传感技术PDF电子书下载

第1章　概述 1

1.1　传感技术的地位和作用 1

1.1.1 传感技术是产品检验和质量控制的重要手段 2

1.1.2　传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用 2

1.1.3　传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分 2

1.1.4　传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步 2

1.2　传感技术基本概念 3

1.3　传感器的分类 4

1.4　传感技术的发展趋势 5

1.4.1　传感器性能的改善 5

1.4.2　开展基础理论研究 6

1.4.3　传感器的集成化 8

1.4.4　传感器的智能化 8

思考题与习题 9

第2章　传感技术基础 10

2.1　能量变换与信号变换 10

2.1.1 能量变换 10

2.1.2　信号变换 11

2.2　传感基本效应 12

2.2.1　应变效应与压阻效应 12

2.2.2　压电效应 13

2.2.3 电磁效应 13

2.2.4　热电效应 13

2.2.5　光电效应 14

2.2.6　吸附效应 14

2.3　测量概论 15

2.3.1 测量 15

2.3.2　测量方法 15

2.3.3　测量系统 16

2.3.4　参数检测的一般方法 18

2.4　测量误差与数据处理 19

2.4.1　测量误差 19

2.4.2　粗大误差的处理准则 21

2.4.3　随机误差的统计处理 22

2.4.4　系统误差的判别与处理 26

2.4.5　不等精度测量的权与误差 27

2.4.6　测量误差的合成 28

2.4.7　测量误差的分配 29

2.4.8　通用误差数据处理方法 30

思考题与习题 34

第3章　传感器基本特性 35

3.1　传感器的静态特性 35

3.3.1 线性度 35

3.1.2　灵敏度 37

3.1.3　迟滞 38

3.1.4　重复性 38

3.1.5　漂移 38

3.2　传感器的动态特性 39

3.2.1　传感器的数学模型 40

3.2.2　传递函数 41

3.2.3　频率响应函数 41

3.2.4　传感器的动态特性分析 42

3.2.5　实现不失真测量的条件 45

思考题与习题 46

第4章　应变式传感器 48

4.1 工作原理 48

4.1.1　应变效应分析与灵敏度系数 48

4.1.2　电阻应变片种类 49

4.2　电阻应变片的温度误差及补偿 51

4.2.1 电阻应变片的温度误差 51

4.2.2　电阻应变片的温度误差补偿方法 52

4.3　测量电路 53

4.3.1 直流电桥 53

4.3.2　交流电桥 56

4.4　应变式传感器的应用 58

4.4.1　应变式力传感器 59

4.4.2　应变式压力传感器 61

4.4.3　应变式液体重量传感器 62

4.4.4　应变式加速度传感器 63

思考题与习题 63

第5章　电感式传感器 65

5.1　变磁阻式传感器（自感式） 65

5.1.1 工作原理 65

5.1.2　输出特性 66

5.1.3　测量电路 69

5.1.4　变磁阻式传感器的应用 71

5.2　差动变压器式传感器（互感式） 71

5.2.1　变隙式差动变压器 71

5.2.2　螺线管式差动变压器 73

5.3　电涡流式传感器（互感式） 80

5.3.1　工作原理 80

5.3.2　等效电路 81

5.3.3　测量电路 82

5.3.4　电涡流式传感器的应用 83

思考题与习题 84

第6章　电容式传感器 85

6.1　电容式传感器的工作原理 85

6.1.1　变极距型电容式传感器 86

6.1.2　变面积型电容式传感器 87

6.1.3　变介质型电容式传感器 88

6.2　变极距型电容式传感器的非线性 89

6.3　电容式传感器的等效电路 91

6.4　电容式传感器的信号调节电路 92

6.4.1　调频电路 92

6.4.2　运算放大器 93

6.4.3　二极管双T型交流电桥 93

6.4.4　脉冲宽度调制电路 94

6.5　电容式传感器的应用 97

6.5.1 电容式压力传感器 97

6.5.2　电容式加速度传感器 97

6.5.3　电容式厚度传感器 98

6.5.4　电容式料位传感器 98

6.5.5　电容式位移传感器 99

思考题与习题 100

第7章　压电式传感器 101

7.1 压电材料 101

7.1.1　石英晶体（单晶体） 102

7.1.2　压电陶瓷（多晶体） 104

7.1.3　压电高分子材料 105

7.1.4　压电材料的选取 105

7.2　压电式传感器的等效电路 107

7.3　压电式传感器的测量电路 108

7.3.1　电荷放大器 108

7.3.2　电压放大器 109

7.4　压电元件的连接与变形 111

7.4.1　压电元件的连接 111

7.4.2　压电元件的变形 112

7.5　压电式传感器的应用 112

7.5.1　压电式力传感器 112

7.5.2　压电式加速度传感器 113

思考题与习题 114

第8章　磁电式传感器 115

8.1　磁电感应式传感器 115

8.1.1　工作原理 115

8.1.2　基本特性 117

8.1.3　测量电路 120

8.1.4　磁电感应式传感器的应用 121

8.2　霍尔式传感器 122

8.2.1 霍尔效应 122

8.2.2　霍尔元件 124

8.2.3　霍尔式传感器的应用 127

思考题与习题 130

第9章　热电式传感器 131

9.1　热电偶 131

9.1.1　热电偶测温原理 131

9.1.2　热电偶的结构与种类 138

9.1.3　热电偶的冷端温度补偿 140

9.1.4　热电偶的实用测温线路 143

9.1.5　热电偶的应用 144

9.2　热电阻 145

9.2.1 铂热电阻 145

9.2.2　铜热电阻 146

9.2.3　热电阻的测量电路 146

9.3　热敏电阻 148

9.3.1　热敏电阻的电阻－温度特性 148

9.3.2　热敏电阻的应用 149

思考题与习题 150

第10章　光电式传感器 152

10.1　光电式传感器的基本形式 153

10.2　光电效应与光电器件 154

10.2.1　外光电效应型光电器件 154

10.2.2　内光电效应型光电器件 157

10.3　CCD固体图像传感器 164

10.3.1 CCD的工作原理 165

10.3.2　CCD固体图像传感器的分类 168

10.3.3　CCD图像传感器的特性参数 169

10.3.4　CCD固体图像传感器的应用 171

10.4　光纤传感器 174

10.4.1 光导纤维 174

10.4.2　光纤传感器 176

思考题与习题 181

第11章　红外传感器 183

11.1　红外传感器的工作原理 183

11.1.1 红外辐射 183

11.1.2　红外探测器 184

11.2　红外传感器的应用 186

11.2.1　被动式人体移动检测仪 186

11.2.2　红外测温仪 187

11.2.3　红外线气体分析仪 188

思考题与习题 189

第12章　微波传感器 190

12.1　微波传感器的原理和组成 191

12.1.1　微波传感器的原理及分类 191

12.1.2　微波传感器的组成 191

12.1.3　微波传感器的特点 192

12.2　微波传感器的应用 192

12.2.1　微波液位计 192

12.2.2　微波湿度传感器 193

12.2.3　微波辐射计 194

12.2.4　微波无损检测仪 194

12.4.5　微波物位计 195

12.4.6　微波定位传感器 196

12.4.7　微波多普勒传感器 196

思考题与习题 197

第13章　超声波传感器 198

13.1　超声波传感器的工作原理 198

13.1.1　超声波及其物理性质 198

13.1.2　超声波传感器的工作原理 200

13.2　超声波传感器的应用 201

13.2.1　超声波测厚 201

13.2.2　超声波测物位 202

13.2.3　超声波测流量 203

13.2.4　超声波探伤 205

思考题与习题 207

第14章　数字式传感器 208

14.1　编码器 208

14.1.1　码盘式编码器 209

14.1.2　脉冲盘式编码器 213

14.2　计量光栅 214

14.2.1　光栅的结构和工作原理 214

14.2.2　计量光栅的组成 216

14.3　数字式传感器的应用 219

14.3.1　光电式编码器的应用 219

14.3.2　计量光栅的应用 220

思考题与习题 221

第15章　化学传感器 222

15.1　气敏传感器 222

15.1.1　气敏传感器的基本概念及分类 222

15.1.2　半导体式气敏传感器的工作原理 224

15.1.3　气敏传感器的应用 229

15.2　湿敏传感器 231

15.2.1　湿敏传感器的基本概念及分类 232

15.2.2　常用湿敏传感器的基本原理 233

15.2.3　湿敏传感器的应用 238

思考题与习题 240

第16章　生物传感器 241

16.1 概述 241

16.1.1　生物传感器的定义 241

16.1.2　生物传感器的特点 242

16.1.3　生物传感器的发展 243

16.2　生物传感器的基本原理 244

16.2.1　生物分子特异性识别 244

16.2.2　生物放大 245

16.2.3　信号转换与处理 245

16.3　生物传感器的分类 246

16.3.1　生物传感器的分类 246

16.3.2　几种主要的生物传感器 247

16.4　生物传感器的应用 249

16.4.1　食品工业 249

16.4.2　环境监测 250

16.4.3　发酵工业 251

16.4.4　医学领域 251

思考题与习题 253

第17章　智能式传感器 254

17.1 概述 254

17.1.1　智能式传感器的分类 255

17.1.2　智能式传感器的构成 255

17.1.3　智能式传感器的功能 256

17.1.4　智能式传感器的特点 256

17.2　非集成智能式传感器 257

17.2.1 实现方式 257

17.2.2　典型应用 258

17.3　集成智能式传感器 259

17.3.1　实现方式 259

17.3.2　典型应用 260

17.4　智能式传感器的发展趋势 262

17.4.1　物理机理的再认识 262

17.4.2　多传感器数据融合技术 262

17.4.3　微传感器系统 263

17.4.4　网络化智能式传感器系统 263

思考题与习题 264

参考文献 265