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第1章 传感器技术概论 1

1.1 传感器概述 1

1.1.1 传感器的定义与组成 1

1.1.2 传感器分类 2

1.1.3 传感器技术的发展趋势 3

1.2 传感器的一般特性 3

1.2.1 传感器的静态特性 3

1.2.2 传感器的动态特性 5

1.3 传感器的标定和选择原则 6

1.3.1 传感器的标定 6

1.3.2 传感器的选择原则 7

1.4 综合技能实训 9

1.4.1 实训1 数字万用表测量电阻、二极管、电容实训 9

1.4.2 实训2 数字万用表判断电源相线和断芯位置实训 11

1.5 小结 12

1.6 习题 13

第2章 电阻、电感、电容传感技术 14

2.1 电阻式传感器 14

2.1.1 电位器式传感器 14

2.1.2 电阻应变式传感器 16

2.2 电感式传感器 22

2.2.1 自感式传感器 22

2.2.2 差动变压器式传感器 26

2.2.3 电涡流式传感器 29

2.3 电容式传感器 32

2.3.1 电容式传感器工作原理和类型 32

2.3.2 电容式传感器的测量转换电路 34

2.3.3 电容式传感器的应用 35

2.4 综合技能实训 接近开关实训 36

2.5 小结 37

2.6 习题 38

第3章 压电、磁敏传感技术 39

3.1 压电传感器 39

3.1.1 压电式传感器的工作原理 39

3.1.2 压电材料 41

3.1.3 压电式传感器的测量电路 42

3.1.4 压电传感器的应用举例 44

3.2 霍尔传感器 45

3.2.1 霍尔效应及霍尔元器件 45

3.2.2 霍尔元器件的测量误差及补偿方法 47

3.2.3 霍尔集成电路 49

3.2.4 霍尔传感器应用举例 50

3.3 综合技能实训 52

3.3.1 实训1 压电陶瓷片好坏检测实训 52

3.3.2 实训2 霍尔传感器检测实训 52

3.3.3 实训3 霍尔钳形电流表测量电流的原理及使用 53

3.4 小结 54

3.5 习题 55

第4章 热电传感技术 56

4.1 热电阻传感器 56

4.1.1 铂电阻 56

4.1.2 铜电阻 57

4.1.3 热电阻的应用——数字温度计 58

4.2 热敏电阻传感器 58

4.2.1 热敏电阻的结构形式 58

4.2.2 热敏电阻的温度特性 58

4.2.3 热敏电阻输出特性的线性化处理 60

4.2.4 热敏电阻的应用 61

4.3 热电偶传感器 63

4.3.1 热电偶的工作原理 63

4.3.2 热电偶的结构形式及材料 65

4.3.3 热电偶的基本定律 68

4.3.4 热电偶冷端的温度补偿 69

4.3.5 热电偶的应用 71

4.4 集成温度传感器 71

4.4.1 测温原理 72

4.4.2 电压输出型温度传感器 73

4.4.3 电流输出型温度传感器 74

4.4.4 集成温度传感器的应用 75

4.5 综合技能实训 76

4.5.1 实训1 热电偶温度测控系统 76

4.5.2 实训2 热电阻温度测控系统 78

4.6 小结 79

4.7 习题 80

第5章 光电传感技术 81

5.1 光电效应及光电器件 81

5.1.1 外光电效应及器件 82

5.1.2 内光电效应及器件 84

5.1.3 光电器件的应用 89

5.2 红外光传感器 90

5.2.1 红外辐射基础 90

5.2.2 红外光传感器的工作原理与结构 91

5.2.3 红外光传感器的应用 92

5.3 光固体图像传感器 93

5.3.1 电荷耦合器件 94

5.3.2 CMOS图像传感器 96

5.3.3 图像传感器应用 97

5.4 光纤传感器 98

5.4.1 概述 98

5.4.2 光纤传感器 99

5.4.3 光纤传感器的应用 101

5.5 综合技能实训 102

5.5.1 实训1 红外遥控器 102

5.5.2 实训2 电动机转速测量 104

5.6 小结 104

5.7 习题 105

第6章 气、湿敏传感技术 106

6.1 气敏传感器 106

6.1.1 半导体气敏传感器 106

6.1.2 红外吸收式气敏传感器 111

6.1.3 气敏传感器的应用举例 113

6.2 湿敏传感器 116

6.2.1 氯化锂湿敏传感器 119

6.2.2 半导体陶瓷湿敏传感器 120

6.2.3 湿敏传感器的应用举例 122

6.3 综合技能实训 123

6.3.1 实训1 气敏电阻的应用——酒精探测仪 123

6.3.2 实训2 湿敏电阻的应用——湿度检测器 125

6.4 小结 126

6.5 习题 127

第7章 数字传感技术 128

7.1 光栅传感器 128

7.1.1 光栅的结构与类型 128

7.1.2 光栅传感器的基本工作原理 129

7.1.3 光栅传感器的数显装置 130

7.1.4 光栅传感器的应用 131

7.2 磁栅传感器 132

7.2.1 磁栅的结构与类型 132

7.2.2 磁栅传感器的基本工作原理 133

7.2.3 磁栅传感器的特点与误差分析 134

7.2.4 磁栅传感器的应用 135

7.3 码盘式传感器 135

7.3.1 增量式光电编码器 136

7.3.2 绝对式光电编码器 136

7.3.3 光电式编码器的应用 137

7.4 感应同步器 138

7.4.1 感应同步器的结构 138

7.4.2 感应同步器的工作原理 140

7.4.3 感应同步器的信号处理 141

7.4.4 感应同步器的应用 142

7.5 综合技能实训 参观校内或校外数控加工实训基地 143

7.6 小结 146

7.7 习题 146

第8章 超声波、智能传感技术 147

8.1 超声波传感器 147

8.1.1 超声波的物理性质 147

8.1.2 超声波传感器的原理和结构 149

8.1.3 超声波传感器应用举例 150

8.2 智能传感器 152

8.2.1 智能传感器的定义及其功能 153

8.2.2 智能传感器的基本组成及特点 153

8.2.3 智能传感器的智能化途径及发展前景 154

8.2.4 智能传感器应用举例 156

8.3 综合技能实训 158

8.3.1 实训1 制作超声波遥控开关 158

8.3.2 实训2 识读智能饮水机电路实训 159

8.4 小结 161

8.5 习题 161

第9章 传感器接口电路及信号转换处理 162

9.1 传感器接口电路 162

9.1.1 阻抗匹配器 162

9.1.2 放大电路 163

9.1.3 电荷放大器 164

9.1.4 电桥电路 164

9.1.5 线性化电路 165

9.1.6 噪声及其抑制 165

9.2 传感器信号转换电路 167

9.2.1 模／数转换电路 167

9.2.2 数／模转换电路 170

9.3 传感器接口电路及信号转换处理应用举例 171

9.4 小结 172

9.5 习题 172

第10章 传感器技术的典型综合应用实例 173

10.1 家用电器中的传感器 173

10.1.1 洗衣机中所用传感器 173

10.1.2 电冰箱中所用传感器 174

10.1.3 小型家用电器中的传感器 176

10.2 机器人传感器 177

10.2.1 机器人视觉传感器 178

10.2.2 机器人触觉传感器 179

10.2.3 机器人接近觉传感器 182

10.2.4 机器人听觉、嗅觉、味觉传感器 183

10.3 小结 184

10.4 习题 184

第11章 传感器实训指导 185

11.1 传感器实训要求 185

11.1.1 实训预习 185

11.1.2 实训电源 185

11.1.3 实训电路 185

11.1.4 实训仪器仪表 186

11.1.5 仪器维护及故障排除 186

11.1.6 传感器实训报告书写要点 187

11.2 成套通用传感器实训仪及实训配置 187

11.2.1 成套通用传感器实训仪简介 187

11.2.2 传感器实训项目简介 188

11.3 综合技能实训 189

11.3.1 实训1 金属箔式应变片性能—单臂电桥型 189

11.3.2 实训2 金属箔式应变片—交流全桥 190

11.3.3 实训3 差动变压器性能 191

11.3.4 实训4 电涡流式传感器的应用—振幅测量 192

11.3.5 实训5 霍尔式传感器的应用—振幅测量 193

11.3.6 实训6 相敏检波器实训 194

11.3.7 实训7 压电传感器的引线电容对电压放大器、电荷放大器的影响 196

11.3.8 实训8 PN结温度传感器测温实训 197

11.3.9 实训9 光电转速传感器测速实训 198

11.3.10 实训10 光纤传感器的位移特性实训 199

11.3.11 实训11 可燃气体检测实训 201

11.3.12 实训12 温度源的温度控制调节实训 201

参考文献 205