传感器原理及应用PDF电子书下载

第1章 传感器基础 1

1.1传感器的定义与组成 1

1.1.1传感器的定义 1

1.1.2传感器组成 2

1.1.3对传感器的一般要求 2

1.1.4自动测控系统与传感器 2

1.1.5自动测控系统例 3

1.2传感器的分类 4

1.2.1按被测量分类 5

1.2.2按传感器工作原理分类 5

1.3传感器的基本特性 7

1.3.1传感器的静态特性 8

1.3.2传感器的动态特性 11

1.4传感器的标定 14

1.4.1传感器的静态特性标定 14

1.4.2静态标定例——电涡流传感器的静态标定 15

1.5传感器接口电路 16

1.5.1传感器输出信号的特点 16

1.5.2典型的传感器接口电路 16

思考题 18

第2章 传感器与测量技术 19

2.1电参量测量技术 19

2.1.1电压的测量 19

2.1.2阻抗的测量 21

2.1.3交流阻抗及L、 C的测量 22

2.1.4频率的测量 24

2.1.5时间间隔的数字测量 25

2.1.6相位差的数字测量 25

2.2检测技术基础 26

2.2.1测量与测量方法 26

2.2.2测量系统 27

2.3传感器信息融合 28

2.3.1信息融合的概念 28

2.3.2传感器信息融合的应用 28

2.3.3传感器信息融合的分类 29

2.3.4信息融合的结构 29

2.3.5传感器信息融合的一般方法 30

2.3.6传感器信息融合的实例 30

2.4传感器网络 31

2.4.1传感器网络的作用 31

2.4.2传感器网络的结构 31

2.4.3传感器网络信息交换体系 32

2.5传感器技术的发展 33

2.5.1传感器新技术的发展 34

2.5.2改善传感器性能的技术途径 35

思考题 35

第3章 电容式传感器 36

3.1电容式传感器工作原理和类型 36

3.1.1工作原理 36

3.1.2变极距型电容式传感器 36

3.1.3变面积型电容式传感器 37

3.1.4变介电常数型电容式传感器 39

3.2电容式传感器的信号测量及转换电路 40

3.2.1电容式传感器等效电路 40

3.2.2调频测量电路 41

3.2.3电桥电路 41

3.2.4二极管双T形交流电桥 42

3.2.5差动脉冲宽度调制电路 42

3.2.6运算放大器式电路 43

3.3电容式传感器的特点及应用 44

3.3.1差动式电容测厚传感器 44

3.3.2电容式料位传感器 45

3.3.3电容式接近开关 45

3.3.4液体燃料测量 45

思考题 46

第4章 电感式传感器 47

4.1自感式传感器 47

4.1.1工作原理 47

4.1.2测量电路 50

4.1.3变磁阻式传感器的应用 53

4.2差动变压器式传感器 53

4.2.1变隙式差动变压器工作原理 53

4.2.2误差因素分析 54

4.2.3差动变压器式传感器测量电路 55

4.2.4差动变压器式传感器的应用 57

4.3电涡流式传感器 58

4.3.1工作原理 58

4.3.2电涡流传感器测量电路 59

4.3.3涡流式传感器的应用 60

4.4感应同步器 62

4.4.1直线式感应同步器 62

4.4.2信号处理方式 63

思考题 63

第5章 力敏传感器 64

5.1弹性敏感元件 64

5.1.1弹性敏感元件的特性 64

5.1.2弹性敏感元件的分类 64

5.2电阻应变式传感器 66

5.2.1应变电阻的概念 66

5.2.2电阻应变片的测量电路 69

5.2.3应变式传感器的应用 72

5.3压电式传感器 72

5.3.1压电效应及压电材料 73

5.3.2压电式传感器等效电路 75

5.3.3压电式传感器测量电路 76

5.3.4压电式传感器的应用 77

5.4压磁式传感器 80

5.5压阻式传感器（半导体压力应变片） 82

思考题 83

第6章 热敏传感器 85

6.1温度测量概述 85

6.1.1温度的概念 85

6.1.2温标 85

6.1.3热敏传感器的基本概念 86

6.1.4热敏传感器分类 87

6.1.5热敏传感器的发展概况 87

6.2热电偶传感器 88

6.2.1热电偶测温原理 88

6.2.2热电偶的结构形式及热电偶材料 90

6.2.3热电偶测温及参考端温度补偿 91

6.2.4热电偶的常用材料 93

6.3金属热电阻传感器 94

6.3.1铂热电阻的电阻-温度特性 95

6.3.2铜热电阻的电阻-温度特性 95

6.4半导体热敏电阻 95

6.4.1热敏电阻的特点与分类 95

6.4.2热敏电阻的基本参数与特性 96

6.4.3热敏电阻温度测量非线性修正 98

6.5负温度系数热敏电阻 98

6.5.1 NTC热敏电阻性能 98

6.5.2 NTC热敏电阻主要特性 98

6.6热敏传感器应用实例 99

6.6.1双金属热敏传感器的应用 99

6.6.2热敏电阻传感器的应用 100

6.6.3晶体管热敏传感器的应用 101

6.6.4集成热敏传感器应用举例 101

6.6.5家用空调专用热敏传感器 102

思考题 102

第7章 气敏传感器 103

7.1半导体型气敏传感器 103

7.1.1半导体气敏传感器工作原理 104

7.1.2电阻型气敏传感器结构 105

7.1.3非电阻型半导体气敏传感器 107

7.1.4半导体气敏元件的特性 108

7.2接触燃烧式气敏传感器 108

7.2.1检测原理 109

7.2.2接触燃烧式气敏元件的结构 110

7.3其他气敏传感器 110

7.3.1固体电解质式气敏传感器 110

7.3.2电化学式气敏传感器 111

7.4气敏传感器的应用 111

7.4.1气敏传感器常用电路 112

7.4.2烟雾传感器 112

7.4.3气敏报警器 113

7.4.4实用酒精测试仪 113

思考题 114

第8章 磁敏传感器 115

8.1磁电感应式传感器 115

8.1.1磁电感应式传感器工作原理 115

8.1.2磁电感应式传感器基本特点 116

8.1.3磁电感应式传感器的测量电路 117

8.1.4磁电感应式传感器的应用 117

8.1.5磁栅式传感器 118

8.2霍尔磁敏传感器 119

8.2.1霍尔效应及霍尔元件 119

8.2.2霍尔传感器及其应用 120

8.3其他半导体磁敏传感器 122

8.3.1磁敏二极管 123

8.3.2磁敏三极管 124

8.4磁敏电阻 127

8.4.1磁阻效应 127

8.4.2磁阻元件的主要特性 127

8.4.3磁敏电阻的应用 128

思考题 128

第9章 光敏传感器 129

9.1光电传感器 129

9.1.1基本概念 129

9.1.2光子传感器 130

9.1.3光电耦合器件 135

9.1.4光电传感器的应用 136

9.2电荷耦合器件CCD 138

9.2.1 CCD器件的工作原理 139

9.2.2 CCD图像传感器的应用 140

9.3 CMOS图像传感器 142

9.3.1光敏二极管型CMOS图像传感器结构 142

9.3.2 CMOS的特点 142

9.3.3 CMOS的应用 143

9.4光纤传感器 143

9.4.1光导纤维导光原理 143

9.4.2光纤传感器 145

9.4.3光纤传感器的调制器原理 146

9.4.4光纤传感器的应用 147

9.5红外传感器 149

9.5.1红外辐射的概念 149

9.5.2红外传感器分类 149

9.5.3热释电红外传感器的结构 150

9.5.4红外传感器的一般组成 151

9.5.5红外传感器的应用 151

9.6激光传感器 153

9.6.1激光的概念 153

9.6.2激光传感器的应用 154

9.7色敏传感器 155

9.7.1半导体色敏传感器 155

9.7.2半导体色敏传感器的应用 156

思考题 157

第10章 湿敏传感器 158

10.1湿敏传感器概述 158

10.1.1湿度与露点 158

10.1.2湿敏传感器的主要性能指标 159

10.1.3含水量检测方法 159

10.1.4湿敏传感器分类 160

10.2半导体陶瓷湿敏电阻 160

10.3湿敏传感器 161

10.3.1陶瓷型湿敏传感器 161

10.3.2有机高分子湿敏传感器 162

10.3.3半导体型湿敏传感器 163

10.4湿敏传感器常用检测电路 163

10.4.1检测电路的选择 163

10.4.2典型测量电路 163

10.5湿敏传感器应用 164

思考题 165

第11章 电磁波传感器 166

11.1微波传感器 166

11.1.1微波传感器的测量原理 166

11.1.2微波传感器的组成 166

11.1.3微波传感器的特点 167

11.1.4微波传感器的应用 167

11.2核辐射传感器 171

11.2.1核辐射的特性 171

11.2.2核辐射传感器 173

11.2.3核辐射传感器的应用举例 174

思考题 175

第12章 位移、流量传感器 176

12.1位移传感器 176

12.1.1机械位移传感器 176

12.1.2光栅位移传感器 177

12.1.3磁栅位移传感器 179

12.1.4接近传感器 179

12.1.5转速传感器 180

12.1.6多普勒传感器 181

12.2流量及流速传感器 182

12.3液位传感器 183

思考题 185

第13章 超声波传感器 186

13.1声波与超声波 186

13.2超声波传感器 188

13.3超声波传感器的应用 190

思考题 197

第14章 其他类型传感器 198

14.1机器人传感器 198

14.1.1触觉传感器 198

14.1.2接近觉传感器 199

14.1.3视觉传感器 200

14.1.4听觉、嗅觉、味觉及其他传感器 200

14.2谐振式传感器 201

14.2.1谐振式传感器概述 201

14.2.2谐振式传感器工作原理 201

14.2.3振动筒式传感器 202

14.3电化学生物传感器 204

14.3.1酶传感器 204

14.3.2免疫传感器 205

14.3.3细胞传感器 206

14.3.4其他生物传感器 206

14.3.5生物传感器的信号转换器 206

14.4智能传感器 207

14.4.1智能传感器概述 207

14.4.2计算型智能传感器基本结构 208

14.4.3智能传感器实例 208

思考题 209

参考文献 210