传感技术及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1传感器技术概述 1

1.1.1传感技术的定义及作用 1

1.1.2传感技术与传感系统 2

1.1.3物联网与传感技术 3

1.2传感器的组成及分类 3

1.2.1传感器的组成 3

1.2.2传感器的分类 5

1.3传感技术的发展趋势 7

1.3.1传感技术发展现状 7

1.3.2传感技术的发展趋势 7

1.4传感网络的应用 8

第2章 传感器的一般特性 11

2.1传感器的静特性 11

2.1.1测量范围和量程 11

2.1.2线性度（非线性误差） 11

2.1.3迟滞 14

2.1.4重复性 14

2.1.5灵敏度与灵敏度误差 15

2.1.6分辨力与阈值 15

2.1.7稳定性 15

2.1.8漂移 15

2.1.9精确度（精度） 16

2.1.10误差表达 17

2.2传感器的动态特性 17

2.2.1动态特性的一般模型 18

2.2.2传感器对任意输入信号的时域响应与脉冲响应函数 20

2.2.3传感器的频率响应特性 22

2.2.4传感器典型环节的动态响应 23

2.2.5传感器的无失真检测条件 26

2.2.6传感器的动态性能指标 27

2.3传感器的标定与校准 28

2.3.1传感器的标定 28

2.3.2传感器的静态标定 29

2.3.3传感器的动态标定 29

思考题与习题2 32

第3章 电阻式传感器 33

3.1应变式电阻传感器 33

3.1.1电阻应变片的工作原理 33

3.1.2电阻应变片的种类和材料 35

3.1.3电阻应变片的主要特性 41

3.1.4电阻应变片的测量电路 45

3.1.5电阻应变片的温度误差及补偿 51

3.1.6应变式传感器 55

3.2压阻式传感器 64

3.2.1压阻效应与压阻系数 64

3.2.2结构与特性 72

3.2.3测量电路 74

3.2.4温度补偿 76

3.2.5压阻式传感器及应用 77

3.3电位器式传感器 78

3.3.1线性电位器 79

3.3.2非线性电位器 81

3.3.3负载特性及负载误差 84

思考题与习题3 88

第4章 电感式传感器 90

4.1自感式传感器 90

4.1.1工作原理 90

4.1.2结构形式及特性 91

4.1.3转换电路 95

4.1.4误差分析 96

4.1.5自感式传感器的应用 97

4.2差动变压器式传感器 99

4.2.1工作原理 99

4.2.2结构形式及特性 100

4.2.3转换电路 102

4.2.4误差分析 103

4.2.5差动变压器的应用 104

4.3电涡流式传感器 106

4.3.1工作原理及等效电路 106

4.3.2结构特点 109

4.3.3转换电路 110

4.3.4电涡流式传感器的应用 112

4.4自感式和差动变压器式传感器设计 114

4.4.1设计步骤 115

4.4.2设计举例 117

思考题与习题4 119

第5章 电容式传感器 121

5.1工作原理、类型及性能 121

5.1.1工作原理 121

5.1.2基本类型 121

5.1.3主要性能 126

5.2转换电路 128

5.2.1电容式传感器的等效电路 128

5.2.2电桥电路 129

5.2.3运算放大器式电路 131

5.3误差分析 132

5.4电容式传感器的特点及应用 135

5.4.1电容式传感器的特点 135

5.4.2电容式传感器的应用 136

思考题与习题5 139

第6章 磁电式传感器 140

6.1磁电式传感器理论基础 140

6.2磁电式传感器 141

6.2.1恒定磁通磁电式传感器 141

6.2.2变磁阻磁电式传感器 142

6.3磁电式传感器设计基础 144

6.3.1磁路设计 144

6.3.2线圈参数计算与设计 148

6.3.3传感器固有频率的确定及弹簧刚度的计算 149

6.3.4阻尼器设计及阻尼系数的计算 152

6.4磁电式传感器的误差 154

6.4.1电流和电压灵敏度的误差 154

6.4.2温度误差 154

6.4.3永久磁铁不稳定误差 155

6.4.4非线性误差 156

6.5磁电式传感器的应用 156

6.5.1振动测量 156

6.5.2扭矩测量 158

6.5.3流量测量 159

思考题与习题6 160

第7章 压电式传感器 161

7.1压电效应与压电材料 161

7.1.1压电效应 161

7.1.2压电材料 166

7.2压电式传感器测量电路 169

7.2.1压电式传感器等效电路 169

7.2.2电压放大器 170

7.2.3电荷放大器 171

7.3压电式传感器的误差 172

7.3.1环境温度的影响 172

7.3.2环境湿度的影响 174

7.3.3横向灵敏度 174

7.3.4基座应变的影响 175

7.3.5电缆噪声 175

7.3.6接地回路噪声 175

7.4压电式传感器的应用 176

7.4.1压电式加速度传感器 176

7.4.2压电式力传感器 181

7.4.3压电式压力传感器 183

7.4.4压电式超声波传感器 185

7.4.5压电式微位移传感器 187

思考题与习题7 188

第8章 光电式传感器 189

8.1光电效应及光电器件 189

8.1.1光电效应 189

8.1.2外光电型光电器件 191

8.1.3光电导型光电器件 193

8.1.4光伏型光电器件 196

8.1.5光电传感器的应用 201

8.2光纤传感器 203

8.2.1光纤的结构和传光原理 203

8.2.2光纤的性能 204

8.2.3光纤传感器及应用 205

8.3电荷耦合器件 217

8.3.1 CCD的基本结构和工作原理 217

8.3.2电荷的注入和输出 219

8.3.3 CCD图像传感器 220

8.3.4 CCD的主要参数 222

8.3.5 CCD传感器的应用 224

思考题与习题8 226

第9章 热电式传感器 227

9.1热电偶传感器 227

9.1.1热电偶测温原理 227

9.1.2热电偶的基本定律 230

9.1.3热电偶传感器 231

9.1.4热电偶的误差及补偿措施 235

9.1.5热电偶的标定 241

9.2热电阻传感器 243

9.2.1热电阻测温原理 243

9.2.2金属热电阻 244

9.2.3半导体热敏电阻 246

9.3其他测温传感器 249

9.3.1晶体管PN结温度传感器 249

9.3.2晶体三极管温度传感器 251

9.3.3集成温度传感器 251

9.3.4薄膜热敏传感器 252

思考题与习题9 253

第10章气、湿敏传感器 254

10.1气敏传感器 254

10.1.1半导体气敏传感器 254

10.1.2固体电解质气敏传感器 258

10.2湿敏传感器 258

10.2.1烧结型半导体陶瓷湿敏传感器 259

10.2.2多孔氧化物湿敏传感器 262

10.2.3结型和MOS型湿敏传感器 264

10.2.4其他湿敏传感器 267

10.3气、湿敏传感器的应用 268

10.3.1自动吸排油烟机 269

10.3.2便携式缺氧监视器 270

10.3.3 SMC -2型湿度传感器的应用 271

10.3.4自动去湿器 272

10.3.5自动烹调湿度检测系统 273

思考题与习题10 274

第11章 磁敏传感器 275

11.1霍尔传感器 275

11.1.1霍尔效应 275

11.1.2霍尔元件 276

11.1.3霍尔传感器的应用 285

11.2磁阻传感器 288

11.2.1磁阻效应 288

11.2.2磁阻元件 289

11.2.3磁阻传感器的应用 289

11.3磁敏二极管和磁敏三极管 292

11.3.1磁敏二极管 292

11.3.2磁敏三极管 296

11.3.3磁敏二极管和磁敏三极管的应用 298

思考题与习题11 300

第12章 生物传感器 301

12.1生物传感器概述 301

12.1.1生物传感器的发展 301

12.1.2生物传感器的应用 302

12.2生物传感器的分类 303

12.2.1生物传感器的基本原理 303

12.2.2生物传感器的分类 305

12.2.3 生物传感器原理 307

12.3.1酶传感器 307

12.3.2免疫类传感器 310

12.3.3微生物传感器 312

12.3.4生物芯片 313

12.3.5分子传感器 315

12.3.6仿生传感器 317

思考题与习题12 319

第13章 传感网技术 320

13.1传感网概述 320

13.1.1传感网的分类 321

13.1.2传感网的管理 321

13.1.3传感网的特点 323

13.2网络传感器 324

13.2.1网络传感器的组成 325

13.2.2网络传感器的分类 326

13.2.3智能网络传感器举例 330

13.3无线网络传感器 332

13.3.1无线网络传感器基本结构 332

13.3.2无线网络传感器天线 335

13.3.3无线网络传感器应用 338

13.4无线传感网络 341

13.4.1无线传感网络构成 342

13.4.2无线传感网络节点 344

13.4.3无线传感网络管理 346

13.4.4无线传感网络的关键技术 347

13.5无线传感网络的设计与应用 352

13.5.1无线传感网络设计简介 352

13.5.2 Mica2节点设计分析 353

13.5.3无线传感网络应用 356

思考题与习题13 358

参考文献 359