传感器与检测技术PDF电子书下载

第0章　绪论 1

0.1　传感器的基本概念 2

0.2　传感器的分类 3

0.3　检测系统的组成 5

0.4　传感器与检测技术的发展趋势 6

0.4.1　传感器与检测技术性能的改善 7

0.4.2　开展基础理论研究 7

0.4.3　传感器与检测系统的集成化 9

0.4.4　传感器与检测系统的智能化 9

0.4.5　传感器与检测系统的非接触化和多参数融合化 10

0.4.6　检测系统的网络化和虚拟化 10

第1章　传感器的一般特性 11

1.1　传感器的静态特性 11

1.1.1　线性度和非线性误差 12

1.1.2　迟滞（回差） 14

1.1.3　重复性 14

1.1.4　灵敏度和灵敏度误差 16

1.1.5　测量范围和量程 16

1.1.6　分辨力和阈值 17

1.1.7　稳定性和零漂、温漂 18

1.2　传感器的动态特性 19

1.2.1　传感器动态分析的基本特点 19

1.2.2　传递函数 20

1.2.3　阶跃响应和时域动态性能指标 25

1.2.4　正弦响应和频域动态性能指标 28

1.2.5　无失真检测条件 30

思考题与习题 31

第2章　检测系统的误差分析与处理 34

2.1　测量误差的基本概念 34

2.1.1　测量误差的概念及表达方式 34

2.1.2　测量误差的分类 36

2.2　与误差相关的基本概念 39

2.2.1　测量不确定度 39

2.2.2　精密度、准确度和精确度 40

2.2.3　有效数字 41

2.3　误差的传递 42

2.3.1　系统误差的传递 42

2.3.2　随机误差的传递 43

2.4　误差的合成 45

2.4.1　系统误差的合成 46

2.4.2　随机误差的合成 47

2.4.3　测量系统误差综合 49

2.5　粗大误差的处理 50

2.5.1　莱以特准则（3σ准则） 50

2.5.2 肖维准则 51

2.5.3　格鲁布斯（Grubbs）准则 51

思考题与习题 53

参考文献 53

第3章　传感器的敏感材料及敏感元件 54

3.1　半导体敏感材料及元件 54

3.1.1　半导体光敏材料及元件 55

3.1.2　半导体磁敏材料及元件 56

3.1.3　其他半导体敏感材料及元件 57

3.2　陶瓷敏感材料 58

3.2.1　温度敏感陶瓷材料 58

3.2.2　湿度敏感陶瓷材料 59

3.2.3　气体敏感陶瓷材料 67

3.2.4　光学敏感陶瓷材料 67

3.2.5　压力敏感陶瓷材料 67

3.3　高分子敏感材料 67

3.3.1　敏感性高分子水凝胶 69

3.3.2　高分子液晶材料 74

3.3.3　高分子气敏材料 76

3.3.4　高分子湿敏材料 78

3.3.5　炭黑填充硅橡胶力敏材料 84

3.4　电流变敏感材料 85

3.4.1　概述 85

3.4.2　电流变现象和电流变效应 87

3.4.3　电流变体的结构及组成 89

3.4.4　电流变效应机理 91

3.4.5　电流变材料在智能控制中的应用实例 95

3.5　形状记忆合金敏感材料 98

3.5.1　形状记忆合金的性能 99

3.5.2　Ti-Nb系钛合金在生物医学中的应用 101

3.5.3　形状记忆合金在航空工业中的应用 103

3.6　磁流体敏感材料 106

3.6.1　磁流体传感器 107

3.6.2　磁流体特殊光学性能 109

3.6.3　磁流体可控折射率理论与其结构根源 111

3.7　新型光纤敏感元件 115

3.7.1　光子晶体光纤 115

3.7.2　新型塑料光纤 125

3.7.3　液芯光纤 126

3.7.4　一些典型的传感用特种光纤 129

3.7.5　双轴（保偏）光纤光栅 135

3.7.6　双包层光纤光栅 137

3.7.7　变包层光纤光栅 139

3.7.8　多模光纤光栅 141

3.7.9　少模光纤光栅 142

3.7.10　光纤光栅耦合器 143

3.7.11 阶跃变化折射率长周期光纤光栅 145

3.8　小结 145

参考文献 146

第4章　常用传感器 152

4.1　应变效应与应变式传感器 152

4.1.1　基本概念 152

4.1.2　传感器的设计 155

4.1.3　应变式传感器的应用举例 156

4.2　电容、电感式传感器 157

4.2.1　电容式传感器 157

4.2.2　电感式传感器 162

4.3　压电效应及压电式传感器 166

4.3.1　压电效应的概念 166

4.3.2　压电传感器及其等效电路 167

4.4　电磁效应及磁电式传感器 168

4.4.1　基本工作原理和结构 168

4.4.2　磁电式振动速度传感器 169

4.5　热电效应及热电式传感器 170

4.5.1　热电效应的概念 170

4.5.2　热电偶的冷端温度处理 171

4.6　光电效应及光电式传感器 172

4.6.1　光电效应及光电器件 172

4.6.2　CCD图像传感器 173

4.6.3　光电位置传感器 182

4.7　磁光效应及磁光式传感器 182

4.7.1　法拉第效应 183

4.7.2　磁光克尔效应 183

4.7.3　塞曼效应 184

4.7.4　磁致线双折射效应 184

4.7.5　磁光效应的应用 184

4.8　湿敏传感器 186

4.8.1　概述 186

4.8.2　湿敏传感器的主要参数 187

4.8.3　湿敏元件 189

4.9　气敏传感器 199

4.9.1　概述 199

4.9.2　半导体气敏传感器 200

4.9.3　非电阻式半导体气敏传感器 205

4.9.4　半导体气敏传感器的基本特性 205

4.9.5　固体电解质气敏传感器 206

4.9.6　气敏传感器的应用 207

思考题与习题 209

参考文献 214

第5章　新型传感器原理 215

5.1　波式传感器 215

5.1.1　超声波传感器 215

5.1.2　微波传感器 222

5.1.3　声表面波传感器 226

5.2　生物化学传感器 238

5.2.1　概述 238

5.2.2　蛋白传感器 239

5.2.3　胜肽纳米管生化传感器 240

5.2.4　碳纳米管生化传感器 241

5.2.5　微机械生化传感器 243

5.2.6　石英晶体生化传感器 245

5.2.7　光寻址生化传感器 246

5.3　智能传感器 247

5.3.1　概述 247

5.3.2　常用智能材料 250

5.3.3　光纤智能传感器 262

5.3.4　智能夹层 264

5.3.5　光纤管智能传感器 266

5.4　核辐射传感器 266

5.4.1　核辐射传感器的物理基础 266

5.4.2　核辐射传感器的分类 269

5.4.3　核辐射传感器的应用 270

5.5　光纤传感器 271

5.5.1　光学纤维的结构和基本原理 271

5.5.2　强度调制型光纤传感器技术 274

5.5.3　相位调制型光纤传感器技术 277

5.5.4　偏振调制型光纤传感器技术 279

5.5.5　频率调制型光纤传感器技术 284

5.5.6　波长调制型光纤传感器技术 286

5.5.7　分布式光纤传感器技术 289

5.6　微机电传感器 295

5.6.1　基础理论 295

5.6.2　基础技术 297

5.6.3　几种典型的微机电传感器 300

思考题与习题 305

参考文献 306

第6章　现代检测技术 310

6.1　传感器的补偿与标定 310

6.1.1　传感器的补偿 310

6.1.2　传感器的标定 312

6.2　检测信号的调理电路 313

6.2.1　测量电桥 313

6.2.2　检测信号的放大与变换 319

6.2.3　信号的调制与解调 322

6.2.4　信号的滤波 328

6.3　抗干扰技术 335

6.3.1　干扰的类型 335

6.3.2　抑制干扰的基本方法 336

6.4　传感检测新技术 340

6.4.1　虚拟仪器技术 340

6.4.2　软测量技术 343

6.4.3　多传感器数据融合技术 345

6.4.4　网络化传感器及无线传感器网络 348

思考题与习题 350

参考文献 351