光电传感器及其应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 传感器在科学技术领域中的重要性 2

1.3 传感器的分类 2

1.4 传感器的基本性能 3

1.5 传感器技术的发展趋势 4

第2章 电阻应变式传感器 6

2.1 电阻应变式传感器的工作原理 6

2.1.1 基本原理 6

2.1.2 金属材料与半导体材料的应变效应 7

2.2 电阻应变片的结构与分类 9

2.3 电阻应变片的特性 10

2.3.1 静态特性 10

2.3.2 动态特性 12

2.4 电阻应变片的变换电路 14

2.4.1 直流电桥的原理与平衡条件 14

2.4.2 电压灵敏度与对称电桥 15

2.4.3 电桥的分析 16

2.4.4 非线性误差及其补偿 18

2.4.5 交流电桥平衡的原理与条件 19

2.4.5.1 输出电压及平衡条件 19

2.4.5.2 交流电桥的输出特性及零位平衡 20

2.5 电阻应变式传感器 22

2.5.1 电阻应变式力传感器 22

2.5.1.1 柱式力传感器 22

2.5.1.2 梁式力传感器 24

2.5.2 电阻应变式压力传感器 25

2.6.1 平面膜片式压力传感器应用 29

2.5.3 电阻应变式加速度传感器 29

2.6 电阻应变式传感器的应用 29

2.6.2 电阻应变片在轧制力检测中的应用 30

2.6.3 应变传感器在衡器中的应用 31

第3章 电容式传感器 34

3.1 电容式传感器的工作原理 34

3.1.1 工作原理 34

3.1.2 平行板电容式传感器的工作方式 34

3.2 电容式传感器的信号变换电路 39

3.2.1 交流不平衡电桥 40

3.2.2 二极管环形检波电路 42

3.2.3 差动脉冲宽度调制电路 43

3.2.4 运算放大器测量电路 45

3.3.1 电容式差压变送器 47

3.3 电容式传感器的应用 47

3.3.2 膜片电极式压力传感器 48

3.3.3 电容式测微仪 50

3.3.4 电容式液位计 50

3.3.5 电容测厚仪 53

3.3.6 利用电容量变化效应的温度传感器 54

第4章 电感式传感器 55

4.1 变气隙自感式传感器的工作原理 55

4.2 变气隙自感式传感器的等效电路 57

4.2.1 等效电路 57

4.2.2 等效电路的分析 57

4.3 开磁路螺线管式电感传感器 59

4.4 开磁路差动式电感传感器 61

4.5 电感式传感器的信号变换电路 62

4.6 互感式电感传感器 65

4.7.1 高频反射式涡流传感器 67

4.7 电涡流式传感器 67

4.7.2 低频透射式电涡流传感器 69

4.7.3 电涡流式传感器的测量电路 71

4.8 电感式传感器的应用 73

4.8.1 变磁阻式传感器的应用 73

4.8.2 电涡流式传感器的应用 77

第5章 压电式传感器 80

5.1 压电式传感器的工作原理 80

5.1.1 压电效应 80

5.1.2 压电常数和表面电荷的计算 82

5.2.1 压电晶体 84

5.2.2 压电陶瓷 84

5.2 压电材料 84

5.3 压电式传感器的等效电路 85

5.4 压电式传感器的信号调节电路 87

5.4.1 电压放大器（阻抗变换器） 87

5.4.2 电荷放大器 90

5.5 压电式加速度传感器 91

5.5.1 工作原理 91

5.5.2 灵敏度 92

5.5.3 频率特性 92

5.5.4 压电式加速度传感器的结构 94

5.6 压电式测力传感器 95

5.7 压电式传感器的应用 96

第6章 磁敏传感器 98

6.1 霍尔传感器 98

6.1.1 霍尔效应 98

6.1.2 霍尔元件 99

6.1.3 霍尔元件的应用 100

6.2 集成霍尔传感器 104

6.3 磁敏电阻 106

6.3.1 磁敏电阻的工作原理与特性 106

6.3.2 磁敏电阻基本应用电路 107

6.4 磁敏二极管和磁敏三极管 109

6.4.1 磁敏二极管的结构和工作原理 109

6.4.2 磁敏三极管的结构和工作原理 112

6.5 磁敏式传感器应用 114

第7章 磁电式传感器 119

7.1 磁电式传感器的工作原理 119

7.2 动圈式磁电传感器 119

7.2.1 动圈式磁电传感器工作原理 119

7.2.2 动圈式磁电传感器结构 120

7.2.3信号变换电路 121

7.3 磁阻式磁电传感器 121

7.3.1 工作原理 121

7.3.2 转速脉冲变换电路 122

7.4 磁电式传感器的频率响应特性 123

7.5 磁电式传感器的应用 124

7.5.1 磁电式振动速度传感器 124

7.5.2 磁电式转速传感器 125

7.5.3磁电式扭矩仪 125

7.5.4机载振动检测系统 125

第8章 温度传感器 127

8.1 热电偶 127

8.1.1 热电偶的基本原理 127

8.1.2 热电偶的结构与类型 131

8.1.3 热电偶的冷端温度补偿 132

8.1.4 热电偶实用测温电路 134

8.2 热电阻传感器 136

8.2.1 金属热电阻 136

8.2.2 热电阻的测量电路 137

8.3 半导体热敏电阻 137

8.3.1 热敏电阻的主要特性 138

8.3.2 热敏电阻的应用 140

8.4 晶体管和集成温度传感器 144

8.4.1 晶体管温度传感器 144

8.4.2 集成温度传感器 145

9.1.1 光学传感器类型 149

9.1.2 光学传感器的特性参数 149

9.1 光学传感器类型以及特性参数 149

第9章 光学传感器 149

9.2 光学传感器用光源 150

9.2.1 激光光源 151

9.2.1.1 半导体激光器 151

9.2.1.2 气体激光器 153

9.2.2 发光二极管（LED） 153

9.2.3 普通光源 155

9.3 半导体色敏光学传感器 155

9.3.1 色敏传感系统与色度学基础 155

9.3.2 半导体色敏传感器 157

9.4 集成光学传感器 159

9.4.1 光波导原理 159

9.4.2 平面波导传感器 163

9.4.2.1 致密型波导集成光学传感器 163

9.4.2.2 多微孔波导集成光学传感器 166

9.4.3 马赫－泽德干涉型集成光学传感器 167

9.4.4 迈克耳逊干涉型集成光学传感器 168

第10章 光栅传感器 169

10.1 计量光栅的基本原理 169

10.1.1 光栅 169

10.1.2 光栅的种类 169

10.1.3 莫尔条纹 170

10.2 光栅传感器的工作原理 174

10.2.1 莫尔条纹测量位移原理 174

10.2.2 辨向原理 176

10.3 莫尔条纹细分原理 177

10.3.1 光栅细分的方法 177

10.3.2 直接细分 177

10.3.3 细分电桥基本原理 179

10.4 光栅传感器的应用 181

第11章 光电式传感器 183

11.1 光电导传感器 183

11.1.1 光敏电阻的特性 183

11.1.2 光敏电阻的偏置电路 187

11.2 光生伏特传感器 188

11.2.1 光电池 189

11.2.2 硅光电二极管 190

11.2.3 硅光电三极管 193

11.2.4 光电场效应管 194

11.3 光电发射器件 195

11.3.1 光电管 195

11.3.2 真空光电倍增管的基本工作原理 196

11.3.3 光电倍增管的倍增极 197

11.3.4 光电倍增管的基本特性 198

11.4.1 模拟式光电传感器的应用 201

11.4 光电式传感器的应用 201

11.4.2 脉冲式光电传感器的应用 203

第12章 光纤传感器 204

12.1 光学纤维的结构和基本原理 204

12.2 光强度调制型光纤传感器 206

12.2.1 微弯效应的光强度调制技术 207

12.2.2 光强度的外调制技术 211

12.2.3 强度调制型光纤传感器 214

12.3 相位调制型光纤传感器 222

12.3.1 光纤光波干涉技术 222

12.3.2 光纤干涉仪 224

12.3.3 光波相位调制型光纤传感器 226

12.4.1 光波偏振调制型光纤传感器的工作原理 229

12.4 光波偏振调制型光纤传感器 229

12.4.2 光纤电磁参量传感器 231

第13章 红外传感器 235

13.1 红外传感系统和光学系统 236

13.1.1 红外传感系统 236

13.1.2 红外光学系统 236

13.2红外传感器 237

13.2.1 热传感器 237

13.2.2 光子红外传感器 247

13.3 红外测温 249

13.3.1 红外测温的特点 249

13.3.2 红外测温原理 249

13.3.3 红外测温仪 249

13.4.1 红外成像原理 250

13.4红外成像 250

13.4.2红外成像仪 252

13.5 红外分析仪 253

13.6红外无损检测 254

13.6.1 焊接缺陷的无损检测 254

13.6.2铸件内部缺陷探测 255

13.6.3 疲劳裂纹探测 255

13.7 红外探测技术在军事上的应用 255

13.7.1 红外侦察 256

13.7.2红外雷达 256

第14章 固态图像传感器 257

14.1 CCD的基本结构和工作原理 258

14.1.1 CCD的基本结构 258

14.1.2 MOS的工作原理 258

14.1.3 CCD电荷的产生和输出 260

14.2 CCD图像传感器 262

14.2.1 线型固态图像传感器 262

14.2.2 面型固态图像传感器 265

14.3 CCD图像传感器的主要特性 271

14.4 红外固态图像传感器 275

14.4.1 引言 275

14.4.2 混合式IR-CCD传感器 275

14.4.3 单片集成式IR-CCD传感器 276

14.5 微光CCD像传感器 277

14.6 固态图像传感器的应用 278

14.6.1 固态图像传感器输出的特点 278

14.6.2 尺寸测量 278

14.6.3 图像处理装置 280

参考文献 282