传感技术与系统PDF电子书下载

目录 1

1 传感器与测量系统 1

1.1 基本概念 1

1.1.1 测量系统 1

1.1.2 传感器 3

1.1.3 信号调理 5

1.1.4 接口与数域 6

1.2 传感器的分类 8

1.3 传感器的基本特性 10

1.3.1 传感器的误差 11

1.3.2 静态特性 12

1.3.3 动态特性 19

1.3.4 其他特性 23

1.4 传感器的标定与数据处理 28

1.4.1 静态标定中的多项式拟合 29

1.4.2 传感器标定实验的设计 33

1.5 传感器与测量系统专业知识的学习与应用 36

1.5.1 传感器的发展状况 36

1.5.2 文献阅读与实验设计 38

1.5.3 传感器的研究与应用 47

2 传感器的材料及加工工艺 51

2.1 传感器使用的材料 51

2.1.1 材料的基本物理知识 52

2.1.2 导体、半导体和电介质 55

2.1.3 敏感陶瓷材料 59

2.1.4 高分子敏感材料 67

2.1.5 磁性材料 75

2.2 传感器的加工工艺 77

2.2.1 结构型传感器的加工工艺 78

2.2.2 厚膜工艺 82

2.2.3 薄膜工艺 85

2.3 微机械加工工艺 90

2.3.1 微传感器与微机电系统 90

2.3.2 MEMS所用材料 93

2.3.3 微加工工艺 94

2.3.4 三维结构的微加工工艺 97

3 电阻式传感器 100

3.1 机械量传感器 100

3.1.1 电位器式传感器 101

3.1.2 应变计 108

3.2 磁敏及光敏电阻 110

3.2.1 磁电阻效应及磁敏电阻 110

3.2.2 磁敏电阻的应用 113

3.2.3 光敏电阻 116

3.3 湿度及气体传感器 121

3.3.1 湿度传感器 121

3.3.2 气体传感器 124

3.4 液体电导率传感器 127

3.5.1 电阻测量基础 129

3.5 电阻式传感器的检测电路 129

3.5.2 分压器法 132

3.5.3 惠斯登电桥 134

4 电感式传感器 140

4.1 变磁阻式传感器 140

4.2 互感式传感器 145

4.3 电涡流传感器 150

4.3.1 电涡流检测原理 151

4.3.2 电涡流位移传感器 155

4.3.3 电涡流无损检测传感器 167

4.3.4 几种新型电涡流传感器介绍 175

5 电容式传感器 179

5.1 电容检测原理 179

5.1.1 电容及其计算 180

5.1.2 多电极间的电容 182

5.1.3 电容式传感器基础 188

5.1.4 电容式传感器的相关技术及应用 194

5.2 电容式接近觉传感器 197

5.2.1 电容式接近觉传感器基础 197

5.2.2 同面散射场式电容传感器 202

5.2.3 叉指电极式电容传感器 206

5.3 基于MEMS的微型电容式传感器 208

5.3.1 加速度传感器 209

5.3.2 压力传感器 213

5.4 电容式传感器检测电路 216

5.4.1 振荡器式检测电路 218

5.4.2 谐振式检测电路 220

5.4.3 充放电式检测电路 221

5.4.4 AC桥式检测电路 223

6.1.1 压电效应与压电材料 229

6.1 电荷型压电传感器 229

6 压电传感器 229

6.1.2 典型应用 234

6.1.3 检测电路 239

6.2 压电谐振式传感器 242

6.2.1 石英晶体与压电谐振式传感器 243

6.2.2 石英谐振式传感器的典型应用 245

6.2.3 石英晶体微天平 251

6.3 声表面波传感器 258

6.3.1 延迟线型声表面波传感器 258

6.3.2 谐振器型声表面波传感器 266

6.3.3 无源无线声表面波传感器 269

7 化学量传感器 277

7.1 电化学原理简介 278

7.1.1 电极电位 279

7.1.2 电极过程 284

7.1.3 电化学分析方法 290

7.2 离子选择电极 297

7.2.1 离子选择电极原理 298

7.2.2 几种离子选择电极 300

7.2.3 参比电极 303

7.2.4 ISE测量中的问题 304

7.3 气体传感器 308

7.3.1 气体的检测与气体传感器 309

7.3.2 电化学气体传感器 314

7.4 生物传感器 316

7.4.1 生物传感器概况 317

7.4.2 电化学生物传感器 320

7.4.3 DNA传感器与生物芯片 326

8.1 光探测器 333

8 光学传感器 333

8.1.1 光敏二极管 334

8.1.2 光电倍增管 340

8.1.3 光电晶体管 342

8.1.4 热释电红外传感器 343

8.2 CCD与CMOS图像传感器 347

8.2.1 CCD的工作原理 347

8.2.2 CCD传感器的形式与结构 349

8.2.3 CMOS图像传感器 353

8.3 光纤传感器 358

8.3.1 光纤的基础知识 359

8.3.2 光纤传感器 361

8.4 表面等离子体谐振检测技术 366

8.4.1 SPR原理简介 366

8.4.2 SPR检测系统的结构形式及应用 367

8.4.3 SPR与QCM在表面检测中的比较 373

9 传感器的信号调理 375

9.1 电平调整 376

9.1.1 无源电平调整电路 376

9.1.2 有源电平调整电路 377

9.1.3 运算放大器的技术指标及基本电路形式 378

9.1.4 有源电平调整电路实例分析 383

9.2 线性化 389

9.2.1 无源线性化电路 389

9.2.2 有源线性化电路 394

9.3 信号形式变换 400

9.3.1 电压—电流变换 401

9.3.2 电流—电压变换 405

9.3.3 模拟—数字转换器与数字—模拟转换器 407

9.3.4 电压—频率（V/F）转换 416

9.4.1 滤波器与信号 420

9.4 滤波及阻抗匹配 420

9.4.2 滤波器的类型 424

9.4.3 滤波器的设计与实现 430

10 传感器的数据获取技术 437

10.1 模拟量的数字化 437

10.1.1 模拟量数字化的位置选择 437

10.1.2 数据获取系统的抗混滤波 442

10.1.3 数据获取系统的实现方式 448

10.2 智能化传感器 456

10.2.1 智能化传感器的基本概念 456

10.2.2 网络化的智能传感器 459

10.3 软传感器 464

10.3.1 软传感器的基本概念 464

10.3.2 模式分析方法 466

10.3.3 多传感器信息融合 470

10.4 噪声与抗干扰技术 474

10.4.1 噪声的度量 475

10.4.2 几种常见的电子噪声 478

10.4.3 干扰及抗干扰技术 481

参考文献 496