传感器及其接口电路应用300问PDF电子书下载

第1章 传感器基础知识 2

1．什么是传感器？ 2

2．传感器有什么作用？ 2

3．目前传感器的发展有何特点？ 2

4．传感器与人类的感觉有何对应关系？ 2

5．目前传感器有哪些类别和功能？ 2

6．什么是传感器的敏感元件？ 3

7．什么是传感器的转换元件？ 3

8．传感器有哪些主要特性？ 3

9．传感器的常用技术性能指标有哪几类？ 4

10．如何对传感器选型？ 5

11．有关传感器的术语有哪些？ 6

12．环境有可能对传感器产生什么样的影响？ 8

13．什么是多功能传感器？ 8

14．什么是智能传感器？ 9

15．智能传感器有何特点？ 10

16．什么是有源传感器？ 10

17．什么是复合型传感器？ 10

18．两线制传感器是什么？ 10

19．传感器的两线制与三线制和四线制相比有何优点？ 11

20．什么是弹性敏感元件？ 11

21．传感器是怎样组成的？ 12

22．传感器是怎样分类的？ 13

23．传感器现状和发展趋势是什么？ 13

24．传感器电路尽量设计成线性系统，请问什么是线性系统？ 13

25．如何实现非电量的测量？ 14

26．如何从精度上选择传感器？ 14

27．如何实现传感器的“超精度”应用？ 14

28．如何为传感器测量选定ADC？ 15

29．什么是传感器精度？ 15

30．什么是传感器的线性度？ 15

31．什么是传感器的迟滞？ 16

32．什么是传感器的重复性？ 16

33．什么是传感器的灵敏度？ 16

34．什么是传感器的分辨率？ 16

35．什么是传感器的漂移？ 17

36．什么是传感器的测量误差？ 17

37．什么是传感器的误差因素与标准规范？ 17

38．传感器实现不失真测量的条件是什么？ 18

39．如何评估传感器精度？ 18

40．如何评估测试系统精度？ 19

41．在工程中采用什么误差作为测量传感器的精度等级？ 19

42．称重传感器怎样分精度等级？ 20

43．什么是称重传感器的检定分度数？ 20

第2章 传感器 22

1．传感器与传感元件有何关系？ 22

2．温度传感器中的热敏元件是什么？ 22

3．半导体热敏电阻的工作原理是什么？ 22

4．国产热敏电阻是如何制定型号的？ 23

5．热敏电阻器有哪些主要参数？ 23

6．光敏传感器主要有哪些光敏元件？ 24

7．为什么有的光电三极管只有两只引脚？ 26

8．光敏电阻有哪些主要参数？ 26

9．气敏传感器及其种类和相应的气敏元件有哪些？ 26

10．红外气体传感器的工作原理是什么？ 27

11．半导体气敏传感器的工作原理是什么？ 29

12．热导式气体传感器的工作原理是什么？ 30

13．催化燃烧式气体传感器的工作原理是什么？ 30

14．电化学气体传感器的工作原理是什么？ 31

15．半导体气敏传感器及其气敏元件是什么？ 31

16．QM-N5型气敏元件的性能如何？ 32

17．催化型可燃气体传感器的工作原理是什么？ 32

18．氧气体传感器的工作原理是什么？ 32

19．一氧化碳传感器的工作原理是什么？ 33

20．烟雾传感器的工作原理是什么？ 34

21．酒精气体传感器的工作原理是什么？ 34

22．氧化氮传感器的工作原理是什么？ 35

23．二氧化硫传感器的工作原理是什么？ 35

24．硫化氢传感器的工作原理是什么？ 36

25．氯化氢传感器的工作原理是什么？ 36

26．甲烷（CH4）传感器的工作原理是什么？ 36

27．甲醛（CH2O）传感器的工作原理是什么？ 36

28．卤素传感器的工作原理是什么？ 37

29．CO传感器的工作原理是什么？ 38

30．氨气（NE-NH3）传感器的工作原理是什么？ 38

31．二氧化硫（SO2）传感器的工作原理是什么？ 38

32．氢气（H2）传感器的工作原理是什么？ 39

33．溴化氢（HBr）传感器的工作原理是什么？ 39

34．气体传感器的工作原理是什么？ 39

35．可燃气体传感器的工作原理是什么？ 40

36．固体电解质气体传感器的工作原理是什么？ 40

37．力敏传感器及其使用的力敏元件有哪些？ 40

38．什么是压阻式传感器？ 40

39．磁敏传感器及其使用的磁敏元件有哪些？ 40

40．电阻式传感器可以传感哪些信息？有哪些种类的敏感元件？ 41

41．什么是称重传感器？采用哪些传感原理？ 41

42．什么是热电阻传感器？ 41

43．什么是生物传感器？ 42

44．生物传感器有哪些类型？ 43

45．电化学传感器的工作原理是什么？ 43

46．电化学传感器的结构是什么？ 44

47．电化学传感器是如何制造的？ 44

48．电化学传感器有哪些主要的应用？ 44

49．气体传感器有哪些主要特性？ 45

50．如何选择气体传感器？ 45

51．接触燃烧式气体传感器有何特点？ 46

52．电化学气体传感器有哪些类型？ 46

53．光学气体传感器有哪些类型及其应用？ 46

54．什么是霍尔传感器？ 47

55．霍尔器件有何特点？有哪些应用？ 47

56．什么是位移传感器？ 48

57．位移传感器有哪些运动方式？ 48

58．角位移传感器有哪些常见的形式？ 49

59．各种位移传感器的工艺和特点是什么？ 49

60．霍尔器件可以用于哪些非电量测量？ 51

61．相比于其他原理的传感器，霍尔电流传感器有何优越性？ 53

62．位移传感器是什么？ 54

63．磁敏传感器的工作原理有哪些？ 54

64．压电陶瓷是什么？ 55

65．接近开关有哪些？怎样选择？ 56

66．什么是铠装热电偶？ 58

67．什么是变磁阻式传感器？ 58

68．变磁阻式传感器有哪些类型？ 59

69．光电二极管与光电池有何区别？ 62

70．光电二极管与光电三极管有何区别？ 62

71．光敏电阻与光电二极管在应用中有什么区别？ 62

72．各种光电传感器的特点是什么？ 63

73．什么是电容传感器？ 63

74．什么是锑电极酸度传感器？ 65

75．什么是酸、碱、盐浓度传感器？ 66

76．什么是电导传感器？ 66

77．常用大位移传感器（或技术）有哪些？ 66

78．什么是光栅（尺）位移传感器？ 66

79．什么是铠装热电偶？ 68

80．什么是容栅传感器？ 70

81．什么是磁栅传感器？ 71

82．什么是光电倍增管？ 73

83．光电二极管和光电倍增管的区别？ 75

84．人体的非电量参数有哪些？如何进行提取？ 75

85．什么是电涡流式传感器？其工作原理如何？ 75

86．什么是差动变压器式位移传感器？其工作原理如何？ 76

87．什么是压阻式传感器？ 77

88．生物传感器的工作原理是什么？ 78

89．热电阻与热敏电阻有何不同？ 78

90．热敏电阻有哪几个主要参数？ 78

91．什么是话筒（驻极体拾音器）？ 81

92．什么是超声传感器？ 82

93．电阻应变片有何特点？有哪些主要参数？ 85

94．测量电流的集成霍尔传感器是什么？性能如何？ 86

95．什么是四自由度的集成惯性测量传感器？其性能如何？ 88

96．ADT75集成温度传感器的工作原理是什么？性能如何？ 90

97．MPXY8300集成胎压监控传感器的工作原理是什么？性能如何？ 92

98．TSL2560和TSL2561集成光强度数字传感器的工作原理是什么？性能如何？ 95

99．LM1042集成液位传感器的工作原理是什么？性能如何？ 98

100．T/CS230可编程彩色光／频转换器的工作原理是什么？性能如何？ 100

101．MS5534集成气压计模块的工作原理是什么？性能如何？ 104

102．FCD4B14集成指纹传感器的工作原理是什么？性能如何？ 109

103．集成三轴角速度传感器MAX21000的工作原理是什么？性能如何？ 113

104．MAX6632集成温度传感器的工作原理是什么？性能如何？ 122

105．MAX44006/MAX44008集成色彩传感器的工作原理是什么？性能如何？ 125

106．ADIS16000/ADIS16229振动传感器的工作原理是什么？性能如何？ 138

107．ADIS16266可编程数字陀螺仪的工作原理是什么？性能如何？ 142

108．ADT7310集成温度传感器的工作原理是什么？性能如何？ 153

109．集成化的光电传感器OTP101的工作原理是什么？性能如何？ 166

110．ADXL377集成三轴加速度计的工作原理是什么？性能如何？ 167

111．ADIS16445集成惯性传感器的工作原理是什么？性能如何？ 171

112．ADIS16375集成惯性传感器的工作原理是什么？性能如何？ 173

113．电容数字转换器（CDC）AD7747的工作原理是什么？如何应用？ 175

114．单轴加速度传感器ADXL193的工作原理是什么？如何应用？ 178

115．ADXL203型双轴加速度传感器的工作原理是什么？如何应用？ 181

116．双轴加速度计ADXL202/ADXL210的工作原理是什么？如何应用？ 184

117．ADIS22151集成惯性传感器的工作原理是什么？性能如何？ 189

118．TMP05集成温度传感器的工作原理是什么？如何应用？ 194

119．温度传感器AD7416/AD7417/AD7418的工作原理是什么？如何应用？ 196

120．角速度传感器ADIS16120的工作原理是什么？如何应用？ 204

121．惯性传感器ADIS16448的工作原理是什么？如何应用？ 207

122．热电偶温度传感器的工作原理是什么？ 225

123．如何正确选择热电偶？ 225

124．ADT7320高精度数字温度传感器的工作原理是什么？如何应用？ 226

125．数字温度传感器ADT7420的性能如何？ 239

126．加速度传感器ADXL103/ADXL203的性能如何？ 240

127．双轴加速度传感器ADXL-206的性能如何？ 241

128．双轴加速度传感器ADXL213的性能如何？ 241

129．数字加速度计ADXL312的性能如何？ 242

130．角速率传感器ADXRS450的性能如何？ 243

131．超低功耗数字加速度计ADXL362的性能如何？ 243

132．高性能角速率传感器ADXRS646的性能如何？ 244

133．低成本双轴加速度计ADXL213的工作原理是什么？如何应用？ 245

134．角速率传感器ADXRS800的性能如何？ 246

135．爆震传感器的工作原理是什么？如何应用？ 246

136．三轴加速度计ADXL343的性能如何？ 247

137．数字相对湿度和温度传感器Si7015的性能如何？ 248

138．接近光及环境光感应器Sil120的工作原理是什么？如何应用？ 249

139．为什么LTC2053适合于热电偶放大器？ 257

140．光电传感器Sil141/2/3的工作原理是什么？如何应用？ 258

141．湿度和温度传感器Si701x/2x的性能如何？ 260

142．电能计量模块ADE7816的性能如何？ 263

143．高精度电能计量模块的性能如何？ 263

144．电能计量模块ADE7116/ADE7156/ADE7166/ADE7169/ADE7566/ADE7569的性能如何？ 264

145．GPS是什么？ 265

146．GPS三代体系的各自和共同特征是什么？ 266

147．GPS定位系统及工作原理是什么？ 266

148．相比于二代GPS芯片，三代GPS芯片的硬件改进体现在哪些方面？ 268

149．什么是北斗卫星导航系统？ 268

150．北斗卫星导航系统与其他导航系统有什么区别？ 268

151．北斗卫星导航系统MXTOS2-200模块的性能如何？ 269

152．主流GPS方案供应商及其芯片有哪些？性能如何？ 270

153．线性电流传感器ACS712性能如何？ 275

154．数字锁存霍尔效应传感器DRV5013的性能如何？ 276

155．超灵敏双通道正交霍尔效应双极开关A1230的性能如何？ 278

156．连续型比例式线性霍尔效应传感器A1301和A1302的性能如何？ 279

157．带开路漏极脉宽调制输出的高精度线性霍尔效应传感器A1356的性能如何？ 281

158．带三态输出和用户可选休眠方式的微功率3V线性霍尔效应传感器系列A139x的性能如何？ 282

159．单元件齿状检测速度传感器ATS601的性能如何？ 284

160．动态、自行校准、峰值侦测、差分霍尔效应齿轮齿传感器ATS616的性能如何？ 285

161．动态、自行校准、峰值侦测、差分霍尔效应齿轮齿传感器ATS617的性能如何？ 286

162．具有TPOS功能的高度可编程、反馈偏压、霍尔效应开关ATS128的性能如何？ 288

163．专为汽车凸轮传感应用而优化的自行校准TPOS速度传感器ATS675的性能如何？ 289

164．交流耦合霍尔效应传感器A1425的性能如何？ 290

165．带持续校准的三线式真零速差分峰值侦测传感器A1468的性能如何？ 291

166．双线真零速高精度传感器A1688的性能如何？ 293

167．凸轮轴传感器ATS601的性能如何？ 294

168．双输出差分速度和方向传感器ATS605的性能如何？ 295

169．真零速齿轮齿传感器ATS667的性能如何？ 296

170．与传统传声器相比，数字传声器有何优点？ 298

171．指纹传感器AT77C104B的工作原理与性能如何？ 302

第3章 传感器接口电路 305

1．单臂电桥适宜测量什么范围的电阻？为了提高电桥的灵敏度可以采取什么办法？ 305

2．对传感器接口电路有哪些要求？为什么？ 305

3．从传感器的输出或接口电路的角度，对传感器如何分类？ 305

4．什么是热电阻两线制、三线制或四线制的方式？ 307

5．常用的电容传感器的接口电路有哪几种？ 308

6．什么是电容传感器桥式接口电路？其工作原理如何？ 308

7．什么是电容传感器谐振式接口电路？其工作原理如何？ 309

8．什么是电容传感器调频式接口电路？其工作原理如何？ 309

9．什么是电容传感器运算式接口电路？其工作原理如何？ 310

10．什么是电容传感器二极管双T型交流电桥接口电路？其工作原理如何？ 311

11．什么是电位器式传感器的接口电路？其工作原理如何？ 312

12．什么是电容传感器脉冲宽度调制电路？其工作原理如何？ 312

13．常用电涡流式传感器的接口电路有几种？其工作原理如何？ 312

14．什么是差动变压器式传感器的接口电路？其工作原理如何？ 314

15．什么是压阻式压力传感器接口电路？其工作原理如何？ 316

16．什么是压电晶体传感器的接口电路？其工作原理如何？ 316

17．什么是光电二极管（或光电池）的接口电路？其工作原理如何？ 318

18．电化学生物传感器的接口电路有哪几种？其工作原理如何？ 319

19．什么是电位法电化学生物传感器（离子电极）的接口电路？其工作原理如何？ 320

20．什么是三电极电化学传感器的接口电路？其工作原理如何？ 322

21．如何实现最简单的高性能NTC热敏电阻测温电路？ 323

22．如何实现热敏二极管的测温电路？ 323

23．线性位移差分变压器（LVDT）的集成接口电路有哪种？请举例说明其应用。 324

24．电容传感器的集成接口电路是什么？性能如何？ 327

25．MAX9921霍尔传感器集成接口电路的工作原理是什么？性能如何？ 330

26．MAX1450压阻传感器集成接口电路的工作原理是什么？性能如何？ 333

27．传感器AFE LMP90080的性能如何？ 341

28．数字化可编程信号调理芯片PGA309的性能如何？ 343

29．电化学可编程模拟前端（AFE）LMP91000的性能如何？ 345

30．温度测量模数转换器ADS1247/48的性能如何？ 346

31．霍尔传感器前端电路DRV411的性能如何？ 347

32．压力传感器信号调节器PGA400-EP的性能如何？ 348

33．高精度模数转换器（ADC）ADS1113/4/5的性能如何？ 350

34．低功耗16位传感器模拟前端电路LMP90080/79/78/77的性能如何？ 351

35．传感器模拟前端LMP90100/99/98/97的性能如何？ 353

36．pH值传感AFE LMP91200的性能如何？ 355

37．NDIR气体传感AFE LMP91050的性能如何？ 356

38．电化学传感LMP91002的性能如何？ 356

39．LDC电感数字转换器LDC1000的性能如何？ 358

40．超声模拟前端AFE5803的性能如何？ 360

41．电化学传感AFE5809的性能如何？ 361

42．CCD/CMOS传感器模拟前端VSP5620/21/22的性能如何？ 363

43．VSP5610/11/12图像传感器AFE的性能如何？ 365

44．8通道超声波模拟前端AFE5809的性能如何？ 367

45．CCD/CMOS传感器的模拟前端VSP5610/11/12的性能如何？ 369

46．电荷耦合元件（CCD）模拟前端VSP8133的性能如何？ 371

47．用于生物电位测量模拟前端ADS1294/6/8/4R/6R/8R的性能如何？ 373

48．体重计和人体成分测量模拟前端的AFE4300性能如何？ 375

49．脉冲血氧测量模拟前端AFE4490的性能如何？ 377

50．集成隔离放大器AMC1100的性能如何？ 379

第4章 传感器的应用 382

1．张力检测器是什么？ 382

2．超声波明渠流量计是什么？ 382

3．流量计有哪些原理和结构？ 382

4．按测量原理流量计有哪几种分类？ 384

5．温度计有哪些种类和原理？ 384

6．酸度计的原理是什么？ 386

7．投入式液位变送器是什么？ 387

8．什么是控制仪表？ 387

9．控制仪表是怎样分类？ 388

10．控制仪表中按照什么规律进行控制？ 388

11．超声波流量计的工作原理是什么？ 388

12．超声波流量计有何优缺点？ 389

13．超声波流量计有哪些类型？ 389

14．红外耳温计的工作原理是什么？ 389

15．辐射高温计的工作原理是什么？ 390

16．什么是接近开关？ 391

17．接近开关有哪些种类？ 391

18．接近开关有何用途？ 392

19．如何选择机器视觉传感器 392

20．什么是视觉传感器？ 394

21．什么是激光测距传感器？ 394

22．车用速度传感器有哪些种类？ 395

23．如何进行压电传感器的信号调节？ 395

24．如何设计一款低成本HART发送器？ 404

25．如何利用磁阻传感器测量角度？ 407

26．如何设计灵活的4～20mA压力传感器变送器？ 413

27．如何设计高性能完全隔离式RTD温度测量系统电路？ 418

28．如何设计高分辨率工业应用中的精密信号调理电路？ 426

29．如何设计隔离式4通道热电偶／RTD温度测量系统？ 431

30．如何利用AD2S1210设计高性能旋变数字（RDC）电路？ 439

31．如何用热电偶放大器AD8494设计高分辨率的温度测量电路？ 448

32．如何利用周期供电降低传感器系统的功耗？ 449

33．如何应用三轴加速度传感器进行跌倒检测？ 455

34．对面积大小不同的光电二极管如何设计低噪声放大器？ 462

35．如何应用电容-数字转换器AD7150？ 464

36．如何用低成本的模数转换器对昂贵的传感器进行数字化处理？ 484

37．如何在手持式触摸屏系统中增添接近检测传感器？ 485

38．如何用接近检测传感器检测更远的目标？ 488

39．高精度温度测量如何带动铂电阻温度检测器（PRTD）和∑-△ADC的应用？ 490

40．如何应用环境光检测优化便携设备显示屏设计？ 496

41．如何利用先进的热电偶和高分辨率∑-△ADC实现高精度温度测量？ 501

42．如何设计高质量数字听诊器？ 507

43．如何设计压力传感器和称重（加载／感应）的信号通道？ 509

44．如何设计工业温度检测的信号通道？ 511

45．如何设计电流、光信号及接近检测信号链路？ 514

46．如何在传感器近端量化热电偶输出？ 515

47．如何用单片IC构建直读式温度探头？ 517

48．如何简化微控制器与温度传感器的接口？ 519

49．如何利用零漂移仪表放大器（IA）提高传感器测量的性能？ 522

50．如何利用电压基准补偿热电偶冷端？ 525

51．如何实现结构紧凑的超声成像系统连续波多普勒（CWD）设计？ 526

52．如何测量并校准产品的温度失调？ 530

53．如何解决MAX1452/MAX1455信号调理器的电源容限问题？ 531

54．如何利用MAX1452实现远端传感器补偿？ 533

55．如何进行热电偶冷端补偿？ 538

56．如何对PT100温度传感器的正温度系数补偿？ 542

57．远程宽量程温度检测传感器是什么？如何应用？ 548

58．如何设计满足工业需求的高性能、高精度、4～2mA电流环变送器？ 550

59．如何为系统测量和保护选择温度传感器？ 556

60．如何采用信号调理IC驱动应变片电桥传感器？ 559

61．如何使用MAX1452修正传感器输出的非线性？ 564