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第1章 绪论 1

1.1 非电量电测系统的组成 1

1.2 传感器发展现状与趋势 3

1.3 本课程内容以及与其他课程的关系 4

第2章 非电量电测技术的基本知识 5

2.1 测量的基本知识 5

2.1.1 测量的定义 5

2.1.2 测量的基本方法 6

2.1.3 测量误差及其分类 7

2.1.4 精度 9

2.2 测量系统的输入输出特性 10

2.2.1 测量系统的静态特性 11

2.2.2 测量系统的静态误差 15

2.2.3 测量系统的动态特性 17

2.3 传感器的分类和性能指标 22

2.3.1 分类 22

2.3.2 性能指标 23

思考题与习题 24

第3章 电阻式传感器 25

3.1 电阻应变式传感器 25

3.1.1 应变效应 25

3.1.2 金属电阻应变片结构与材料 26

3.1.3 半导体压阻效应 27

3.1.4 应变片种类 28

3.1.5 弹性敏感元件及基本特性 29

3.2 测量电桥 30

3.2.1 直流电桥 30

3.2.2 交流供电电桥 35

3.2.3 电阻应变片的温度误差及其补偿 37

3.3 电位器式电阻传感器 38

3.3.1 线绕式电位器 39

3.3.2 其他形式的电位器 41

3.3.3 应用 41

3.4 电阻应变式传感器应用 42

3.4.1 电阻应变仪 42

3.4.2 相敏检波器 42

3.4.3 力传感器（测力与秤重） 43

3.5 实验——应变片单臂、半桥、全桥性能实验 45

思考题与习题 49

第4章 电容式传感器 50

4.1 传感器原理及结构形式 50

4.2 传感器静态特性 51

4.2.1 变间隙式 51

4.2.2 变面积式 53

4.2.3 变介电常数 53

4.3 电容式传感器测量电路 55

4.3.1 变压器电桥 55

4.3.2 差动脉冲调宽电路 56

4.3.3 运算放大器式电路 58

4.3.4 二极管双T形电路 58

4.3.5 调频电路 59

4.4 电容式传感器设计问题 60

4.5 电容式传感器应用举例 63

4.5.1 自平衡电桥电路油箱液位测量 63

4.5.2 电容式压力传感器 64

4.5.3 电容板材在线测厚仪 65

4.6 实验——电容式传感器的位移实验 65

思考题与习题 68

第5章 电感式传感器 69

5.1 自感型传感器 69

5.1.1 变磁阻式电感式传感器 69

5.1.2 差动式电感式传感器 71

5.2 电感式传感器测量电路 72

5.2.1 交流电桥 72

5.2.2 紧耦合电感臂电桥 73

5.3 互感型电感式传感器 75

5.3.1 结构及工作原理 75

5.3.2 测量电路 76

5.3.3 零点残余电压 79

5.4 应用举例 80

5.5 实验——差动变压器的性能实验 81

思考题与习题 83

第6章 电涡流式传感器 84

6.1 工作原理 84

6.1.1 基本工作原理 84

6.1.2 等效电路及阻抗特性 85

6.2 电涡流的分布和强度 85

6.2.1 电涡流的分布 85

6.2.2 电涡流强度 86

6.3 电涡流式传感器的设计 87

6.3.1 线圈几何尺寸与传感器灵敏度、非线性的关系 87

6.3.2 被测材料形状和大小对传感器测量的影响 87

6.4 测量电路 88

6.5 电涡流式传感器应用 89

6.6 实验——电涡流式传感器位移实验 91

思考题与习题 93

第7章 压电式传感器 94

7.1 压电效应 94

7.1.1 概念 94

7.1.2 压电效应分析 95

7.2 压电材料简介 99

7.2.1 石英晶体 99

7.2.2 压电陶瓷 100

7.2.3 压电元件结构形式 101

7.3 压电式传感器的测量电路 101

7.3.1 压电式传感器等效电路 101

7.3.2 测量电路 103

7.4 压电式传感器应用 105

7.4.1 压电式测力传感器 105

7.4.2 压电式加速度传感器 106

7.4.3 压电式超声传感器 106

7.4.4 压电式流量计 109

7.5 实验——压电式传感器测振动实验 110

思考题与习题 111

第8章 电动势式传感器 112

8.1 磁电式传感器 112

8.1.1 工作原理 112

8.1.2 结构 113

8.1.3 传感器的输出特性 114

8.1.4 测量电路 114

8.1.5 应用 116

8.2 霍尔传感器 117

8.2.1 霍尔元件的工作原理及结构 117

8.2.2 霍尔元件特性 120

8.2.3 集成霍尔器件 123

8.2.4 霍尔传感器的应用 125

8.3 实验——霍尔传感器测转速实验 128

思考题与习题 129

第9章 光电式传感器 130

9.1 外光电效应及其器件 130

9.1.1 外光电效应 130

9.1.2 光电管 131

9.1.3 光电倍增管 132

9.2 内光电效应及器件 134

9.2.1 内光电效应 134

9.2.2 内光电效应器件 134

9.3 光电式传感器应用举例 142

9.4 电荷耦合器件 145

9.4.1 CCD的结构和工作原理 145

9.4.2 线型和面型CCD图像传感器 147

9.4.3 CCD的特性参数 149

9.5 光纤传感器 151

9.5.1 光纤结构和传输原理 151

9.5.2 光纤的性能 152

9.5.3 光纤传感器的分类和器件组成 153

9.5.4 光纤传感器应用举例 154

9.6 实验——光纤位移传感器测位移特性实验 156

思考题与习题 158

第10章 温度传感器 159

10.1 热电偶 159

10.1.1 热电效应 159

10.1.2 热电偶基本定律 161

10.1.3 热电偶的材料与结构 163

10.1.4 热电偶的冷端温度补偿 165

10.1.5 热电偶的选择、安装使用和校验 167

10.1.6 热电偶测温电路 169

10.2 热电阻 170

10.2.1 常用热电阻 171

10.2.2 热电阻主要种类 171

10.2.3 热电阻的测温接线方式与安装方法 172

10.3 热敏电阻 174

10.3.1 热敏电阻的特点与分类 174

10.3.2 热敏电阻的基本参数 175

10.3.3 主要特性 176

10.3.4 热敏电阻的应用 178

10.4 集成温度传感器 180

10.4.1 集成温度传感器测温原理 180

10.4.2 集成温度传感器信号输出方式 181

10.4.3 典型集成温度传感器 182

10.5 实验——集成温度传感器温度特性实验 187

思考题与习题 190

第11章 气敏及湿敏传感器 191

11.1 气敏传感器 191

11.1.1 半导体型气体传感器 192

11.1.2 其他类型气敏传感器 196

11.1.3 气敏传感器的应用 198

11.2 湿敏传感器 200

11.2.1 湿度的概念 200

11.2.2 湿敏传感器的特性参数 201

11.2.3 湿敏传感器的分类及工作原理 203

11.2.4 湿敏传感器检测电路 208

11.2.5 湿敏传感器应用 210

11.3 实验一——气敏传感器 213

11.4 实验二——湿敏传感器 214

思考题与习题 215

第12章 智能传感器与软传感器 216

12.1 智能传感器 216

12.1.1 智能传感器的定义与功能 216

12.1.2 智能传感器的发展形式与特点 218

12.1.3 智能传感器实现的途径 219

12.1.4 智能传感器应用实例 221

12.2 软传感器 234

12.2.1 软传感器的概念 234

12.2.2 软仪表的工作原理 235

12.2.3 软仪表在工业中的应用 239

思考题与习题 242

参考文献 243