传感器原理及技术PDF电子书下载

1.1传感器的定义及分类 1

1.1.1传感器的定义 1

1.1.2传感器的分类 1

第1章 传感器概述 1

1.2传感器的作用与地位 2

1.3传感器技术的发展动向 2

1.3.1发现新现象 2

1.3.2开发新材料 3

1.3.3采用微细加工技术 3

1.3.4传感器的智能化 3

1.3.5仿生传感器 3

第2章 传感器的特性及标定 4

2.1传感器的静态特性 4

2.1.1线性度 4

2.1.4重复性 8

2.1.2灵敏度 8

2.1.3迟滞 8

2.2传感器的动态特性 9

2.2.1传感器动态特性的数学模型 9

2.2.2算子符号法与传递函数 10

2.2.3频率响应函数 11

2.2.4动态响应特性 11

2.3传感器的标定 17

2.3.1传感器的静态特性标定 17

2.3.2传感器的动态标定 19

第3章 传感器中的弹性敏感元件设计 25

3.1弹性敏感元件的基本特性 25

3.1.1弹性特性 25

3.1.3弹性后效 26

3.1.4固有振动频率 26

3.1.2弹性滞后 26

3.2弹性敏感元件的材料 27

3.3弹性敏感元件的特性参数计算 27

3.3.1弹性圆柱 27

3.3.2悬臂梁 29

3.3.3扭转棒 30

3.3.4平膜片 31

3.3.5波纹管 33

3.3.6薄壁圆筒 34

3.3.7双端固定梁 34

3.4有限单元法简介 35

3.4.1弹性力学 35

3.4.2边界条件 35

3.4.3最小势能原理 35

3.4.4有限单元法 36

4.1.2磁—电转换功能 37

4.1.1压—电转换功能 37

第4章 敏感元件材料 37

4.1敏感材料的转换功能 37

4.1.3光—电转换功能 38

4.1.4热—电转换 38

4.2半导体敏感材料 40

4.2.1影响半导体物理性能的外场效应 40

4.2.2常用半导体敏感材料 41

4.3陶瓷敏感材料 41

4.3.1压电陶瓷 41

4.3.2热释电陶瓷 42

4.3.3半导体陶瓷 42

4.4有机敏感材料 43

4.4.1有机热敏器件 43

4.4.2压电性和热释电性高分子材料 44

4.5形状记忆合金 45

4.6微细加工技术 46

4.6.1各向异性腐蚀 47

4.6.2氧化与掺杂 47

4.6.3键合技术 48

第5章 电阻应变式传感器 49

5.1电阻应变片的工作原理（应变效应） 49

5.2电阻应变片的结构、类型及参数 50

5.2.1应变片的基本结构 50

5.2.2电阻应变片的种类及特点 51

5.2.3金属应变片的参数 52

5.2.4应变片的粘贴技术 54

5.3应变片的动态响应特性 55

5.3.1应变波的传播过程 55

5.3.2应变片的极限工作频率估算 55

5.4.1直流电桥 57

5.4测量电路 57

5.4.2交流电桥 60

5.5电阻应变式传感器的温度误差及其补偿 61

5.5.1温度误差及其产生原因 61

5.5.2温度补偿方法 62

5.6应变式传感器的结构设计及应用 64

5.6.1应变式压力传感器 64

5.6.2应变式加速度传感器 67

第6章 电容式传感器 68

6.1电容式传感器 68

6.1.1基本工作原理 68

6.1.2电容式传感器的线性及灵敏度 69

6.2电容式传感器的输出电路及等效电路 74

6.2.1电容式传感器的等效电路 74

6.2.2电容式传感器的输出电路 75

6.3.2寄生电容的影响 80

6.3影响电容传感器精度的因素及提高精度的措施 80

6.3.1边缘效应的影响 80

6.3.3温度的影响 81

6.4电容式传感器的应用 81

6.4.1电容式压力传感器 81

6.4.2电容式加速度传感器 82

6.4.3电容式荷重传感器 82

6.4.4振动、位移测量仪 82

6.4.5电容测厚传感器 83

第7章 压电式传感器 84

7.1压电式传感器的工作原理 84

7.1.1压电效应 84

7.1.2压电效应的物理解释 87

7.2压电元件常用结构形式 87

7.3.1等效电路 88

7.3压电元件的等效电路及测量电路 88

7.3.2测量电路 89

7.4压电式加速度传感器 93

7.4.1工作原理及特性 93

7.4.2压电加速度传感器的典型结构 96

7.4.3压电式加速度传感器的应用 97

7.5压电式压力传感器 98

7.5.1压电式压力传感器的原理及结构 98

7.5.2压电式压力传感器的结构及应用 99

第8章 电感式传感器 101

8.1电感式传感器 101

8.1.1电感式传感器的工作原理和等效电路 101

8.1.2电感式传感器的结构类型及特性 103

8.1.3电感传感器的测量电路 105

8.2差动变压器式电感传感器 108

8.2.2差动变压器式传感器的特性 109

8.2.1工作原理 109

8.3电涡流式传感器 111

8.3.1电涡流式传感器的工作原理及特性 111

8.3.2电涡流式传感器结构型式及特点 112

8.3.3影响电涡流式传感器灵敏度的因素 113

8.3.4测量电路 114

8.4电感式传感器的应用 115

第9章 压阻式传感器 117

9.1压阻式传感器的工作原理 117

9.2晶向的表示方法 118

9.3压阻系数 119

9.4影响压阻系数的因素 120

9.5压阻式传感器的结构与设计 121

9.5.1压阻式压力传感器 121

9.5.2压阻式加速度传感器 124

9.6压阻式传感器的测量电路及补偿 125

9.6.1恒压源供电 125

9.6.2恒流源供电 125

9.6.3减小在扩散工艺中的温度影响 126

9.7压阻式传感器的应用 127

第10章 热电式传感器 129

10.1热电偶 129

10.1.1热电偶的工作原理 129

10.1.2热电偶基本定律 130

10.1.3常用热电偶 131

10.2热电阻 132

10.2.1铂电阻 132

10.2.2铜电阻 132

10.3.1导电机理 133

10.3.2电阻与温度的关系 133

10.3热敏电阻 133

10.3.3耗散常数 134

10.3.4热敏电阻的电流—电压特性 134

10.3.5热敏电阻的应用 134

10.4热释电型温度传感器 135

10.5半导体集成温度传感器 136

第11章 光电式传感器 137

11.1光电式传感器的工作原理及基本组成 137

11.2光电式传感器中的敏感元件 138

11.2.1外光电效应型光电器件 138

11.2.2内光电效应型光电器件 141

11.3光电式传感器的类型及设计 149

11.4光电式传感器的应用 152

12.1电荷耦合图像传感器 154

12.1.1CCD的基本工作原理 154

第12章 固态图像传感器 154

12.1.2线阵与面阵CCD图像传感器 158

12.1.3CCD图像传感器的特性参数 160

12.2其它类型的图像传感器 163

12.2.1电荷注入器件（CID） 163

12.2.2MOS型固体图像传感器件 164

12.2.3电荷引发器件（CPD） 165

12.2.4叠层型固体传感器件 166

12.3固态图像传感器的应用 166

第13章 固态磁敏传感器 169

13.1固态磁敏传感器 169

13.1.1霍耳元件 170

13.1.2霍耳式传感器的应用 175

13.2磁敏二极管和磁敏三极管 177

13.2.1磁敏二极管的工作原理和主要特性 177

13.2.2磁敏三极管工作原理和主要特性 180

13.2.3磁敏二极管和磁敏三极管的应用 181

14.1湿敏传感器 183

14.1.1湿度概念 183

第14章 化学传感器 183

14.1.2陶瓷湿度传感器 184

14.1.3MgCr2O4系湿敏传感器 186

14.1.4ZnO-Cr2O3系湿度传感器 187

14.1.5M系列氧化铝湿度传感器 188

14.2气敏传感器 189

14.2.1概述 189

14.2.2固态电解质气敏传感器 189

14.2.3电位式气敏传感器 191

14.2.4氧化物半导体气敏传感器 193

15.1核辐射传感器 197

15.1.1核辐射检测的物理基础 197

第15章 射线及微波检测传感器 197

15.1.2核辐射传感器 198

15.1.3核辐射检测技术的应用 199

15.2超声检测 201

15.2.1超声检测原理 201

15.2.2压电式超声波换能器 203

15.2.3超声波在检测技术中的应用 204

15.3红外辐射传感器 206

15.3.1红外辐射的基本知识 206

15.3.2红外传感器的分类 207

15.3.3红外传感器的应用 208

15.4微波传感器 211

15.4.1微波的基础知识 211

15.4.2微波传感器 212

15.4.3微波检测技术的应用 212

16.1.1光导纤维及其传光原理 215

16.1光导纤维 215

第16章 光导纤维传感器 215

16.1.2光导纤维的主要参数 216

16.1.3光在普通光导纤维内的传输 217

16.2光纤传感器 218

16.2.1光纤传感器的光源 218

16.2.2光纤传感器的光探测器 219

16.2.3光纤传感器的分类 219

16.3光纤传感器的应用 220

16.3.1传光型光纤传感器 220

16.3.2功能型光导纤维传感器 226

第17章 传感器接口技术基础知识 231

17.1检测信号的放大与变换 231

17.1.1运算放大器 232

17.1.2仪表放大器 232

17.1.3程控测量放大器 234

17.1.4信号变换器（电压—电流变换电路） 235

17.2调制与解调 238

17.2.1调幅与其解调 239

17.2.2调频与其解调 242

17.3滤波器 246

17.3.1实际滤波器的基本参数 246

17.3.2滤波器电路原理 248

17.4多路模拟开关及采样保持器 252

17.4.1多路模拟开关 252

17.4.2采样保持电路 253

17.5A/D、D/A转换技术 256

17.5.1D/A转换器原理及技术指标 256

17.5.2A/D转换器技术 260

17.6传感器数据采集技术 265

参考文献 268