传感器技术与应用PDF电子书下载

第1章　传感器基础知识 1

1.1　传感器的概念与定义 1

1.1.1　传感器的概念 1

1.1.2　传感器的定义 2

1.2　传感器的作用 2

1.3　传感器的基本组成 3

1.4　传感器的分类 4

1.4.1　按输入量（被测对象）分类 4

1.4.2　按输出量分类 4

1.4.3　按基本效应分类 4

1.4.4　按工作原理进行分类 4

1.5.1 传感器的静态特性 5

1.5　传感器的基本特性 5

1.4.5　按能量变换关系进行分类 5

1.5.2　传感器的动态特性 7

1.6　传感器的发展方向 10

思考与练习 12

第2章　基本电量传感器 13

2.1　电位器式位移传感器 13

2.1.1 电位器式位移传感器基本原理 13

2.1.2 电位器式位移传感器的噪声与结构 15

2.1.3　非线绕电位器式位移传感器 16

2.1.4 电位器式位移传感器的应用 16

2.2　电感式传感器 17

2.2.1 自感式位移传感器 17

2.2.2 差动式自感传感器 21

2.2.3　互感式电感传感器 22

2.2.4 电涡流式传感器 26

2.2.5 电感传感器典型应用 28

2.3　电容式传感器 32

2.3.1 电容式传感器的基本结构原理 32

2.3.2 电容式传感器的等效电路 34

2.3.3 电容式传感器的测量电路 35

2.3.4 电容式传感器的优缺点分析 37

2.3.5 电容式传感器的应用举例 37

思考与练习 39

第3章　光电传感器 40

3.1　光电效应 40

3.2　光敏电阻 41

3.1.3　光生伏打效应 41

3.1.2 内光电效应 41

3.1.1　外光电效应 41

3.3　光敏二极管 42

3.4　光敏三极管 45

3.5　光电池 48

3.6　光电耦合器 49

3.7　红外线传感器 50

3.8　色彩传感器 53

3.9　光纤传感器 56

3.10　图像传感器 59

3.11　光电元件特性 68

3.12　实践 71

思考与练习 73

4.1.1　刚度与柔度 74

4.1　弹性敏感元件的基本特性 74

第4章　力敏传感器 74

4.1.2 弹性滞后 75

4.1.3　弹性后效与蠕变 75

4.1.4 固有振动频率 75

4.2　应变式压力传感器 76

4.2.1　应变式压力传感器的基本原理 76

4.2.2 电阻应变片的横向效应 77

4.2.3 电阻应变片的温度误差与温度补偿 77

4.2.4　应变式压力传感器测量电路 79

4.2.5　应变片式压力传感器的应用举例 80

4.3　压阻式压力传感器 82

4.3.1　压阻式力传感器基本原理 82

4.3.2　半导体应变片的温度补偿 82

4.3.3　压阻式传感器的应用举例 83

4.4　压电式压力传感器 84

4.4.1　压电效应 85

4.4.2　压电传感器的等效电路 87

4.4.3　压电元件常用结构形式 88

4.4.4　压电式传感器的测量电路 89

4.4.5 压电式传感器的应用举例 90

4.5　谐振式压力传感器 91

4.5.1 谐振式传感器的基本原理 91

4.5.2　谐振式传感器测量的特点 92

4.5.3　谐振式传感器的测量电路 92

4.5.4　谐振式传感器的应用举例 93

思考与练习 95

5.1.1 霍尔传感器基本原理 96

5.1　霍尔传感器 96

第5章　磁敏传感器 96

5.1.2 霍尔传感器的主要特性 98

5.1.3 霍尔传感器的连接方式和输出电路 99

5.1.4　霍尔传感器的误差分析与补偿 101

5.1.5 霍尔传感器的应用举例 103

5.2　磁阻传感器 104

5.2.1　磁阻传感器的基本原理 104

5.2.2　磁阻传感器的结构 105

5.2.3　磁阻传感器的温度补偿电路 106

5.2.4　磁阻传感器的应用举例 106

5.3　磁敏二极管 107

5.3.1　磁敏二极管的结构 107

5.3.3　磁敏二极管的主要特性 108

5.3.2　磁敏二极管的工作原理 108

5.3.4　磁敏二极管的应用举例 110

5.4　磁敏三极管 111

5.4.1　磁敏三极管的结构 111

5.4.2　磁敏三极管的工作原理 111

5.4.3　磁敏三极管的主要特性 111

5.4.4　磁敏三极管的应用 113

5.5　压磁式传感器 113

5.5.1　压磁式传感器的基本原理 114

5.5.2　压磁传感器的主要特性 114

5.5.3　压磁式传感器的应用举例 116

思考与练习 116

6.1.2　反射与折射现象 117

6.1.1　传播速度 117

6.1　超声波的物理性质 117

第6章　超声波传感器 117

6.1.3　传播中的衰减 118

6.2　超声波的发射和接收 118

6.3　应用 119

6.3.1　探伤 119

6.3.2　距离测量 120

6.3.3　流量测量 121

思考与练习 123

第7章　温度传感器 124

7.1　基本概念 124

7.1.1 温标 124

7.1.2　温度传感器的分类 124

7.2.1　工作原理 125

7.2　热电偶 125

7.1.3　选用原则 125

7.2.2　标准化热电偶 127

7.2.3　热电偶冷端温度的处理 127

7.2.4 热电偶的结构形式 130

7.3　金属热电阻（热电阻） 131

7.3.1 常用热电阻温度特性 131

7.3.2　热电阻传感器的结构 132

7.3.3　热电阻基本应用电路 133

7.4　半导体热敏电阻（热敏电阻） 134

7.4.1 热敏电阻的原理 134

7.4.2　热敏电阻的外形结构 134

7.4.3　热敏电阻的应用 134

7.5.2　AD590集成温度传感器应用实例 136

7.5　集成温度传感器 136

7.5.1 集成温度传感器概况 136

思考与练习 138

第8章　湿度传感器 139

8.1　湿度的基本概念 139

8.1.1　相对湿度和绝对湿度 139

8.1.2　露点 139

8.2　电阻式湿度传感器 140

8.2.1　碳膜电阻式湿度传感器 140

8.2.2 陶瓷电阻式湿度传感器 140

8.2.3 高分子电阻式湿度传感器 142

8.2.4　氯化锂湿度传感器 142

8.2.5　结露传感器 143

8.3.1 陶瓷电容式湿度传感器 145

8.3　电容式湿度传感器 145

8.3.2 高分子电容式湿度传感器 146

8.3.3　IH3605集成电容式湿度传感器 148

8.4　湿度传感器的典型应用 149

8.4.1 湿度传感器的基本参数和特性 149

8.4.2　湿度传感器的接口电路 150

8.4.3　应用举例 153

思考与练习 154

第9章　气敏传感器 155

9.1 半导体气敏传感器 156

9.1.1　SnO2系列气敏传感器 156

9.1.2 烧结型SnO2气敏传感器 156

9.1.4　厚膜型SnO2气敏传感器 157

9.1.3 薄膜型SnO2气敏传感器 157

9.1.5　氧化锌（ZnO）系气敏传感器 158

9.1.6　氧化铁系气敏传感器 159

9.1.7　MOS二极管气敏传感器 159

9.1.8　Pb-MOSFET气敏传感器 160

9.2　固体电解质气敏传感器 161

9.3　接触燃烧式气体传感器 162

9.4　气敏传感器的典型应用 163

9.4.1 气敏传感器的主要参数和特性 163

9.4.2 气敏传感器的接口电路 163

9.4.3 气敏传感器的应用举例 165

思考与练习 167

10.1　生物传感器的基本概念 168

第10章　生物传感器 168

10.2　生物传感器的特点 169

10.3　生物传感器的种类 169

10.4　生物传感器基本结构和工作原理 169

10.5　生物传感器主要应用 174

10.5.1　发酵工业 174

10.5.2　环境监测 175

10.5.3 医学领域 177

10.5.4　食品工业 178

10.6　发展前景 179

思考与练习 179

第11章　传感器的智能化与微型化 180

11.1　智能传感器 180

11.1.1　智能传感器的基本概念 180

11.1.3　智能传感器的功能 181

11.1.2 智能传感器的特点 181

11.1.4 智能传感器的原理与构成 182

11.1.5 智能传感器的应用 182

11.2　微型传感器 187

11.2.1 由计算机辅助设计（CAD）技术和微机电系（MEMS）技术引发的传感器微型化 187

11.2.2 由敏感光纤技术引发的传感器微型化 187

11.2.3　微型传感器应用现状 188

11.3　多功能传感器 188

11.3.1 多功能传感器的执行规则和结构模式 189

11.3.2 多功能传感器的研制与应用现状 189

思考与练习 190

第12章　传感器接口技术 191

12.1　传感器接口特点 191

12.2　常用传感器接口电路 192

12.3　传感器与微型计算机的接口 205

12.3.1 传感器与微型计算机接口的一般结构 205

12.3.2　多路模拟开关 207

12.3.3　采样保持器 209

12.3.4　A/D转换器（ADC） 211

12.3.5 传感器与微型计算机接口应用实例 215

12.4　抗干扰技术 217

12.5　线性化 221

12.6　器件选择 223

12.6.1 外围电路器件选择 223

12.6.2　传感器选择 224

思考与练习 225

参考文献 226