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第一章 绪论 1

1.1 传感器概述 1

1.1.1 传感器的定义 1

1.1.2 传感器的组成 1

1.1.3 传感器的分类 2

1.1.4 自动检测系统的组成 2

1.1.5 自动检测系统的发展趋势 3

1.2 传感器的基本特性 4

1.2.1 传感器的静态特性 4

1.2.2 传感器的动态特性 7

1.3 测量误差与处理 10

1.3.1 误差的基本概念 10

1.3.2 测量误差的合成 11

1.3.3 测量误差分配 13

1.3.4 最佳测量方案的选择 13

1.4 传感器的标定和校准 14

1.4.1 标定的基本概念 14

1.4.2 传感器的静态标定 15

1.4.3 传感器的动态标定 15

本章小结 17

习题与思考题 17

第2章 电阻式传感器 19

2.1 应变式传感器 19

2.1.1 电阻应变片的工作原理 19

2.1.2 电阻应变片的特性 21

2.1.3 应变式传感器的信号调节电路 25

2.1.4 应变式传感器的应用 29

2.2 压阻式传感器 38

2.2.1 压阻式传感器的工作原理 38

2.2.2 测量桥路及温度补偿 39

2.2.3 压阻式传感器的应用 40

本章小结 41

习题与思考题 41

第3章 电感式传感器 43

3.1 自感式传感器 43

3.1.1 工作原理 43

3.1.2 结构形式及特性 44

3.1.3 自感式传感器应用举例 46

3.2 差动变压器式传感器 47

3.2.1 工作原理 47

3.2.2 结构形式及特性 48

3.2.3 差动变压器式传感器测量电路 50

3.2.4 零点残余电压 52

3.2.5 差动变压器式传感器应用举例 53

3.3 电涡流式传感器 54

3.3.1 工作原理 54

3.3.2 结构形式及特性 55

3.3.3 电涡流式传感器测量电路 57

3.3.4 电涡流式传感器应用举例 58

本章小结 61

习题与思考题 62

第4章 电容式传感器 63

4.1 电容式传感器的工作原理和结构 63

4.2 电容式传感器的线性及灵敏度 64

4.2.1 变间隙式电容传感器 64

4.2.2 变面积式电容传感器 68

4.2.3 变介电常数式电容传感器 68

4.3 电容式传感器的等效电路及测量电路 70

4.3.1 电容式传感器的等效电路 70

4.3.2 电容式传感器的测量电路 70

4.4 电容式传感器的应用 76

本章小结 78

习题与思考题 78

第5章 电动势式传感器 79

5.1 压电式传感器 79

5.1.1 工作原理 79

5.1.2 等效电路及测量电路 81

5.1.3 压电式传感器的应用 86

5.2 磁电式传感器 88

5.2.1 磁电式传感器的工作原理 89

5.2.2 结构及工作特性 89

5.2.3 磁电式传感器的测量电路 93

5.2.4 磁电式传感器的应用 93

5.3 霍尔传感器 94

5.3.1 霍尔传感器的工作原理 95

5.3.2 霍尔元件的结构及测量电路 96

5.3.3 霍尔元件的误差及补偿 97

5.3.4 霍尔传感器的应用 99

本章小结 100

习题与思考题 100

第6章 热电式传感器 101

6.1 热电偶传感器 101

6.1.1 热电偶的基本原理 101

6.1.2 热电偶的基本定律 104

6.1.3 冷端处理及补偿 104

6.1.4 热电偶的材料及结构 108

6.1.5 热电偶的应用 109

6.2 热电阻传感器 110

6.2.1 金属热电阻 110

6.2.2 半导体热敏电阻 112

6.2.3 热电阻传感器的应用 114

6.3 PN结温度传感器和集成温度传感器 115

6.3.1 工作原理 115

6.3.2 PN结温度传感器的应用 116

6.3.3 集成温度传感器的分类及特性 117

6.3.4 集成温度传感器的应用 122

本章小结 122

习题与思考题 123

第7章 光电式传感器 124

7.1 光电器件 124

7.1.1 基于外光电效应的光电器件 124

7.1.2 基于内光电效应的光电器件 126

7.1.3 光电器件的应用 133

7.2 电荷耦合器件 134

7.2.1 CCD传感器的结构与工作原理 134

7.2.2 CCD的分类及特性 135

7.2.3 CCD的应用 138

7.3 光纤传感器 139

7.3.1 光纤的结构及种类 139

7.3.2 光纤的传光原理 140

7.3.3 光纤的传输特性 141

7.3.4 光纤传感器的应用 142

本章小结 143

习题与思考题 144

第8章 压磁式传感器 145

8.1 压磁式传感器的工作原理 145

8.1.1 磁致伸缩和压磁效应 145

8.1.2 压磁式传感器的工作机理 146

8.2 压磁式传感器的结构 146

8.3 压磁式传感器的特性 149

8.3.1 磁体介质能量关系 149

8.3.2 磁介质磁化受力关系 150

8.3.3 压磁式传感器的理论数学模型 150

8.3.4 压磁式传感器参数的选取原则 151

8.3.5 压磁式传感器的误差 152

8.4 压磁式传感器的测量电路 152

8.5 压磁式传感器的应用 153

8.5.1 磁致伸缩式扭矩传感器 153

8.5.2 压磁式测力传感器 154

本章小结 155

习题与思考题 155

第9章 智能传感器 156

9.1 智能传感器的组成及功能 156

9.1.1 智能传感器的组成 156

9.1.2 智能传感器的功能 157

9.1.3 智能传感器的特点 157

9.2 智能传感器实现的途径 158

9.2.1 非集成化实现 158

9.2.2 集成化实现 158

9.2.3 混合实现 159

9.2.4 集成化智能传感器的几种形式 160

9.3 智能传感器输出信号的预处理 161

9.3.1 传感器输出信号的分类 161

9.3.2 开关信号的预处理 161

9.3.3 模拟信号预处理 161

9.4 数据采集 163

9.4.1 数据采集的配置 163

9.4.2 取样周期的选择 164

9.4.3 A/D转换器的选择 164

9.5 智能传感器的数据处理技术 165

9.5.1 数据处理包含的内容 165

9.5.2 标度变换技术 165

9.5.3 非线性补偿技术 166

9.5.4 数字滤波技术 169

9.6 智能传感器的硬件设计 170

9.6.1 正确选择微处理器 170

9.6.2 智能传感器的输入输出技术 172

9.6.3 智能传感器实例 173

9.7 无线传感器网络技术 174

9.7.1 无线传感器网络的结构及特点 174

9.7.2 无线传感器网络的关键技术 175

9.7.3 无线传感器网络的主要应用领域 181

本章小结 182

习题与思考题 182

第10章 其他新型传感器 183

10.1 红外传感器 183

10.1.1 红外传感器的基本知识 183

10.1.2 红外传感器的分类 184

10.1.3 红外传感器的性能参数 186

10.1.4 红外成像原理与应用 188

10.1.5 红外无损检测应用 190

10.2 微波传感器 191

10.2.1 微波的基本知识 191

10.2.2 微波传感器及其分类 192

10.2.3 微波传感器的应用 193

10.3 超导传感器 195

10.4 生物传感器 197

10.4.1 生物传感器的概念与基本原理 197

10.4.2 生物活性材料固定化技术 198

10.4.3 酶传感器 199

10.4.4 微生物传感器 200

10.4.5 免疫传感器与生物组织传感器 202

本章小结 203

习题与思考题 203

第11章 传感器、检测系统及应用实例11.1 传感器应用举例 204

11.1.1 提高半导体气体传感器温度稳定性的一种有效补偿技术 204

11.1.2 互补型反射式光纤微位移的设计与实现 208

11.1.3 电涡流式传感器及铜管内壁探伤系统的设计与建立 211

11.2 虚拟仪器应用举例 216

11.2.1 虚拟仪器的基本概念 216

11.2.2 虚拟仪器的特点 217

11.2.3 虚拟仪器的基本结构和类型 218

11.2.4 基于虚拟仪器的应变测量技术设计 219

11.2.5 非电量测量虚拟仪器体系结构分析举例 220

11.3 检测系统应用举例 222

11.3.1 计算机检测系统概述 222

11.3.2 总线技术 223

11.3.3 网络化检测系统 227

本章小结 230

附录 231

附录1 231

附录2 233

参考文献 235