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第1章 绪论 1

1.1 传感器的定义、组成及分类 1

1.1.1 传感器的定义 1

1.1.2 传感器的组成 2

1.1.3 传感器的分类 2

1.2 传感器的地位与重要性 3

1.3 传感器技术的发展途径与发展趋势 4

1.3.1 传感器技术的发展途径 4

1.3.2 传感器技术的发展趋势 5

思考题与习题 6

第2章 传感器的理论与技术基础 7

2.1 传感器的基础效应 7

2.1.1 光电效应 7

2.1.2 电光效应 9

2.1.3 磁光效应 10

2.1.4 磁电效应 12

2.1.5 约瑟夫逊效应与核磁共振 13

2.1.6 多普勒效应 15

2.1.7 纳米效应 16

2.1.8 热电效应、压电效应、压阻效应 18

2.2 传感器的功能材料 18

2.2.1 功能材料的分类与特征 19

2.2.2 半导体材料 19

2.2.3 功能陶瓷材料 21

2.2.4 功能高分子材料 22

2.2.5 纳米材料 23

2.2.6 智能材料 25

2.3 传感器的加工工艺 26

2.3.1 结构型传感器的加工工艺 26

2.3.2 厚膜工艺 26

2.3.3 薄膜工艺 27

2.3.4 微机械加工工艺 30

2.4 传感器的静、动态特性 34

2.4.1 传感器的静态特性 35

2.4.2 传感器的动态特性 38

思考题与习题 47

第3章 阻抗式传感器 49

3.1 电阻应变式传感器 49

3.1.1 电阻应变式传感器的工作原理 49

3.1.2 应变片的种类和结构 51

3.1.3 应变片的温度误差及其补偿 53

3.1.4 电阻应变式传感器的信号调理电路 54

3.1.5 电阻应变式传感器的应用 58

3.1.6 硅压阻式压力传感器的应用 61

3.2 电容式传感器 61

3.2.1 电容式传感器的工作原理 61

3.2.2 电容式传感器的信号调理电路 65

3.2.3 影响电容式传感器精度的因素分析 70

3.2.4 电容式传感器的应用 72

3.3 电感式传感器 73

3.3.1 变磁阻式传感器 74

3.3.2 差动变压器式传感器 76

3.3.3 涡流式传感器 81

3.3.4 电感式传感器的应用 83

思考题与习题 84

第4章 电动势式传感器 87

4.1 压电式传感器 87

4.1.1 压电式传感器的工作原理 87

4.1.2 压电式传感器的等效电路 92

4.1.3 压电式传感器的信号调节电路 93

4.1.4 压电式传感器的应用 96

4.2 磁电式传感器 98

4.2.1 磁电式传感器的工作原理 99

4.2.2 磁电式传感器的结构类型 99

4.2.3 磁电式传感器的测量电路 101

4.2.4 磁电式传感器的应用 102

4.3 霍尔传感器 104

4.3.1 霍尔效应和工作原理 104

4.3.2 霍尔元件的结构和基本电路 106

4.3.3 霍尔元件的电磁特性 107

4.3.4 霍尔元件的误差及补偿 108

4.3.5 霍尔传感器的应用 111

4.4 热电偶传感器 114

4.4.1 热电偶的工作原理 115

4.4.2 热电偶测温基本定律 117

4.4.3 热电偶冷端温度补偿 118

4.4.4 热电偶材料、类型及结构 120

4.4.5 热电偶测温 123

思考题与习题 125

第5章 光电式传感器 127

5.1 光电器件 127

5.1.1 外光电效应器件 127

5.1.2 内光电效应器件 131

5.2 CCD固态图像传感器 138

5.2.1 CCD的结构及工作原理 138

5.2.2 CCD固态图像传感器的分类及工作原理 141

5.2.3 CCD固态图像传感器的应用 142

5.3 光纤传感器 146

5.3.1 光纤的基本知识 146

5.3.2 光纤传感器的分类及其工作原理 149

5.3.3 光纤传感器的应用 154

思考题与习题 156

第6章 栅式传感器 158

6.1 磁栅传感器 158

6.1.1 磁栅传感器的结构与工作原理 158

6.1.2 磁栅传感器的信号处理方式 162

6.1.3 磁栅传感器的应用 163

6.2 光栅传感器 164

6.2.1 光栅的基本知识 164

6.2.2 光栅传感器的结构和工作原理 166

6.2.3 光栅传感器的应用 169

6.3 容栅传感器 170

6.3.1 容栅传感器的结构及工作原理 170

6.3.2 容栅传感器的信号处理方式 171

6.3.3 容栅传感器在数显尺中的应用 173

6.4 时栅传感器 174

6.4.1 时空坐标转换理论 174

6.4.2 时栅位移传感器的工作原理 176

6.4.3 时栅位移传感器的应用前景 178

思考题与习题 179

第7章 新型传感器 180

7.1 微传感器 180

7.1.1 MEMS技术与微传感器 180

7.1.2 典型的微传感器 182

7.2 网络传感器 188

7.2.1 网络传感器的概念及特点 188

7.2.2 网络传感器的类型 189

7.2.3 无线传感器网络 190

7.2.4 基于IEEE 1451标准的网络传感器 197

7.3 模糊传感器 203

7.3.1 模糊传感器的概念及基本功能 203

7.3.2 模糊传感器的理论基础 205

7.3.3 模糊传感器的基本结构 210

7.3.4 模糊传感器的开发与应用 212

7.4 基于人工神经网络的传感器 215

7.4.1 人工神经网络的基本知识 215

7.4.2 人工神经网络的结构和算法 218

7.4.3 基于人工神经网络的传感器开发与应用 222

思考题与习题 225

第8章 传感器应用实例 226

8.1 传感器在机器人中的应用 226

8.1.1 概述 226

8.1.2 视觉传感器 227

8.1.3 力觉传感器 228

8.1.4 触觉传感器 229

8.1.5 接近觉与测距传感器 231

8.2 传感器在现代汽车中的应用 232

8.2.1 概述 232

8.2.2 发动机控制系统传感器 235

8.2.3 底盘控制系统传感器 237

8.2.4 车身控制系统传感器 238

8.2.5 其他车用智能传感器 239

8.3 传感器在武器装备中的应用 239

8.3.1 概述 239

8.3.2 微传感器 240

8.3.3 红外探测器 242

8.3.4 光纤传感器 243

8.3.5 无线传感器网络 244

思考题与习题 247

参考文献 248