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目录 1

第1章 绪论 1

1.1 传感器技术概述 1

1.1.1 传感器技术与信息技术 1

1.1.2 自动检测技术 1

1.2 传感器的定义、组成及分类 2

1.2.1 传感器的定义 2

1.2.2 传感器的组成 2

1.2.3 传感器的分类 3

1.3 传感器发展的新趋势 5

思考题与习题1 6

2.1.1 测量范围和量程 7

2.1 传感器的静特性 7

第2章 传感器的一般特性 7

2.1.2 线性度（非线性误差） 8

2.1.3 迟滞 9

2.1.4 重复性 10

2.1.5 灵敏度与灵敏度误差 10

2.1.6 分辨力与阈值 11

2.1.7 稳定性 11

2.1.8 漂移 11

2.1.9 精确度（精度） 12

2.1.10 误差表达 12

2.2 传感器的动态特性 13

2.2.1 动态特性的一般模型 13

2.2.2 传感器对任意输入信号的时域响应与脉冲响应函数 15

2.2.3 传感器的频率响应特性 17

2.2.4 传感器典型环节的动态响应 18

2.2.5 传感器的无失真检测条件 21

2.2.6 传感器的动态性能指标 22

2.3 传感器的标定与校准 23

2.3.1 传感器的标定 23

2.3.2 传感器的静态标定 24

2.3.3 传感器的动态标定 24

思考题与习题2 26

第3章 电阻式传感器 28

3.1 应变式电阻传感器 28

3.1.1 电阻应变片的工作原理 28

3.1.2 电阻应变片的种类和材料 30

3.1.3 电阻应变片的主要特性 36

3.1.4 电阻应变片的测量电路 40

3.1.5 电阻应变片的温度误差及补偿 46

3.1.6 应变式传感器 50

3.2 压阻式传感器 57

3.2.1 压阻效应与压阻系数 57

3.2.2 结构与特性 65

3.2.3 测量电路 67

3.2.4 温度补偿 69

3.2.5 压阻式传感器及应用 69

3.3 电位器式传感器 70

3.3.1 线性电位器 71

3.3.2 非线性电位器 73

3.3.3 负载特性及负载误差 76

思考题与习题3 79

第4章 电感式传感器 81

4.1 自感式传感器 81

4.1.1 工作原理 81

4.1.2 结构形式及特性 82

4.1.3 转换电路 85

4.1.4 误差分析 87

4.1.5 自感式传感器的应用 88

4.2 差动变压器式传感器 89

4.2.1 工作原理 89

4.2.2 结构形式及特性 91

4.2.3 转换电路 93

4.2.5 差动变压器的应用 94

4.2.4 误差分析 94

4.3 电涡流式传感器 97

4.3.1 工作原理及等效电路 97

4.3.2 结构特点 99

4.3.3 转换电路 100

4.3.4 电涡流式传感器的应用 102

4.4 自感式和差动变压器式传感器设计 104

4.4.1 设计步骤 105

4.4.2 设计举例 107

思考题与习题4 109

第5章 电容式传感器 111

5.1 工作原理、类型及性能 111

5.1.1 工作原理 111

5.1.2 基本类型 111

5.1.3 主要性能 116

5.2 转换电路 118

5.2.1 电容式传感器的等效电路 118

5.2.2 电桥电路 119

5.2.3 运算放大器式电路 121

5.3 误差分析 121

5.4 电容式传感器的特点及应用 124

5.4.1 电容式传感器的特点 124

5.4.2 电容式传感器的应用 126

思考题与习题5 128

第6章 磁电式传感器 130

6.1 磁电式传感器理论基础 130

6.2 磁电式传感器 131

6.2.1 恒定磁通磁电式传感器 131

6.2.2 变磁阻磁电式传感器 132

6.3 磁电式传感器设计基础 133

6.3.1 磁路设计 133

6.3.2 线圈参数计算与设计 138

6.3.3 传感器固有频率的确定及弹簧刚度的计算 139

6.3.4 阻尼器设计及阻尼系数的计算 142

6.4 磁电式传感器的误差 143

6.4.1 电流和电压灵敏度的误差 143

6.4.2 温度误差 144

6.4.3 永久磁铁不稳定误差 145

6.4.4 非线性误差 145

6.5 磁电式传感器的应用 146

6.5.1 振动测量 146

6.5.3 流量测量 148

6.5.2 扭矩测量 148

思考题与习题6 149

第7章 压电式传感器 150

7.1 压电效应与压电材料 150

7.1.1 压电效应 150

7.1.2 压电材料 154

7.2 压电式传感器测量电路 157

7.2.1 压电式传感器等效电路 157

7.2.2 电压放大器 158

7.2.3 电荷放大器 160

7.3 压电式传感器的误差 161

7.3.1 环境温度的影响 161

7.3.2 环境湿度的影响 162

7.3.3 横向灵敏度 163

7.3.4 基座应变的影响 163

7.3.5 电缆噪声 163

7.3.6 接地回路噪声 164

7.4 压电式传感器的应用 164

7.4.1 压电式加速度传感器 164

7.4.2 压电式力传感器 170

7.4.3 压电式压力传感器 171

7.4.4 压电式超声波传感器 173

7.4.5 压电式微位移传感器 175

思考题与习题7 175

8.1 光电效应及光电器件 177

8.1.1 光电效应 177

第8章 光电式传感器 177

8.1.2 外光电型光电器件 179

8.1.3 光电导型光电器件 180

8.1.4 光伏型光电器件 184

8.1.5 光电传感器的应用 189

8.2 光纤传感器 191

8.2.1 光纤的结构和传光原理 191

8.2.2 光纤的性能 192

8.2.3 光纤传感器及应用 193

8.3 电荷耦合器件 204

8.3.1 CCD的基本结构和工作原理 205

8.3.2 电荷的注入和输出 206

8.3.3 CCD图像传感器 207

8.3.4 CCD的主要参数 209

8.3.5 CCD传感器的应用 211

思考题与习题8 213

第9章 热电式传感器 214

9.1 热电偶传感器 214

9.1.1 热电偶测温原理 214

9.1.2 热电偶的基本定律 216

9.1.3 热电偶传感器 218

9.1.4 热电偶的误差及补偿措施 222

9.1.5 热电偶的标定 228

9.2 热电阻传感器 230

9.2.1 热电阻测温原理 230

9.2.2 金属热电阻 230

9.2.3 半导体热敏电阻 232

9.3.1 晶体管PN结温度传感器 236

9.3 其他测温传感器 236

9.3.2 晶体三极管温度传感器 237

9.3.3 集成温度传感器 238

9.3.4 薄膜热敏传感器 238

思考题与习题9 239

第10章 气、湿敏传感器 240

10.1 气敏传感器 240

10.1.1 半导体气敏传感器 240

10.1.2 固体电解质气敏传感器 243

10.2 湿敏传感器 244

10.2.1 烧结型半导体陶瓷湿敏传感器 244

10.2.2 多孔氧化物湿敏传感器 247

10.2.3 结型和MOS型湿敏传感器 250

10.2.4 其它湿敏传感器 251

10.3 气、湿敏传感器的应用 253

10.3.1 自动吸排油烟机 254

10.3.2 便携式缺氧监视器 255

10.3.3 SMC-2型湿度传感器的应用 256

10.3.4 自动去湿器 257

10.3.5 自动烹调湿度检测系统 257

思考题与习题10 258

第11章 磁敏传感器 259

11.1 霍尔传感器 259

11.1.1 霍尔效应 259

11.1.2 霍尔元件 260

11.1.3 霍尔传感器的应用 268

11.2.2 磁阻元件 271

11.2 磁阻传感器 271

11.2.1 磁阻效应 271

11.2.3 磁阻传感器的应用 272

11.3 磁敏二极管和磁敏三极管 274

11.3.1 磁敏二级管 275

11.3.2 磁敏三极管 278

11.3.3 磁敏二极管和磁敏三极管的应用 281

思考题与习题11 283

第12章 智能传感器 284

12.1 概述 284

12.1.1 智能传感器的概念 284

12.1.2 智能传感器的特点及结构 284

12.2.2 数据采集 285

12.2.1 信号的预处理 285

12.2 智能传感器的数据采集 285

12.3 智能传感器的数据处理技术 287

12.3.1 标度变换技术 288

12.3.2 非线性补偿技术 289

12.3.3 温度误差补偿技术 291

12.3.4 数字滤波技术 293

12.4 智能传感器设计 294

12.4.1 结构设计 295

12.4.2 敏感元件设计 295

12.4.3 传感器工艺设计 295

12.4.4 软件设计 296

思考题与习题12 297

参考文献 298