传感器与数据采集原理PDF电子书下载

第0章 绪论 1

0.1 本书结构及阅读指南 1

0.2 传感器的基本知识 1

0.2.1 传感器及数据采集的定义和术语 3

0.2.2 传感器的组成与分类 4

0.3 传感器的应用与发展 5

思考题与习题 6

第1章 传感器原理及数据采集基础 8

1.1 测量系统 8

1.1.1 测量系统的组成原理 8

1.1.2 计算机测量系统的组成与特点 9

1.2 传感器的特性 10

1.2.1 传感器的静态特性 11

1.2.2 传感器的动态特性 16

1.2.3 传感器的测量误差与其他特性 23

1.3 传感器的选择 26

1.4 传感器的标定 27

1.4.1 传感器的静态标定 28

1.4.2 传感器的动态标定 28

1.5 数据采集 32

1.5.1 采样 32

1.5.2 量化 36

1.5.3 编码 36

思考题与习题 37

第2章 传感器信号调理 38

2.1 电桥 38

2.1.1 电桥的基本原理 39

2.1.2 电桥输出的设计 40

2.1.3 惠斯通电桥存在的系统误差及其消除方法 47

2.2 信号调理放大器 50

2.2.1 信号调理放大器的参数 51

2.2.2 运放的误差和非线性 54

2.2.3 运放的噪声 57

2.2.4 特殊放大器 58

2.3 数模转换 65

2.3.1 A/D的分类 65

2.3.2 A/D的指标 67

2.3.3 A/D的原理及特性 68

2.3.4 A/D转换器的选择 70

2.4 多路开关 71

2.5 片上数采系统 73

思考题与习题 75

第3章 电阻式传感器 76

3.1 概述 76

3.1.1 弹性敏感元件的特性 77

3.1.2 弹性敏感元件的设计 79

3.2 应变片 81

3.2.1 电阻应变式传感器的工作原理 82

3.2.2 分类与参数 85

3.2.3 动态响应特性 88

3.2.4 温度误差与补偿 90

3.2.5 信号调节电路 93

3.3 热敏电阻 96

3.3.1 工作原理 96

3.3.2 特性参数 97

3.3.3 分类与应用 98

3.3.4 线性化 98

3.4 其他电阻式传感器 99

思考题与习题 100

第4章 电容式传感器 101

4.1 概述 101

4.1.1 原理、分类、结构与参数 101

4.1.2 特点 104

4.2 电容式传感器的工作原理、等效电路及误差分析 105

4.2.1 变间隙的电容式传感器 105

4.2.2 变面积的电容式传感器 109

4.2.3 变介质型电容式传感器 110

4.2.4 等效电路分析 112

4.3 电容传感器应用系统分析 113

4.3.1 信号调理电路 113

4.3.2 影响精度的因素及改进措施 116

4.4 电容式传感器的应用 117

思考题与习题 118

第5章 电感式传感器 120

5.1 概述 120

5.2 变磁阻式传感器原理 121

5.2.1 工作原理及结构 121

5.2.2 等效电路 122

5.2.3 输出特性及误差分析 124

5.2.4 影响传感器精度的因素分析 126

5.3 差动变压器 127

5.3.1 工作原理 127

5.3.2 等效电路 128

5.3.3 基本特性 129

5.3.4 差动变压器的信号调节电路 130

5.4 涡流式传感器 133

5.4.1 高频反射式涡流传感器 133

5.4.2 低频透射式涡流传感器 134

5.5 电感式传感器的应用 135

思考题与习题 137

第6章 电荷类传感器 138

6.1 概述 138

6.2 压电式传感器工作原理 139

6.2.1 压电效应 139

6.2.2 等效电路 142

6.3 信号调节电路 143

6.3.1 电压放大器 143

6.3.2 电荷放大器 145

6.4 电荷类传感器的应用 148

思考题与习题 152

第7章 电势类传感器 153

7.1 概述 153

7.1.1 电势式传感器的特点 153

7.1.2 热电式传感器 154

7.2 热电式传感器原理 154

7.2.1 热电偶原理 154

7.2.2 输出特性及调节电路 159

7.2.3 热电阻原理 166

7.3 光电式传感器原理 168

7.3.1 光的基本特性 168

7.3.2 光电效应 169

7.3.3 输出特性及调节电路 181

7.4 电势类传感器的应用 183

思考题与习题 185

第8章 场与辐射传感器 186

8.1 概述 186

8.2 磁敏传感器 186

8.2.1 霍尔效应 187

8.2.2 影响霍尔效应的因素 188

8.2.3 霍尔元器件的外形、特点及补偿方法 189

8.2.4 其他磁敏传感器 194

8.3 敏传感器 197

8.3.1 声敏传感器的原理和应用 197

8.3.2 水声传感器 200

8.3.3 超声波传感器 202

8.3.4 声表面波传感器 203

8.4 辐射类传感器 204

8.4.1 辐射类传感器的原理 204

8.4.2 可见光传感器 204

8.4.3 红外传感器 205

思考题与习题 206

第9章 新型传感器 207

9.1 化学传感器 207

9.1.1 化学传感器的特点 208

9.1.2 构成与分类 208

9.1.3 化学传感器的原理 208

9.2 生物传感器 210

9.2.1 生物传感器的定义 210

9.2.2 生物传感器的原理、结构与分类 210

9.2.3 生物传感器的参数和特点 213

9.2.4 生物传感器的应用 214

9.3 纳米传感器 217

9.3.1 纳米传感器的原理与特点 217

9.3.2 纳米材料 218

9.3.3 纳米传感器的应用 222

思考题与习题 225

第10章 传感器系统与智能传感器 226

10.1 概述 226

10.1.1 智能传感器的定义与特点 226

10.1.2 智能传感器的应用和发展 227

10.2 智能传感器的构成 229

10.3 智能传感器的实现 230

10.3.1 智能传感器的标准 231

10.3.2 信号调节与放大的数字补偿 233

10.3.3 智能传感器的软件 236

10.4 复合传感器（电子鼻子） 236

10.4.1 化学传感器 237

10.4.2 质谱和离子流谱分析 237

10.4.3 套色板（气象色谱） 238

10.4.4 红外谱和THz谱分析 239

10.5 传感器阵列 240

10.5.1 阵列式智能传感器的定义 240

10.5.2 阵列式智能传感器的结构 241

思考题与习题 241

第11章 无线传感器 242

11.1 概述 242

11.1.1 无线传感器网络的应用与发展 243

11.1.2 无线传感器网络的构成 245

11.2 无线传感器网络的节点 247

11.2.1 节点的构成及特点 247

11.2.2 节点的基本参数 248

11.3 无线传感器网络的特点与协议 251

11.3.1 无线传感器网络的特点与自组织特性 251

11.3.2 无线传感器网络的拓扑控制 253

11.3.3 无线传感器网络的路由协议 257

11.3.4 无线传感器网络的数据链路协议 259

11.3.5 无线传感器网络的能量问题 260

11.3.6 无线传感器网络的安全问题 262

11.4 无线传感器网络的应用与展望 263

思考题与习题 265

第12章 常用传感器的分类与特点 266

12.1 概述 266

12.2 温度传感器 266

12.3 湿度传感器 270

12.4 压力传感器 271

12.5 加速度与振动传感器 272

12.6 流量传感器 273

12.7 位置传感器 274

附录 常用术语和专业词汇表 276

参考文献 279