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绪论 1

第1章 无源传感器 6

1.1 电阻式传感器 6

1.1.1 电位器式传感器 6

1.1.2 应变式传感器与压阻式传感器 8

1.1.3 热电阻与热敏电阻 14

1.2 电容式传感器 18

1.2.1 基本原理与结构类型 18

1.2.2 输出特性 18

1.2.3 等效电路分析 21

1.3.1 自感式传感器 22

1.3 电感式传感器 22

1.3.2 互感式传感器（差动变压器） 27

1.3.3 压磁式传感器 31

1.3.4 电涡流式传感器 34

思考题与习题 38

第2章 有源传感器 39

2.1 磁电式传感器 39

2.1.1 基本原理与组成 39

2.1.2 结构类型 39

2.2 压电式传感器 41

2.2.1 压电效应及其表达式 41

2.1.3 测量电路 41

2.2.2 压电材料 44

2.2.3 压电元件 46

2.2.4 测量电路 49

2.3 热电偶传感器 51

2.3.1 热电效应 51

2.3.2 热电偶测温 54

2.3.3 热电偶的材料及结构 57

2.4 光电式传感器 58

2.4.1 光电器件 58

2.4.2 光电器件的基本特性 62

2.4.3 光电式传感器的基本组成和类型 67

思考题与习题 69

第3章 半导体传感器 70

3.1 磁敏传感器 70

3.1.1 霍尔传感器 70

3.1.2 磁敏二极管和三极管 79

3.2 气敏传感器 83

3.2.1 气敏电阻 83

3.2.2 非电阻型气敏器件 85

3.3 湿敏传感器 86

3.3.1 半导瓷湿敏材料的导电机理 87

3.3.2 半导瓷湿敏电阻的典型结构 88

3.3.3 测湿电路 89

3.4.1 PN结型温度传感器 90

3.4 热敏传感器 90

3.4.2 集成温度传感器 91

思考题与习题 91

第4章 数字式传感器 93

4.1 编码器 93

4.1.1 直接编码器 93

4.1.2 增量编码器 97

4.2 光栅与磁栅 98

4.2.1 光栅 98

4.2.2 磁栅 103

4.3 感应同步器 106

4.3.1 感应同步器的类型与结构 107

4.3.2 感应同步器的工作原理 108

4.4 频率式传感器 112

4.4.1 振弦式传感器 113

4.4.2 振筒式传感器 116

4.4.3 振膜式和振梁式传感器 118

4.4.4 石英晶体谐振式传感器 119

思考题与习题 120

第5章 新型传感器 121

5.1 光纤传感器 121

5.1.1 光导纤维的结构和传光原理 121

5.1.2 光纤传感器的基本原理与类型 123

5.2.1 CCD的工作原理 125

5.2 CCD图像传感器 125

5.2.2 CCD图像传感器的结构 127

5.3 激光与红外传感器 129

5.3.1 激光传感器 129

5.3.2 红外传感器 131

5.4 超声波与声表面波传感器 133

5.4.1 超声波传感器 133

5.4.2 声表面波传感器 135

5.5 核辐射传感器 135

5.5.1 核辐射检测的物理基础 136

5.5.2 核辐射传感器 137

5.6 传感器发展的新趋向 138

思考题与习题 139

第6章 频率、时间和相位的测量 141

6.1 频率的测量 141

6.1.1 频率（周期）的数字测量 141

6.1.2 频率的模拟测量 148

6.2 时间间隔的数字测量 150

6.2.1 测量原理 150

6.2.2 测量误差与测量范围 150

6.3 相位差的数字测量 153

6.3.1 相位－电压转换法 153

6.3.2 相位－时间转换法 154

思考题与习题 155

7.1 电压的测量 156

7.1.1 直流电压的测量 156

第7章 电压、电流和功率的测量 156

7.1.2 交流电压的测量 158

7.2 电流的测量 163

7.2.1 电流表直接测量法 163

7.2.2 电流－电压转换法 163

7.2.3 电流－频率转换法 165

7.2.4 电流－磁场转换法 166

7.2.5 电流互感器法 167

7.3 功率的测量 168

7.3.1 用电动系功率表测量功率 168

7.3.2 用时分割乘法器测量功率 171

7.3.3 用霍尔功率变换器测量功率 172

思考题与习题 173

第8章 阻抗（电阻、电容、电感）的测量 174

8.1 电桥法 174

8.1.1 平衡电桥法 174

8.1.2 不平衡电桥法 178

8.2 阻抗－电压转换法 185

8.2.1 欧姆法（恒流法） 185

8.2.2 比例运算法 187

8.2.3 差动脉冲调宽法 188

8.3 阻抗－频率转换法 190

8.3.1 调频法 190

8.3.2 积分法 191

8.4 阻抗－数字转换法 192

8.4.1 电阻－数字转换法 192

8.4.2 电感电容－数字转换法 194

思考题与习题 196

第9章 几何量电测法 197

9.1 位移电测法 197

9.1.1 位移电测法的分类 197

9.1.2 位移的间接电测法 197

9.1.3 各种位移传感器性能比较 200

9.2 倾角电测法 202

9.2.1 摆锤式 202

9.2.2 液体摆式 204

9.2.3 气体摆式 205

9.3 厚度电测法 205

9.3.1 电感式和电涡流式 205

9.3.2 电容式 206

9.3.3 核辐射式和超声波式 206

9.4 物（液）位电测法 208

9.4.1 超声波法测液位和界位 208

9.4.2 浮力法测液位 210

9.4.3 差压法测液位 210

9.4.4 电容法测液位和物位 211

思考题与习题 212

10.1.1 模拟式电测法 213

10.1 转速的电测法 213

第10章 机械量电测法 213

10.1.2 计数式电测法 215

10.2 振动的电测法 219

10.2.1 相对振动与绝对振动电测法 219

10.2.2 振动位移电测法 221

10.2.3 振动速度电测法 222

10.2.4 振动加速度电测法及其实例 224

10.2.5 新型（涡流式）加速度传感器 229

10.3 力与荷重的电测法 231

10.3.1 力敏感器 231

10.3.2 力的间接电测法 233

10.3.3 荷重传感器与电子秤 234

10.3.4 各类型力传感器的比较 235

10.4 力矩的电测法 236

10.4.1 扭轴（扭矩敏感器） 236

10.4.2 力矩的扭轴式电测法 237

思考题与习题 240

第11章 热工量电测法 243

11.1 压力和差压的电测法 243

11.1.1 压力的概念、单位和测量方法 243

11.1.2 压力敏感器 244

11.1.3 压力电测法 245

11.1.4 差压电测法 250

11.2.2 接触式测温法 251

11.2.1 温度的概念、单位和测量方法 251

11.2 温度的电测法 251

11.2.3 接触式测温电路实例 253

11.2.4 非接触式测温法 257

11.3 流量的电测法 260

11.3.1 流量的概念 260

11.3.2 流量－转速转换法 260

11.3.3 流量－差压、力、位移转换法 262

11.3.4 流量－频率转换法 264

11.3.5 流量－温度转换法（量热式流量计） 266

11.3.6 非接触式流量测量法 267

思考题与习题 270

12.1.1 水分和湿度的定义及表示方法 271

12.1.2 固体水分电测法 271

第12章 成分与含量的电测法 271

12.1 水分和湿度电测法 271

12.1.3 气体湿度电测法 273

12.2 密度和浓度电测法 274

12.2.1 密度电测法 274

12.2.2 浓度电测法 275

12.3 气体分析与检测 277

12.3.1 气体分析 277

12.3.2 家用气体检测器 281

思考题与习题 282

参考文献 284