声学传感器技术及工程应用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1传感器的作用及其在水声工程中的地位 1

1.2传感器的定义与组成 3

1.3传感器的分类 4

1.4现代传感器的发展动向 6

1.4.1声学量传感器 7

1.4.2力学量传感器 8

1.4.3光学量传感器 9

1.5传感器的技术动向 10

1.5.1集成化与智能化 10

1.5.2微机械化和系统化 10

1.5.3多样化 11

1.5.4扩大应用领域 11

思考题与习题 12

第2章 传感器的特性 13

2.1传感器静态特性的一般知识 14

2.1.1静态特性的表示方法 14

2.1.2静态特性的求法 16

2.2传感器的主要静态特性指标 17

2.2.1测量范围和量程 17

2.2.2分辨力和阈值 17

2.2.3灵敏度 18

2.2.4迟滞 19

2.2.5重复性 19

2.2.6线性度 20

2.2.7重复性 23

2.2.8零漂及温漂 23

2.3传感器的动态特性 25

2.3.1动态特性的一般数学模型 25

2.3.2传递函数和传感器的频率特性 28

2.3.3传感器的动态响应及其动态特性指标 32

思考题与习题 35

第3章 声学传感器的基本理论 36

3.1声学基本量 37

3.2声学传感器 42

3.2.1电动式话筒 42

3.2.2电容式话筒 42

3.2.3驻极体式话筒 44

3.2.4压电式声传感器 45

3.2.5振动传感器 45

第4章 传感器的材料及基本弹性敏感元件 47

4.1传感器的材料 47

4.1.1电学功能材料 47

4.1.2磁学功能材料 48

4.1.3光学功能材料 48

4.1.4热功能材料 49

4.1.5特殊功能材料 50

4.2基本弹性敏感元件 50

4.2.1弹性敏感元件的基本特性 50

4.2.2弹性敏感元件的材料 55

4.2.3弹性敏感元件的形式及其力学特性 56

4.2.4常用弹性元件的设计与计算 60

第5章 水下声矢量传感器 87

5.1水下声矢量传感器的工作原理 87

5.2声矢量传感器 89

5.3矢量水听器的基本参数 91

5.4声接收器的分类 94

5.5水下复合式矢量水听器 95

5.5.1压差式矢量水听器 97

5.5.2复合式同振型矢量水听器 101

5.6水下声矢量测量系统 105

第6章 电阻式传感器 109

6.1电阻应变式传感器的基本原理 109

6.1.1电阻应变效应 109

6.1.2结构与分类 111

6.2工作特性和主要参数 112

6.2.1工作状态和灵敏系数 112

6.2.2横向效应和横向效应系数 113

6.2.3应变极限 114

6.2.4零漂和蠕变 114

6.2.5机械滞后 115

6.2.6动态特性 116

6.3温度误差及其补偿 117

6.3.1温度误差 117

6.3.2温度补偿 119

6.4测量电路 121

6.4.1电桥的主要特性 121

6.4.2单臂工作电桥的非线性误差及差动电桥 122

6.4.3应变片的串联与并联式接线法 123

6.5电阻应变式传感器 124

6.5.1电阻应变式力传感器 124

6.5.2电阻应变式压力传感器 132

6.5.3电阻应变式加速度传感器 136

6.6半导体应变片及压阻传感器 137

6.6.1压阻效应及半导体应变片 137

6.6.2压阻式压力传感器 138

6.6.3压阻式加速度传感器 141

第7章 压电式传感器 143

7.1压电效应 143

7.2压电元件常用的结构形式 145

7.3测量电路 146

7.4压电式加速度传感器 150

7.4.1压电材料及其等效电路 150

7.4.2一维压电加速度传感器的结构 151

7.4.3压电加速度传感器的工作原理 151

7.4.4加速度传感器的频率特性 152

7.5三维加速度传感器的工作原理 153

7.6加速度传感器参量与声学物理量的关系 155

思考题与习题 156

第8章 电容式传感器 157

8.1电容式传感器的工作原理 157

8.2电容式传感器的结构形式 160

8.2.1变间隙式敏感元件 160

8.2.2变面积电容式敏感元件 161

8.2.3变介电常数电容式敏感元件 162

8.2.4电容式敏感元件的等效电路 163

8.2.5 差动电容式传感器 163

8.3硅微电容式加速度传感器的结构形式 164

思考题与习题 166

第9章 电感应式传感器 167

9.1变磁阻式传感器 167

9.1.1变气隙式自感传感器 168

9.1.2变面积式自感传感器 170

9.1.3螺管式自感传感器 171

9.2互感式传感器 173

9.2.1结构与类型 173

9.2.2工作原理 174

9.3电涡流式传感器 176

9.3.1工作原理 176

9.3.2结构类型及线圈参数对性能的影响 178

第10章 超声波传感器 182

10.1超声波及其物理性质 182

10.1.1声波的波形及其转换 182

10.1.2超声波的反射与折射 183

10.1.3超声波传播过程中的衰减 183

10.2超声波传感器 184

10.2.1厚度振动换能器 184

10.2.2圆柱形压电换能器 185

10.2.3复合棒压电换能器 186

10.2.4压电陶瓷双叠片弯曲振动换能器 187

10.3超声波传感器应用举例 188

思考题与习题 192

参考文献 193