传感器原理与实用技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 传感器概述 2

1.1.1 传感器的组成和定义 2

1.1.2 传感器的作用 3

1.1.3 传感器的分类 4

1.1.4 传感器的代号和图形符号 6

1.2 传感器的基本特性 7

1.2.1 传感器的静态特性 8

1.2.2 传感器的动态特性 15

1.3 传感器的应用领域及发展趋势 17

1.4 传感器的选用 19

第2章 应变式传感器及其应用 21

2.1 应变式传感器原理 21

2.1.1 金属的电阻应变效应 21

2.1.2 硅的压阻效应 22

2.1.3 弹性敏感元件的基本特性 26

2.2 电阻应变片的结构及主要特性 30

2.2.1 金属丝应变片 31

2.2.2 金属箔式应变片 36

2.3 电阻传感器的温度误差及其补偿 37

2.3.1 温度误差 37

2.3.2 温度补偿 38

2.4 电阻传感器测量电路 41

2.4.1 等臂电桥 41

2.4.2 第一对称电桥 43

2.4.3 第二对称电桥 43

2.5 应变式传感器的应用 44

2.5.1 应变式测力与称重传感器 44

2.5.2 应变式压力传感器 46

2.5.3 应变式加速度传感器 47

2.5.4 扩散硅压力传感器 47

第3章 电感式传感器及其应用 49

3.1 自感式传感器的工作原理 49

3.1.1 变气隙式电感传感器 50

3.1.2 螺线管式电感传感器 53

3.1.3 差动变压器式传感器 55

3.1.4 电涡流式传感器 60

3.2 自感式传感器的测量电路 63

3.2.1 电感式传感器的等效电路 63

3.2.2 交流电桥式测量电路 64

3.3 自感式传感器的应用 69

3.3.1 变磁阻式传感器的应用 69

3.3.2 差动变压器式传感器的应用 70

3.3.3 电涡流式传感器的应用 70

第4章 电容式传感器及其应用 73

4.1 电容式传感器工作原理 73

4.1.1 电容式传感器的工作原理和结构 73

4.1.2 变极距型电容式传感器 74

4.1.3 变面积型电容式传感器 75

4.1.4 变介质型电容式传感器 77

4.1.5 电容式传感器的灵敏度及非线性 79

4.2 电容式传感器的测量电路 80

4.2.1 等效电路 80

4.2.2 测量电路 81

4.3 电容式传感器的应用 85

4.3.1 差动电容式压力传感器 85

4.3.2 电容式加速度传感器 86

4.3.3 差动式电容测厚传感器 87

4.3.4 电容式液位限位传感器 88

4.3.5 电容式油量传感器 89

第5章 超声波传感器及其应用 90

5.1 超声波的基本知识 90

5.1.1 超声波及其物理性质 90

5.1.2 超声波的超声效应 93

5.2 超声波传感器的工作原理 94

5.2.1 超声波传感器概述 94

5.2.2 超声波传感器的类型与组成 95

5.2.3 超声波传感器检测范围 96

5.2.4 超声波换能器 96

5.3 超声波传感器的应用 97

5.3.1 超声波物位传感器 97

5.3.2 超声波流量传感器 98

5.3.3 超声波传感器探伤 99

5.3.4 超声波测厚 100

5.3.5 超声波测液体密度和液位 100

第6章 霍尔传感器及其应用 102

6.1 霍尔传感器及其集成电路 102

6.1.1 霍尔效应 102

6.1.2 磁阻效应 104

6.1.3 霍尔元件基本结构 104

6.1.4 电磁特性 105

6.1.5 霍尔元件的主要特性参数 106

6.1.6 霍尔集成传感器 108

6.2 霍尔传感器的工作原理 111

6.2.1 霍尔元件的测量电路 111

6.2.2 霍尔元件补偿 111

6.3 霍尔传感器的应用 113

6.3.1 霍尔式微位移传感器 114

6.3.2 霍尔式转速传感器 115

6.3.3 霍尔计数装置 115

6.3.4 霍尔转速表 116

第7章 热电式传感器及其应用 117

7.1 热电偶的原理、结构及测量电路 117

7.1.1 热电偶测温的基本原理 117

7.1.2 热电偶的结构和种类 120

7.1.3 热电偶的冷端温度补偿 123

7.1.4 热电偶的测量电路 128

7.2 热电阻的原理、结构及测量电路 131

7.2.1 常用的热电阻传感器及其性能 131

7.2.2 热电阻传感器的结构形式 132

7.2.3 热电阻传感器的测量线路 133

7.3 热电式传感器的应用 134

7.3.1 金属热电阻式温度传感器 134

7.3.2 半导体热敏电阻器 138

7.3.3 PN结型测温传感器 145

7.3.4 集成电路温度传感器 149

7.3.5 热释电式传感器 155

第8章 光电式传感器及其应用 159

8.1 光电器件 159

8.2 光敏电阻 160

8.2.1 光敏电阻的结构与工作原理 160

8.2.2 光敏电阻的主要参数 161

8.2.3 光敏电阻的基本特性 161

8.3 光敏二极管和光敏晶体管 163

8.3.1 结构原理 163

8.3.2 基本特性 164

8.4 光电池 167

8.5 光耦合器件 170

8.5.1 光耦合器 170

8.5.2 光电开关 170

8.6 电荷耦合器件 171

8.7 光电传感器的应用 176

8.7.1 火焰探测报警器 176

8.7.2 光电式纬线探测器 176

8.7.3 燃气器具中的脉冲点火控制器 177

8.7.4 CCD图像传感器的应用 177

8.8 光纤传感器 178

8.8.1 光纤结构及其传光原理 178

8.8.2 光纤基本特性 179

8.8.3 光纤传感器的工作原理、组成与应用 180

第9章 传感器接口电路 183

9.1 传感器信号的特点和处理方法 183

9.1.1 传感器信号的特点 183

9.1.2 传感器信号的处理方法 184

9.2 传感器常用的典型接口电路 184

9.2.1 电桥电路 184

9.2.2 信号放大接口电路 187

9.2.3 A-D转换接口电路 188

9.2.4 电压-频率转换电路 189

9.3 噪声抑制电路 190

9.3.1 噪声来源分析 190

9.3.2 噪声抑制的方法 192

第10章 其他类型传感器 196

10.1 磁电式传感器 196

10.1.1 磁电式传感器的工作原理 196

10.1.2 磁电式传感器的基本特性 197

10.1.3 磁电式传感器的测量电路 199

10.1.4 磁电式传感器的应用 199

10.2 光栅传感器 200

10.2.1 光栅分类及结构 200

10.2.2 光栅的基本工作原理 202

10.2.3 光栅传感器的组成 203

10.2.4 光电转换原理 206

10.2.5 辨向原理 206

10.3 生物传感器 207

10.3.1 概述 207

10.3.2 生物传感器的工作原理及结构 207

10.4 红外传感器 208

10.4.1 红外辐射 208

10.4.2 红外探测器 209

10.4.3 红外传感器的应用 210

10.5 微波传感器 212

10.5.1 微波传感器的分类 212

10.5.2 微波传感器的组成 212

10.5.3 微波传感器的特点 213

10.5.4 微波传感器的应用 213

10.6 气敏传感器 216

10.6.1 半导体气敏元件的分类及必备条件 216

10.6.2 表面控制型电阻式半导体气敏元件 217

10.6.3 基于MEMS的新型微结构气敏传感器 220

10.7 湿敏传感器 223

10.7.1 湿度及其表示 223

10.7.2 对湿敏传感器的基本要求 224

10.7.3 电阻式湿敏传感器 224

10.7.4 电容式湿敏传感器 226

10.7.5 电解质式湿度传感器 227

10.8 智能式传感器 227

10.8.1 智能传感器的功能和构成 228

10.8.2 传感器的智能化概念 229

10.8.3 传感器的智能化实例 230

10.8.4 集成智能传感器的发展方向 230

10.8.5 智能传感器的研究热点 231

10.8.6 集成智能传感器系统举例 232

10.9 常用传感器应用实例 234

10.9.1 电阻应力传感器制作电子秤 234

10.9.2 水位指示传感器 235

10.9.3 热释电红外探头报警器 235

10.9.4 超声波遥控照明 237

参考文献 238