现代传感技术PDF电子书下载

目录 1

第1章　绪论 1

1.1　传感技术的地位与作用 1

1.2　传感器的应用 1

1.3　传感器最新进展 2

1.3.1　力学量传感器 2

1.3.2　热学量传感器 4

1.3.3　光学量传感器 4

1.3.4　磁学量传感器 5

1.3.5　声学量传感器 5

1.4　传感器技术动向 6

1.5　传感器的定义及分类 7

1.6　传感器命名方法及代号 9

2.1.1　一般感测系统的组成 10

2.1　感测系统的组成 10

第2章　传感器基础理论 10

2.1.2　计算机控制的感测系统 11

2.2　信号及其特性分析 13

2.2.1　信号的分类 13

2.2.2　周期信号及其频谱分析 14

2.2.3　非周期信号及其频谱分析 17

2.2.4　随机信号及其描述 24

2.3　传感器的静态特性 27

2.3.1　测量范围和量程 27

2.3.2　分辨力和阈值 28

2.3.3　灵敏度 28

2.3.4　线性度、迟滞、重复性 28

2.3.5　零漂和温漂 32

2.3.6　总精度及其计算 33

2.4.1　传感器动态分析的基本特点 34

2.4　传感器的动态特性 34

2.4.2　传递函数和频率响应函数 35

2.4.3　典型系统的频率特性 37

2.4.4　传感器动态响应指标与评价 40

2.4.5　动态响应指标实验确定方法 41

2.4.6　提高与改善传感器动态性能指标的途径 43

第3章　传感器的基础效应 44

3.1　概述 44

3.2　电光效应 45

3.3　磁光效应 46

3.4　热磁效应 46

3.5　热磁纵向效应 47

3.6　约瑟夫森效应与核磁共振 47

3.7　与光有关的效应 49

3.8　与声波有关的效应 51

3.9　放射线效应 54

3.10　击波动态效应 56

3.11　吸附效应及表面场效应 56

3.12　与化学有关的效应 57

第4章　电位器、电感及电容式传感器 59

4.1　电位器式传感器 59

4.1.1　电位器式传感器的工作原理 59

4.1.2　电位器式传感器的应用 60

4.2　电感式传感器 62

4.2.1　自感式传感器 62

4.2.2　互感式传感器 63

4.2.3　电感式传感器的应用 64

4.3　电涡流式传感器 65

4.3.1　电涡流式传感器的工作原理 65

4.3.2　电涡流式传感器的应用 67

4.4　电容式传感器 69

4.4.1　电容式传感器的工作原理 69

4.4.2　电容式传感器的应用 70

第5章　应变式传感器 72

5.1　应变片的工作原理 72

5.2　应变片 75

5.3　应变式传感器的测量电路 76

5.3.1　电桥电路的发展动向 76

5.3.2　电桥电路 77

5.4　应变式传感器的应用 80

5.4.1　力与称重传感器 80

5.4.2　压力传感器 83

5.4.3　加速度传感器 86

6.1.1　压电效应 87

6.1　压电式传感器的基本特性 87

第6章　压电式传感器 87

6.1.2　压电方程与压电常数 88

6.2　压电式传感器的测量电路 90

6.2.1　压电式传感器的等效电路 90

6.2.2　电压放大器 91

6.2.3　电荷放大器 93

6.3　压电式传感器的应用 94

6.3.1　压电式力传感器 94

6.3.2　压电式加速度传感器 95

6.3.3　压电式压力传感器 98

第7章　压阻式传感器 101

7.1　晶体的晶面、晶向 101

7.2　压阻式传感器原理与设计 102

7.2.1　压阻效应 102

7.2.2　压阻系数 103

7.2.3　压阻式传感器的设计与制造 108

第8章　磁弹性传感器 113

8.1　磁弹性效应及传感器工作原理 113

8.1.1　磁致伸缩效应及其逆效应 113

8.1.2　维德曼效应及其逆效应 114

8.1.3　巴克豪森效应 114

8.2　磁弹性传感器的典型结构 115

8.3　磁弹性传感器的测量电路 120

8.4　磁弹性传感器的特性 122

第9章　热学量传感器 124

9.1　热电偶 124

9.1.1　热电偶的物理基础 124

9.1.2　热电偶的结构及材料 127

9.1.3　热电偶的类型 128

9.1.4　热电偶的分度方法及主要特性 130

9.1.5　热电偶实用测温电路 133

9.1.6　热电偶参考端温度 134

9.1.7　热电偶误差 137

9.2　热电阻传感器 138

9.2.1　工作原理 138

9.2.2　热电阻材料及其结构 139

9.2.3　热电阻的主要性能指标和测量误差 140

9.3　半导体热敏电阻 141

9.3.1　热敏电阻的工作机理 142

9.3.2　热敏电阻的主要参数 142

9.3.3　热敏电阻的主要特性及其应用 143

9.4　热敏铁淦氧温度传感器 144

9.5　晶体管温度传感器 145

10.2　光电器件的基本特性 147

第10章　光学传感器 147

10.1　光电效应 147

10.3　光电器件 149

10.3.1　光敏电阻 149

10.3.2　光敏二极管和光敏三极管 152

10.3.3　光电池 154

10.3.4　半导体色敏元件 156

10.3.5　光电位置敏感器件 158

10.4　固体图像传感器 161

10.5　红外传感器 163

10.5.1　红外基础知识 163

10.5.2　红外探测器 165

10.6　激光传感器 169

10.6.1　激光概述 169

10.6.2　激光器 170

10.6.3　激光检测应用 171

第11章　光纤传感器 174

11.1　概述 174

11.2　光纤 175

11.2.1　光纤的结构和导波原理 175

11.2.2　光纤的主要参数 176

11.2.3　光纤的类型 178

11.3　光纤传感器元件之间的耦合与连接 179

11.3.1　光纤的激励 179

11.3.2　光纤元件的连接 180

11.4　光纤的光波调制技术 182

11.4.1　光强度调制 182

11.4.2　光相位调制及干涉测量法 184

11.4.3　偏振调制 186

11.4.4　频率调制 186

11.5.1　光强调制光纤传感器 188

11.4.5　颜色（光谱）调制 188

11.5　典型的光纤传感器 188

11.5.2　相位调制光纤传感器 192

第12章　磁传感器 193

12.1　霍尔器件 193

12.1.1　霍尔效应 193

12.1.2　霍尔器件的结构和测量电路 194

12.1.3　霍尔器件的主要特性参数 195

12.1.4　不等位电势和温度误差的补偿 196

12.2　磁敏二极管和磁敏三极管 198

12.2.1　磁敏二极管的工作原理和主要特性 199

12.2.2　磁敏三极管的工作原理和主要特性 202

12.3　CMOS磁敏器件 204

12.4.1　物理磁阻效应和几何磁阻效应 206

12.4　半导体磁敏电阻 206

12.4.2　磁阻元件 207

12.5　强磁性金属薄膜磁敏电阻 209

12.6　韦根德磁敏器件 210

12.7　半导体三维磁矢量器件 211

12.8　Z元件 212

第13章　声传感器 214

13.1　声学基础知识 214

13.1.1　声波 214

13.1.2　声波的特性 215

13.1.3　声波的传播 217

13.2　声传感器及特性 219

13.2.1　动圈式传声器 221

13.2.2　电容式传声器 223

13.2.4　无线传声器 224

13.2.3　驻极体传声器 224

13.3　超声波传感器 225

13.3.1　压电换能器的结构 225

13.3.2　超声波传感器的工作原理 226

13.3.3　超声波传感器的应用 227

13.4　声发射传感器 235

13.4.1　声发射与声发射传感器 235

13.4.2　声发射检测系统的组成 236

13.4.3　声发射传感器的工作原理 236

13.4.4　声发射技术的应用领域 237

第14章　数字式传感器 240

14.1　编码器 240

14.2　计量光栅 244

14.2.1　计量光栅的类型 244

14.2.2　光栅传感器的结构和原理 246

14.2.3　辨向原理 249

14.2.4　细分技术 250

14.3　感应同步器 255

14.4　容栅 258

14.5　谐振式传感器 259

14.5.1　谐振式传感器的工作原理 259

14.5.2　谐振式传感器的应用 260

第15章　微机械传感器 264

15.1　微机械传感器的概念及特点 264

15.2　微机电系统的主要加工技术 265

15.2.1　集成电路制造工艺基础 265

15.2.2　微机械加工技术基础 268

15.3　微机械传感器原理 275

15.3.1　微机械加速度传感器 275

15.3.2　微机械压力传感器 287

15.3.3　其他微机械传感器 289

15.3.4　微机械陀螺 292

第16章　计算机在感测系统中的应用 296

16.1　传感器与计算机的接口 296

16.1.1　开关量输入接口 296

16.1.2　数字量输入接口 298

16.1.3　模拟量输入接口 300

16.2　感测信号的计算机处理 304

16.2.1　非线性校正 305

16.2.2　误差补偿 309

16.2.3　量纲变换 311

16.2.4　数字滤波 314

17.1　干扰与噪声 319

第17章　系统抗干扰技术 319

17.2　干扰的耦合方式 322

17.3　抑制电磁噪声的基本方法与措施 324

17.3.1　电场屏蔽 324

17.3.2　磁场屏蔽 326

17.4　接地技术 329

17.4.1　安全接地 329

17.4.2　信号接地 330

17.4.3　电缆屏蔽层的接地 333

17.4.4　隔离 334

第18章　传感器性能测试与校准 337

18.1　传感器性能测试 337

18.2　振动与冲击传感器的校准 337

18.3　压力传感器的校准 342

参考文献 347