传感器原理与应用 第2版PDF电子书下载

第一章 传感器的基本概念 1

第一节 传感器的定义与组成 1

第二节 传感器的分类 2

一、按工作机理分类 3

二、按被测量分类 3

三、按敏感材料分类 6

四、按能量的关系分类 6

五、其他分类法 6

第三节 传感器的技术特点 6

一、内容范围广且离散 6

二、知识密集程度甚高、边缘学科色彩极浓 6

三、技术复杂、工艺要求高 7

四、功能优、性能好 7

五、品种繁多、应用广泛 7

第四节 传感器的数学模型概述 7

一、静态模型 7

二、动态模型 8

第五节 传感器的基本特性 9

一、静态特性 10

二、动态特性 12

习题与思考题 16

第二章 电阻式传感器 17

第一节 电位器式电阻传感器 17

一、线绕式电位器传感器 17

二、非线绕式电位器 20

第二节 应变式电阻传感器 21

一、应变效应 21

二、电阻应变片种类、结构和工作原理 22

三、电阻应变片的测量电路 25

第三节 电阻式传感器应用举例 31

一、电阻应变仪 31

二、电阻应变片在轧制力检测中的应用 33

三、应变传感器在衡器中的应用 34

四、应变传感器对加速度的测量 36

习题与思考题 37

第三章 电容式传感器 38

第一节 电容式传感器的工作原理和结构 38

一、基本工作原理 38

二、变极距型电容式传感器 38

三、变极板面积型电容式传感器 40

四、变介质型电容式传感器 41

五、电容式位移传感器的结构形式 41

六、电容式传感器的输出特性 42

第二节 电容式传感器的等效电路 44

第三节 电容式传感器的测量电路 45

一、调频电路 45

二、谐振电路 46

三、运算放大器式电路 47

四、二极管双T形交流电桥 48

五、脉冲宽度调制电路 48

六、电桥电路 50

第四节 电容式传感器应用举例 51

一、电容传感器在板材轧制装置中的应用——电容式测厚仪 51

二、电容传感器在真空注油机溢油自动控制中的应用 53

三、电容式压力传感器 55

四、高分子电容式湿度变送器 55

五、石英挠性伺服加速度计 56

习题与思考题 57

第四章 电感式传感器 58

第一节 变磁阻式传感器 58

一、结构和工作原理 58

二、等效电路 59

三、变气隙式电感传感器输出特性 60

四、差动自感传感器 61

第二节 互感式传感器 64

一、结构与工作原理 64

二、等效电路 65

三、测量电路 66

第三节 电涡流式传感器 69

一、基本原理 69

二、等效电路 70

三、测量电路 71

第四节 电感式传感器应用举例 72

一、差动式自感测厚仪 72

二、涡流式传感器应用举例 73

习题与思考题 75

第五章 热电式传感器 76

第一节 热电偶 76

一、热电效应 76

二、热电偶基本定律 78

三、热电偶结构和种类 80

四、热电偶实用测量电路 82

五、热电偶冷端补偿方式 85

第二节 热电阻 86

一、常用的几种热电阻 86

二、热电阻的测量电路与应用举例 90

第三节 半导体温度传感器 92

一、热敏电阻 92

二、PN结温度传感器 96

第四节 热电式温度传感器应用举例 101

一、温敏二极管的温度调节器 101

二、温敏晶体管的温差检测电路 101

三、集成温度传感器的典型应用 102

四、基于热电偶的多功能高精度钢水测温仪 106

习题与思考题 109

第六章 压电式与压磁式传感器 110

第一节 压电式传感器 110

一、电压效应与压电材料 110

二、石英晶体的压电特性 111

三、压电陶瓷的压电现象 113

四、压电传感器等效电路和测量电路 114

五、压电传感器应用举例 119

第二节 压磁式传感器 124

一、压磁效应 124

二、压磁元件工作原理及其结构 125

三、压磁式传感器的结构及其工作原理 126

四、压磁式传感器的测量电路举例 128

习题与思考题 130

第七章 光电式与光导式传感器 131

第一节 光电效应与光电器件 131

一、外光电效应 131

二、内光电效应 132

三、外光电效应器件——光电管和光电倍增管 133

四、内光电效应器件——光敏电阻、光电池和光敏二极管与光敏三极管 137

第二节 固态图像传感器 145

一、CCD的单元结构和基本原理 145

二、线型CCD图像传感器基本结构 146

三、面型CCD图像传感器基本结构 147

四、新型高清晰度图像传感器简介 148

五、典型线型图像传感器的结构、原理及其驱动电路 149

六、典型面型图像传感器的结构、原理及其驱动时序 154

第三节 光导式（光纤）传感器 159

一、光纤结构 159

二、光纤的传光原理 159

三、光纤分类 161

四、光纤传感器基本工作原理及类型 162

五、光纤传感器的调制器原理 165

第四节 光电式与光纤传感器应用举例 172

一、烟尘浊度监测仪 172

二、光电转速传感器 173

三、光电池应用 174

四、CCD应用举例——CCD特异细胞自动显微系统 178

五、光纤传感器应用举例 183

习题与思考题 188

附表7-1光电管参数 190

附表7-2光电倍增管参数 190

附表7-3光敏电阻参数 191

附表7-4 2CR型硅光电池参数 192

附表7-5 2CU型硅光敏二极管参数 192

附表7-6几种硅PIN光电二极管的特性参数 193

附表7-7 3DU型硅光敏三极管参数 194

第八章 磁电式传感器 195

第一节 霍尔传感器 195

一、霍尔效应和霍尔元件的工作原理 195

二、霍尔元件的主要技术参数 198

三、霍尔元件连接方式和输出电路 199

四、霍尔元件的测量误差和补偿方法 201

第二节 磁敏电阻器 204

一、磁阻效应 204

二、磁敏电阻的结构 204

第三节 磁敏二极管和磁敏三极管 205

一、磁敏二极管的结构和工作原理 206

二、磁敏三极管的结构和工作原理 209

第四节 磁敏式传感器应用举例 212

一、霍尔位移传感器 212

二、汽车霍尔点火器 212

三、磁敏二极管漏磁探伤仪 213

四、磁敏三极管电位器 214

五、锑化铟 （InSb）磁阻传感器在磁性油墨鉴伪点钞机中的应用 214

习题与思考题 216

第九章 气、湿敏传感器 217

第一节 半导体气敏传感器 217

一、电阻型半导体气敏材料的导电机理 217

二、电阻型半导体气敏传感器的结构 218

三、气敏器件的基本特性 220

四、非电阻型半导体气敏器件 221

第二节 湿敏传感器 223

一、水分子亲和力型湿敏元件 223

二、非水分子亲和力型湿敏传感器 228

第三节气、湿敏传感器应用举例 228

一、基于SnO2气敏传感器的自动吸排油烟机 229

二、便携式缺氧监视器 230

三、SMC-2型湿度传感器及其测量电路 231

四、自动去湿器 232

习题与思考题 233

第十章 辐射式传感器 234

第一节 红外辐射传感器 234

一、红外辐射的基本特点 234

二、红外辐射的基本定律 235

三、红外探测器（传感器） 237

第二节 超声波传感器 239

一、超声波的基本特性 239

二、超声波传感器 243

第三节 核辐射传感器 244

一、核辐射源——放射性同位素 244

二、核辐射的物理特性 245

三、核辐射传感器 246

第四节 激光探测器（传感器） 248

一、激光产生的机理 248

二、激光的特性 249

三、激光器及其特性 249

第五节 辐射式传感器应用举例 250

一、红外气体分析仪 250

二、红外无损探伤仪 251

三、超声波测量厚度——脉冲反射式超声测厚仪 252

四、超声波诊断仪 254

五、核辐射流量计 256

六、核辐射测厚仪 257

七、激光探测器的应用 257

习题与思考题 259

第十一章 数字式传感器 260

第一节 栅式数字传感器 260

一、栅式数字传感器的分类 260

二、栅式传感器的结构和工作原理 261

三、栅式传感器的测量电路 264

第二节 编码器 267

一、接触式编码器 268

二、光电式编码器 270

三、电磁式编码器 272

四、脉冲盘式数字传感器 272

第三节 频率式数字传感器 273

一、RC振荡器式频率传感器 274

二、弹性体频率式传感器 274

三、频率式传感器的基本测量电路 276

第四节 感应同步器 277

一、感应同步器的类型 278

二、感应同步器的结构 278

三、感应同步器的工作原理 279

第五节 数字式传感器应用举例 280

一、光电增量编码器在电脑绣花机中的应用 280

二、转速测量 282

三、压控振荡式频率传感器在测温上的应用 282

习题与思考题 283

第十二章 生物分子传感器① 284

第一节 生物分子传感器的基本结构与工作原理 284

一、生物分子传感器的定义 284

二、生物传感器基本结构 284

三、生物传感器的工作原理及类型 285

第二节 酶传感器及其应用 287

一、酶传感器的结构 288

二、酶传感器的分类 288

三、酶传感器的响应机理 289

四、酶传感器应用实例 291

第三节 微生物传感器及其应用 293

一、微生物的固定化技术 293

二、微生物传感器的结构与分类 294

三、微生物传感器的基本工作原理 296

四、微生物传感器的应用实例 297

第四节 免疫传感器及其应用 300

一、免疫传感器的结构 300

二、免疫传感器的分类和测定原理 303

三、免疫传感器应用实例 306

第五节 生物电子学传感器及其应用 307

一、酶场效应晶体管的结构与工作原理 308

二、免疫场效应晶体管的结构与工作原理 309

习题与思考题 310

第十三章 智能传感器 311

第一节 智能传感器的概念和特点 311

一、智能传感器的概念 311

二、智能传感器的特点 312

第二节 智能传感器的实现途径 312

第三节 集成化的智能传感器 315

一、集成智能传感器的概念与分类 315

二、集成智能传感器举例 316

第四节 微机械加工型的智能传感器 322

一、微机械加工的重要技术 322

二、典型微机械加工的传感器举例 325

第五节 仿生传感器 330

一、仿生传感器的主要类型及其作用 331

二、视觉传感器 331

三、听觉传感器 334

四、接触觉传感器 335

五、压觉传感器 336

六、接近觉传感器 338

七、力觉传感器 339

八、滑觉传感器 339

第六节 智能传感器今后的发展方向 340

习题与思考题 342

第十四章 正确使用传感器的一些技术问题 344

第一节 传感器的匹配技术 344

一、变压器匹配 344

二、高输入阻抗放大器 344

三、电荷放大器 346

第二节 传感器非线性处理方法 346

一、硬件线性化处理方法 347

二、软件线性方法 348

第三节 抗干扰的处理方法 354

一、从元器件方面来采取措施 355

二、电源的去耦处理 356

三、印刷电路板的正确布局是去干扰的一种有效方法 357

第四节 传感器的正确选用原则 357

一、与测量条件有关的因素 358

二、与传感器有关的技术指标 358

三、与使用环境条件有关的因素 358

四、与购买和维修有关的因素 358

习题与思考题 359

附录 参考实验内容 360

参考文献 361