现代传感器原理及应用PDF电子书下载

第0章 绪论 1

0.1 传感器的定义 1

0.2 传感器的分类 1

0.3 传感器的基本特性及应用 3

0.3.1 传感器的基本特性 3

0.3.2 传感器的基本应用 7

0.4 传感器的发展方向 10

第1章 红外传感器 11

1.1 红外辐射的基本知识 12

1.1.1 红外光（辐射）的基本特点 12

1.1.2 红外光（辐射）检测的基本定律 13

1.1.3 红外光（辐射）源 15

1.2 红外传感器系统的构成 17

1.3 红外传感器（探测器）的光学系统 18

1.4 红外传感器（探测器）的辅助电路 20

1.5 红外传感器（探测器）的性能参数 23

1.6 常见的红外探测器 26

1.6.1 热敏红外探测器 27

1.6.2 光电红外探测器 28

1.7 红外传感器使用注意事项 33

1.8 红外传感器的典型应用 34

1.8.1 红外测温 34

1.8.2 红外成像 37

1.8.3 红外无损探测 40

1.8.4 红外气体分析 41

1.8.5 红外雷达 42

1.8.6 红外侦察 43

1.8.7 红外报警 44

习题 46

第2章 图像传感器 47

2.1 图像传感器的敏感器件 51

2.1.1 信号电荷耦合器件（CCD） 51

2.1.2 信号电荷注入器件（CID） 56

2.1.3 戽链式器件（BBD） 57

2.1.4 MOS式光电变换器件 57

2.2 线型图像传感器 57

2.3 面型图像传感器 60

2.4 图像传感器的主要特性参数 66

2.4.1 调制传递函数MTF特性 66

2.4.2 输出饱和特性 68

2.4.3 暗输出特性 69

2.4.4 灵敏度 69

2.4.5 光谱响应及背面照光 70

2.4.6 其他特性与有关术语 70

2.5 常用图像传感器 71

2.5.1 TCD 102C-1型CCD线型图像传感器 71

2.5.2 TCD 201C型CCD面积图像传感器 72

2.5.3 CCD型图像传感器 72

2.5.4 1/3"CCD WV-CP410/412/414型彩色摄像机 74

2.5.5 1/2"WV-CL350/352/354型数字处理彩色摄像机 74

2.5.6 1/3"CCD WV-CP210/212/214型彩色摄像机 76

2.5.7 1/3"CCD WV-CP100E型彩色摄像机 77

2.5.8 1/3"CCD WV-CF20型彩色摄像机 78

2.5.9 1/2"CCD WV-CL700/702/704型彩色摄像机 79

2.5.10 1/3"CCD WV-BP310/312/314型黑白摄像机 80

2.5.11 1/3"CCD WV-BP500/504型黑白摄像机 80

2.5.12 1/3"CCD WV-BP100/102/104型黑白摄像机 81

2.5.13 1/3"CCD WV-BP110/114型黑白摄像机 82

2.5.14 1/2"CCD WV-BL600/602/604型黑白摄像机 83

2.5.15 WV-CS500型集成监视系统 84

2.5.16 低光CCD摄像机 86

2.5.17 工业彩色CCD微型摄像机 86

2.6 图像传感器的典型应用 89

2.6.1 尺寸测量 89

2.6.2 工件探伤 90

2.6.3 图像传真 91

2.6.4 文字识别 91

2.6.5 自动方向识别 92

2.6.6 集成电路IC硅片形状自动检测 93

2.6.7 月票自动发售 93

习题 94

第3章 光纤传感器 95

3.1 光纤传感器的组成与分类 102

3.2 光纤维及传光原理 103

3.2.1 斯乃尔定理 103

3.2.2 光纤维传光原理 104

3.3 光纤传感器的光纤、光源、光检测器的选用原则 107

3.3.1 光纤 107

3.3.2 光源 108

3.3.3 光检测器 109

3.4 光纤连接器和光纤固定接头 111

3.4.1 光纤活动连接器 111

3.4.2 光纤固定接头 112

3.4.3 光纤定向耦合器 113

3.5 光调制技术 115

3.5.1 相位调制与干涉测量 116

3.5.2 频率调制 117

3.6 光纤温度传感器 118

3.6.1 辐射（红外）型光纤温度传感器 120

3.6.2 半导体吸光型光纤温度传感器 123

3.7 光纤速度和流量传感器 124

3.7.1 激光多普勒测速传感器 125

3.7.2 光纤旋涡式流量计 126

3.8 光纤加速度传感器 127

3.8.1 相位变化型光纤加速度传感器 127

3.8.2 振幅型光纤加速度传感器 130

3.9 光纤压力和振动传感器 130

3.10 光纤位移传感器 133

3.11 光纤电压和电流传感器 137

3.11.1 光纤电压传感器 137

3.11.2 光纤电流传感器 138

3.12 光纤电磁场传感器 140

3.12.1 微波传感器 140

3.12.2 光电磁场传感器 141

3.13 光纤射线传感器 143

3.13.1 光纤射线传感器的结构原理 143

3.13.2 吸收型光纤射线传感器 143

3.14 光纤分光传感器 145

3.14.1 检测微量气体的光纤分光传感器 145

3.14.2 检测生物体内的光纤分光传感器 146

3.15 光纤图像传感器 146

3.16 光纤医用传感器 147

3.16.1 光纤氧饱和度传感器 147

3.16.2 光纤血流计 150

3.16.3 光纤pH值传感器 151

3.16.4 光纤体压计 152

3.16.5 光纤体温计 153

习题 153

第4章 超导传感器 154

4.1 超导效应 154

4.2 SCQID超导传感器的工作原理 155

4.3 超导传感器的结构 156

4.4 超导传感器的测量系统 157

4.5 超导直流式传感器 158

4.6 超导射频式传感器 159

4.7 超导红外传感器 161

4.8 超导可见光传感器 161

4.9 超导微波传感器 162

4.10 超导磁场传感器 162

4.11 超导图像传感器 163

4.12 超导磁悬浮列车 163

4.13 超导核磁共振仪 165

习题 167

第5章 微波传感器 168

5.1 微波基本知识 168

5.2 微波传感器及其分类 169

5.3 微波传感器的优点与存在问题 169

5.4 微波湿度（水分）传感器 170

5.5 微波液位（仪）传感器 171

5.6 微波物位（仪）传感器 171

5.7 微波测厚（仪）传感器 172

5.8 微波温度传感器 172

5.9 微波定位传感器 173

5.10 微波多普勒传感器 174

习题 174

第6章 生物传感器 175

6.1 生物反应基本知识 175

6.1.1 酶反应 175

6.1.2 微生物反应 178

6.1.3 免疫学反应 180

6.2 生物活性材料固定化技术 181

6.3 生物传感器原理、特点与分类 182

6.3.1 生物传感器的基本原理 182

6.3.2 生物敏感膜 182

6.3.3 生物传感器的特点 183

6.3.4 生物传感器的分类 183

6.4 酶传感器 184

6.5 微生物传感器 187

6.5.1 呼吸机能型微生物传感器 187

6.5.2 代谢机能型微生物传感器 188

6.6 免疫传感器 189

6.7 生物组织传感器 190

6.8 半导体生物传感器 191

6.8.1 酶光敏二极管 192

6.8.2 酶FET 192

6.9 生物基因芯片 193

6.9.1 基因芯片的制作原理 194

6.9.2 测试原理 195

6.9.3 检测和分析 197

6.9.4 基因芯片技术的主要应用 198

习题 198

第7章 气体传感器 199

7.1 电阻型半导体气敏材料的导电机理 213

7.2 电阻型半导体气敏传感器的结构 213

7.3 气敏器件的基本特性 215

7.4 非电阻型气敏器件 217

7.5 气敏传感器的主要参数与特性 219

7.6 光纤气体传感器 221

7.6.1 差动吸收法光纤远距离测量系统 221

7.6.2 光纤NH3气体传感器 223

7.7 红外吸收式气敏传感器 224

7.8 热导率变化式气体传感器 224

7.9 石英振荡式气体传感器 225

7.10 气-磁传感器 226

7.11 湿式气敏传感器 226

7.12 气体传感器的典型应用 227

习题 230

第8章 湿度传感器 231

8.1 湿度及其表示方法 237

8.2 湿度传感器的分类 238

8.3 湿度传感器的特性参数 238

8.4 电解质湿度传感器 242

8.4.1 无机电解质湿度传感器 242

8.4.2 高分子电解质湿度传感器 244

8.4.3 有机季铵盐高分子电解质湿敏感元件 246

8.4.4 聚苯乙烯磺酸铵湿敏元件 246

8.5 半导体陶瓷湿度传感器 246

8.5.1 涂覆膜型 246

8.5.2 烧结体型 247

8.5.3 薄膜型 249

8.6 有机物及高分子聚合物湿度传感器 249

8.6.1 胀缩性有机物湿敏元件 250

8.6.2 高分子聚合物薄膜湿敏元件 251

8.7 湿度传感器的应用及发展动向 252

习题 253

第9章 非晶态合金传感器 254

9.1 非晶态合金及其基本特性 254

9.1.1 非晶态合金的力学性能 255

9.1.2 非晶态合金的磁学性能 257

9.1.3 非晶态合金的电学性能 259

9.1.4 非晶态合金的化学性能 260

9.2 非晶态合金传感器的物理基础 260

9.2.1 传感器与敏感材料 260

9.2.2 非晶态合金的敏感功能 263

9.2.3 非晶态合金的磁机变换功能 263

9.2.4 非晶态合金的磁电变换功能 267

9.2.5 非晶态合金的其他变换功能 270

9.3 非晶态合金脉冲感应型磁场传感器 272

9.4 非晶态合金位移传感器 276

9.5 非晶态合金压力传感器 277

9.5.1 膜片式压力传感器 277

9.5.2 差动式压力传感器 278

9.6 非晶态合金平均温度传感器 279

习题 281

第10章 机器人传感器 282

10.1 机器人传感器的分类 282

10.2 机器人视觉传感器 283

10.3 机器人听觉传感器 286

10.4 机器人触觉传感器 287

10.5 机器人压觉传感器 288

10.6 机器人接近觉传感器 290

10.7 机器人力觉传感器 291

10.8 机器人滑觉传感器 291

习题 292

第11章 智能传感器 293

11.1 智能传感器的结构、功能与特点 293

11.1.1 智能传感器的结构 293

11.1.2 智能传感器的功能 294

11.1.3 智能传感器的特点 295

11.2 传感器的智能化方法 296

11.2.1 实现数据处理功能 296

11.2.2 实现自动控制功能 304

11.3 智能传感器的常用集成芯片 307

11.3.1 数据输出接口电路 307

11.3.2 微处理器 307

11.3.3 智能传感器的接口芯片 307

11.4 智能压力传感器 309

11.5 智能差压传感器 310

11.6 智能温度压力传感器 310

11.7 人工神经网络智能传感器 312

习题 313

第12章 其他新型传感器 314

12.1 开环式电流传感器 314

12.2 闭环式电流传感器 317

12.3 磁调制电流传感器 321

12.4 电压传感器 323

12.5 三维过载传感器 325

12.6 液晶传感器 327

12.6.1 液晶及其性质 327

12.6.2 液晶电磁场传感器 327

12.6.3 液晶电压传感器 328

12.6.4 液晶超声波传感器 328

12.6.5 液晶温度传感器 328

习题 329