2　传感器的动态特性 14

1.2.1　线性系统的一般数学模型 15

1.2.2　传递函数 15

1.2.3　动态响应 16

第二章　电阻式传感器 24

2.1　应变式传感器 24

2.1.1　概述 24

2.1.2　金属电阻应变片 25

2.1.3　半导体应变片 36

2.1.4　应变片的粘结及粘结剂 38

2.1.5　测量电路 39

2.1.6　应变式传感器 45

2.2　压电式传感器 49

2.2.1　概述 49

2.2.2　压阻系数 49

2.2.3　压阻式传感器 50

2.3　热电阻式传感器 55

2.3.1　热电阻 55

2.3.2　热敏电阻 56

2.3.3　热电阻式传感器 60

第三章　电感式传感器 62

3.1　电感式传感器 62

3.1.1　变隙式电感传感器 62

3.1.2　螺管式电感传感器 66

3.1.3　电感线圈的等效电路 69

3.1.4　电感式传感器的测量电路 73

3.2　差动变压器 76

3.2.1　差动变压器的工作原理 76

3.2.2　变隙式差动变压器的输出特性 78

3.2.3　角位移差动变压器——四极微动同步器的输出特性 80

3.2.4　差动变压器的测量电路 82

3.3　螺管式差动传感器的磁场分布与特性分析 84

3.3.1　磁场分布 84

3.3.2　按线性度设计线圈尺寸 87

3.4　误差因素与减小误差的措施 89

3.5　电感式传感器的应用 92

第四章　电涡流式传感器 94

4.1　工作原理 94

4.1.1　基本原理 94

4.1.2　等效电路分析 95

4.2　电涡流的形成范围 96

4.2.1　电涡流强度与距离的关系 96

4.2.2　电涡流的径向形成范围 97

4.2.3　电涡流的轴向贯穿深 98

4.3　电涡流式传感器的设计 99

4.3.1　线圈的形状和大小 99

4.3.2　线圈的阻抗 101

4.3.3　线圈的结构 101

4.4　被测体材料、形状和大小对传感器灵敏度的影响 102

4.4.1　被测体材料对测量的影响 102

4.4.2　被测体大小和形状对测量的影响 102

4.4.3　传感器安装对测量的影响 103

4.5　测量电路 103

4.5.1　电桥法 103

4.5.2　谐振法 104

4.6　其它形式的电涡流式传感器 106

4.7　电涡流传感器的应用 107

第五章　电容式传感器 110

5.1　工作原理及结构形式 110

5.2　特性曲线、灵敏度和非线性 111

5.2.1　变间隙式 111

5.2.2　变面积式 114

5.2.3　变介质常数式 115

5.3　等效电路 117

5.4　电容式传感器的特点 117

5.4.1　高阻抗小功率 117

5.4.2　静电引力 118

5.4.3　绝缘和屏蔽要求高 120

5.5　温度误差 121

5.5.1　温度变化对结构尺寸的影响 121

5.5.2　温度变化对介质介电常数的影响 123

5.6　测量线路 124

5.6.1　交流不平衡电桥线路 124

5.6.2　变压器式电桥线路 128

5.6.3　调频式线路 129

5.6.4　运算放大器式线路 130

5.7　电容式传感器的应用 132

5.7.1　电容式位移传感器 132

5.7.2　电容式压力传感器 132133

5.7.3　电容式加速度传感器 134

5.7.4　电容式荷重传感器……第六章　压电式传感器 135

6.1　压电效应与压电常数 135

6.1.1　压电效应 135

6.1.2　压电常数 135

6.2　压电材料与元件 138

6.2.1　压电晶体 139

6.2.2　压电陶瓷 140

6.2.3　压电薄膜 142

6.2.4　压电元件的结构形式 142

6.3　等效电路 144

6.3.1　压电元件的等效电路 144

6.3.2　压电传感器的等效电路 145

6.4　测量电路 146

6.4.1　电压放大器（阻抗变换器） 146

6.4.2　电荷放大器 150

6.5　压电式传感器 151

6.5.1　压电式力和压力传感器 151

6.5.2　压电式加速度传感器 152

6.6　误差分析 157

6.6.1　环境温度的影响 157

6.6.2　环境湿度的影响 158

6.6.3　电缆噪声 158

6.6.4　接地回路噪声 159

第七章　光电式传感器 160

7.1　光电效应 160

7.2　光电元件 162

7.2.1　光电管与光电倍增管 162

7.2.2　光敏电阻 164

7.2.3　光电池 164

7.2.4　光敏二极管与光敏三极管 166

7.3　光电传感器 168

7.3.1　光电传感器的类型 168

7.3.2　应用实例 169

第八章　磁电式传感器 171

8.1　工作原理及结构 171

8.2　动态特性 175

8.2.1　传感器机械阻抗的传递矩阵 176

8.2.2　理想传感器的传递矩阵 177

8.2.3　传感器电阻抗的传递矩阵 177

8.2.4　实际传感器传递矩阵 178

8.2.5　磁电式惯性测振传感器的传递函数 178

8.3　应用 180

8.3.1　振动测量 180

8.3.2　扭矩测量 180

8.3.3　转速测量 181

第九章　热电式传感器 183

9.1　热电势是效应 183

9.2　热电偶的种类和结构 185

9.3　热电偶在测温设备中的误差 187

第十章　频率式传感器 191

10.1　振筒式 191

10.2　振膜式 194

10.3　振弦式 195

第十一章　数字式位移传感器 199

11.1　光栅 199

11.1.1　光栅测量的基本原理 199

11.1.2　莫尔条纹信号的计数与细分 204

11.1.3　绝对零位光栅 207

11.2　感应同步器 207

11.3　磁珊 210

11.4　编码器 210

第十二章　光纤传感器 212

12.1　光导纤维 212

12.1.1　光导纤维的结构和传输原理 212

12.1.2　光导纤维的主要参数 213

12.1.3　光导纤维的类型 214

12.2　光纤传感器的基本理论及其应用 215

12.2.1　光纤位移传感器 215

12.2.2　光纤测压传感器 216

12.2.3　光纤测温传感器 217

12.2.4　光纤压力敏感元件 218

12.2.5　单模光纤应变位移传感器 218

12.3　光纤传感器特点 219

第十三章　固态传感器 220

13.1　磁敏传感器 220

13.1.1　霍尔元件 220

13.1.2　磁敏二极管 224

13.2　气敏传感器 226

13.2.1　半导体气敏器件的种类 226

13.2.2　工作原理 228

13.2.3　性能参数及应用 228

13.3　湿敏传感器 229

13.3.1　器件的制备及特性 229

13.3.2　感湿机理 231

第十四章　激光传感器 232

14.1　激光概述 232

14.2　激光器 233

14.3　激光的应用 234

传感器习题和思考题 237