现代新型传感器及其应用PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　传感器的概念及内涵 1

1.1.1　传感器的概念及内涵 1

1.1.2　传感器的组成及作用 1

1.2　传感器分类 2

1.3　传感器的选用依据 3

1.3.1 选用注意事项 3

1.3.2　传感器的性能和评价指标 4

1.4　传感器技术的发展趋势 21

1.5　本书的特点及主要内容 22

思考题 22

第2章　光纤传感器 23

2.1　光纤传感器基础 23

2.1.1　光纤的结构 23

2.1.2　光纤波导原理 24

2.1.3　光纤的主要技术参数 25

2.1.4　光纤的分类 28

2.1.5　光纤传感器的基本原理及类型 29

2.2　光纤传感器的调制技术 31

2.2.1 强度调制 31

2.2.2　相位调制 33

2.2.3 频率调制 35

2.2.4　偏振调制 36

2.3　光纤传感器实例 39

2.3.1　光纤温度传感器 39

2.3.2　光纤位移传感器 41

2.3.3　光纤电流传感器 43

2.3.4　光纤电压传感器 44

2.3.5　光纤气体传感器 46

2.3.6　光纤压力传感器 47

2.3.7　光纤图像传感器 51

2.4　光纤传感器的发展趋势 52

思考题 52

第3章　固态图像传感器 54

3.1　概述 54

3.2　电荷耦合器件（CCD） 54

3.2.1 CCD的结构及工作原理 54

3.2.2　CCD固态图像传感器 56

3.2.3　CCD固态图像传感器的特性参数 58

3.3　CMOS图像传感器 60

3.4　CCD器件的应用 64

思考题 69

第4章　超声波传感器 70

4.1　超声检测的物理基础 70

4.1.1　机械振动和超声波 70

4.1.2　超声波的波形 71

4.1.3　超声波的传播特性 71

4.1.4　超声波的反射和折射 72

4.1.5　超声波在传播过程中的衰减 74

4.1.6　温度效应 74

4.2　超声波传感器原理 75

4.2.1 压电式超声波传感器 75

4.2.2　磁致伸缩式超声波传感器 77

4.3　超声波传感器基本应用电路 79

4.4　超声波传感器的应用 83

4.4.1　超声波测距 83

4.4.2　超声波流量传感器 83

4.4.3　超声波清洗 86

4.4.4　超声波诊断 87

4.4.5　超声波探伤 90

思考题 91

第5章　磁敏传感器 92

5.1　概述 92

5.2　磁敏传感器原理 92

5.2.1　霍尔效应 92

5.2.2　磁阻效应 94

5.2.3　形状效应 94

5.3　霍尔式传感器 94

5.3.1 霍尔元件 95

5.3.2　霍尔元件的不等位电势和温度误差的补偿 95

5.3.3 集成霍尔传感器 97

5.4　磁阻元件 98

5.4.1　InSb磁阻元件的工作原理 98

5.4.2　结构分类及特性 99

5.5　结型磁敏器件 101

5.5.1　磁敏二极管 102

5.5.2　磁敏三极管 103

5.6　应用 106

5.6.1　微位移的测量 106

5.6.2　转速测量 107

5.6.3 角度测量 107

5.6.4　磁场测量 108

5.6.5 电流测量 110

5.6.6　事例分析——基于霍尔传感器的发电机保护系统 111

思考题 113

第6章　MEMS技术及其应用 114

6.1　概述 114

6.1.1 MEMS出现的背景 114

6.1.2 关于MEMS的基本概念 114

6.1.3　MEMS特点 116

6.1.4　MEMS结构 117

6.1.5　MEMS发展趋势 119

6.2　MEMS基础研究 120

6.2.1 尺度效应和表面效应 120

6.2.2　微流体力学 121

6.2.3 力学和热力学基础 121

6.2.4　微机械学 122

6.2.5　微摩擦学 122

6.3　MEMS设计技术 123

6.3.1　MEMS设计原则 123

6.3.2 MEMS设计方法 124

6.3.3 MEMS的中间融合设计方法 124

6.3.4 MEMS CAD设计 126

6.4　MEMS加工技术 128

6.4.1　MEMS加工技术综述 128

6.4.2　微细机械加工 129

6.4.3　微型放电加工 131

6.4.4　硅加工工艺 133

6.4.5 大深宽比加工技术 133

6.4.6　快速成型制造技术 136

6.4.7　微细加工技术的发展 137

6.5　MEMS装配技术 137

6.5.1　微封装 138

6.5.2　微操作 138

6.5.3　微测试 139

6.5.4　微驱动 140

6.6　MEMS应用领域及其典型系统 141

6.6.1 MEMS应用领域 141

6.6.2　MEMS典型系统 144

思考题 146

第7章　生物传感器 147

7.1　概述 147

7.2　生物传感器的工作原理、分类与特点 147

7.2.1 生物传感器的工作原理 147

7.2.2 生物传感器的分类 149

7.2.3 生物传感器的特点 150

7.2.4　生物传感器基础知识 150

7.3　常用的生物传感器 152

7.3.1 酶传感器 152

7.3.2　微生物传感器 156

7.3.3　生物组织传感器 159

7.3.4　半导体生物传感器 160

7.4　国内外生物传感器的研究方向 161

思考题 162

第8章　智能传感器 163

8.1　概述 163

8.2　智能传感器的构成及其功能 163

8.2.1 智能传感器的结构 163

8.2.2　智能传感器的功能 164

8.2.3　智能传感器的特点 165

8.3　传感器的智能化 166

8.3.1　数据处理功能 166

8.3.2　控制功能 172

8.4　常用智能传感器集成电路芯片 174

8.4.1 数据输出接口 174

8.4.2　微处理器 175

8.4.3 智能传感器的接口芯片 175

8.5　智能传感器的应用 176

8.5.1 智能压力传感器 176

8.5.2　智能红外传感器 180

8.5.3　人工神经网络智能传感器 182

8.5.4　其他智能传感器 196

思考题 197

第9章　多传感器技术 198

9.1　概述 198

9.1.1 多传感器信息融合 198

9.1.2 多传感器技术的优势 199

9.2　多传感器技术基础 200

9.2.1 多传感器模型 200

9.2.2 多传感器的多元素实验优化技术 201

9.2.3 实验优化方法 202

9.2.4　建模方法 203

9.2.5 实验设计 203

9.2.6 实验系数的确定 204

9.2.7 实验设计 205

9.2.8　标准化优化问题及多元素优化算法 211

9.3　多传感器技术在工业故障检测中的应用 212

9.3.1 概述 212

9.3.2 系统组成及原理 212

9.3.3　分析 213

9.4　多传感器技术在水文检测中的应用 216

9.4.1　概述 216

9.4.2 系统组成及工作原理 216

9.5　多传感器技术在低温燃烧报警中的应用 218

9.5.1 概述 218

9.5.2 系统组成及工作原理 219

9.5.3　燃烧识别 220

思考题 224

第10章　改善传感器性能的技术途径 225

10.1　材料、结构与参数的合理选择 225

10.2　差动技术 225

10.3　平均技术 231

10.3.1　误差平均效应 231

10.3.2　数据平均处理 232

10.4　干扰抑制技术 232

10.4.1　屏蔽 233

10.4.2　屏蔽线与地线（屏蔽与接地） 235

10.4.3 电缆和接插件的屏蔽 236

10.4.4 隔离 236

10.4.5　噪声滤波器 236

10.5　补偿与校正技术 238

10.5.1　非线性校正 238

10.5.2　动态误差补偿 239

10.6　稳定性处理技术 240

10.7　零示法、微差法 240

10.8　闭环技术 241

10.9　集成化与智能化 242

思考题 243

参考文献 245