传感器技术与应用 第3版PDF电子书下载

第1章 传感器概述 1

1.1 自动测控系统与传感器 1

1.1.1 自动测控系统 1

1.1.2 传感器 2

1.2 传感器的分类 3

1.2.1 按被测物理量分类 3

1.2.2 按传感器工作原理分类 3

1.3 传感器性能指标 5

1.3.1 静态特性 5

1.3.2 动态特性 7

1.3.3 性能指标 8

1.4 实训 9

1.4.1 电子秤静态特性测试 9

1.4.2 红外线传感器来人自动闪灯电路装配与调试 9

1.5 习题 10

第2章 温度传感器 11

2.1 温度测量概述 11

2.2 热电偶传感器 11

2.2.1 热电偶测温原理 12

2.2.2 热电偶的结构形式和标准化热电偶 14

2.2.3 热电偶测温及参考端温度补偿 17

2.3 金属热电阻传感器 18

2.3.1 热电阻的温度特性 19

2.3.2 热电阻传感器的结构 19

2.4 热敏电阻 20

2.4.1 热敏电阻的（Rt—t）特性 20

2.4.2 负温度系数热敏电阻的性能 20

2.4.3 负温度系数热敏电阻的温度方程 21

2.4.4 负温度系数热敏电阻的主要特性 22

2.5 集成温度传感器 23

2.5.1 集成温度传感器的基本工作原理 23

2.5.2 电压输出型集成温度传感器 24

2.5.3 电流输出型集成温度传感器 24

2.6 温度传感器应用实例 24

2.6.1 双金属温度传感器温度计 24

2.6.2 热电偶用于电加热炉温度控制 25

2.6.3 热敏电阻温度传感器的应用 26

2.6.4 晶体管温度传感器的应用 27

2.6.5 集成温度传感器的应用 28

2.6.6 家用空调专用温度传感器 29

2.6.7 电冰箱、电冰柜专用温度传感器 30

2.6.8 热水器专用温度传感器 31

2.6.9 汽车发动机控制系统专用温度传感器 32

2.7 实训 32

2.7.1 熟悉集成温度传感器的性能指标 32

2.7.2 电冰箱温度超标指示电路的装配与调试 33

2.8 习题 33

第3章 力传感器 35

3.1 弹性敏感元器件 35

3.1.1 弹性敏感元器件的特性 35

3.1.2 弹性敏感元器件的分类 36

3.2 电阻应变片传感器 38

3.2.1 电阻应变片的工作原理 39

3.2.2 电阻应变片的分类 39

3.2.3 电阻应变片的测量电路 41

3.3 压电传感器 42

3.3.1 石英晶体的压电效应 42

3.3.2 压电陶瓷的压电效应 43

3.3.3 压电元器件的并联和串联 44

3.3.4 压电测力传感器结构 45

3.3.5 单片集成硅压力传感器 45

3.4 电容式传感器 46

3.4.1 变极距式电容传感器 46

3.4.2 变面积式电容传感器 48

3.4.3 变介电常数式电容传感器 49

3.5 电感式传感器 50

3.5.1 自感式传感器 50

3.5.2 互感式传感器 52

3.6 加速度传感器 53

3.6.1 加速度传感器的组成 53

3.6.2 ADXL320双轴加速度传感器 54

3.6.3 物体移动或倾倒报警电路 55

3.6.4 MMA1220D单轴加速度传感器 55

3.6.5 手机跌落关机保护 56

3.7 力传感器应用实例 57

3.7.1 煤气灶电子点火器 57

3.7.2 压电式玻璃破碎报警器 57

3.7.3 带温度补偿的压力电子开关 58

3.7.4 电阻应变片称重传感器 58

3.7.5 指套式电子血压计 58

3.7.6 CL-YZ-320型力敏传感器 59

3.7.7 手机和平板电脑的横竖显示转换 60

3.8 实训 61

3.8.1 电阻应变片力传感器的装配与调试 61

3.8.2 LED条图显示压力计电路的装配与调试 61

3.9 习题 63

第4章 光电式传感器 65

4.1 光电效应 65

4.1.1 外光电效应 65

4.1.2 内光电效应 65

4.1.3 光生伏打效应 66

4.2 光电器件 66

4.2.1 光电管和光电倍增管 66

4.2.2 光敏电阻 67

4.2.3 光敏二极管和光敏晶体管 68

4.2.4 光电池 69

4.2.5 光电元器件的特性 69

4.2.6 光耦合器件 73

4.3 红外线传感器 75

4.3.1 概述 75

4.3.2 热释电型红外传感器 76

4.4 色彩传感器 78

4.5 CZG-GD-500系列紫外火焰传感器 80

4.6 光纤传感器 81

4.6.1 光纤传感元器件 81

4.6.2 常用光纤传感器 82

4.7 光传感器应用实例 84

4.7.1 自动照明灯 84

4.7.2 物体长度及运动速度的检测 84

4.7.3 红外线自动水龙头 85

4.7.4 手指光反射测量心率方法 85

4.7.5 条形码扫描笔 86

4.7.6 插卡式电源开关 87

4.8 实训 88

4.8.1 熟悉常用光敏元器件的性能指标 88

4.8.2 测光文具盒电路的装配与测试 88

4.9 习题 89

第5章 图像传感器 91

5.1 CCD图像传感器 91

5.1.1 CCD 91

5.1.2 CCD图像传感器 93

5.1.3 CCD图像传感器的应用 94

5.2 CMOS图像传感器 95

5.2.1 CMOS型光电转换器件 95

5.2.2 CMOS图像传感器的结构及原理 96

5.2.3 CMOS图像传感器的应用 97

5.3 CCD和CMOS图像传感器应用实例 97

5.3.1 月票自动发售机 97

5.3.2 数字摄像机 98

5.3.3 数码相机 98

5.3.4 平板电脑和手机摄像头 99

5.3.5 外置式计算机摄像头 100

5.3.6 光纤内窥镜 101

5.4 实训 101

5.4.1 工作现场图像传输网络的安装与调试 101

5.4.2 汽车倒车提醒和后视电路的装配与调试 102

5.5 习题 103

第6章 霍尔传感器及其他磁传感器 104

6.1 霍尔传感器工作原理 104

6.1.1 霍尔效应 104

6.1.2 霍尔元器件的主要技术参数 106

6.2 霍尔传感器 107

6.2.1 霍尔开关集成传感器 107

6.2.2 霍尔线性集成传感器 108

6.3 其他磁传感器 108

6.3.1 磁阻元器件 108

6.3.2 磁敏二极管 109

6.3.3 磁敏晶体管 110

6.4 霍尔传感器及其他磁传感器应用实例 111

6.4.1 霍尔汽车无触点点火器 111

6.4.2 霍尔无刷直流电动机 112

6.4.3 磁卡及磁卡阅读器 112

6.5 实训 113

6.5.1 干簧管开门播放音乐电路的装配与调试 113

6.5.2 磁感应强度测量仪电路的装配与调试 114

6.6 习题 114

第7章 位移传感器 116

7.1 机械位移传感器 116

7.1.1 电位器式机械位移传感器 116

7.1.2 电容式机械位移传感器 117

7.1.3 螺线管电感式机械位移传感器 118

7.1.4 差动变压器式机械位移传感器 118

7.2 光栅位移传感器 119

7.2.1 莫尔条纹 119

7.2.2 光栅位移传感器的结构及工作原理 120

7.2.3 光栅位移传感器的应用 120

7.3 磁栅位移传感器 120

7.4 热释电式接近传感器 122

7.5 磁电式转速传感器 123

7.6 多普勒传感器 123

7.6.1 多普勒效应 123

7.6.2 多普勒雷达测速 124

7.7 导电式液位传感器 124

7.8 流量及流速传感器 126

7.8.1 电磁式流量传感器 126

7.8.2 电磁式流速传感器 127

7.8.3 涡轮式流速传感器 127

7.9 实训 128

7.9.1 灯光照射测转盘转速 128

7.9.2 太阳能热水器水位报警器的装配与调试 128

7.10 习题 129

第8章 气体和湿度传感器 130

8.1 气体传感器 130

8.1.1 半导体气体传感器 131

8.1.2 固体电解质式气体传感器 132

8.1.3 接触燃烧式气体传感器 132

8.1.4 电化学式气体传感器 133

8.1.5 集成型气体传感器 134

8.1.6 烟雾传感器 134

8.2 湿度传感器 135

8.2.1 概述 135

8.2.2 陶瓷湿度传感器 137

8.2.3 有机高分子湿度传感器 138

8.2.4 半导体湿度传感器 139

8.2.5 含水量检测 139

8.3 气体和湿度传感器的应用 140

8.3.1 煤气浓度检测电路 140

8.3.2 自动空气净化换气扇 140

8.3.3 自动去湿装置 141

8.3.4 空气湿度检测电路 141

8.4 实训 141

8.4.1 结露报警电路的装配与调试 141

8.4.2 酒精测试仪电路的装配与调试 142

8.5 习题 143

第9章 几种新型传感器 144

9.1 生物传感器 144

9.1.1 概述 144

9.1.2 生物传感器的工作原理及结构 145

9.1.3 生物芯片 148

9.2 微波传感器 150

9.2.1 概述 150

9.2.2 微波传感器及其分类 151

9.2.3 微波温度传感器 151

9.2.4 非接触式公交IC卡和读写器 152

9.3 超声波传感器 153

9.3.1 超声波传感器的物理基础 153

9.3.2 超声波换能器及耦合技术 155

9.3.3 超声波传感器的应用 156

9.4 机器人传感器 159

9.4.1 机器人与传感器 159

9.4.2 机器人传感器的分类 159

9.4.3 触觉传感器 160

9.4.4 接近觉传感器 162

9.4.5 视觉传感器 163

9.4.6 听觉、嗅觉、味觉及其他传感器 165

9.5 指纹传感器 168

9.5.1 指纹识别技术 168

9.5.2 指纹传感器 168

9.6 触摸屏 170

9.6.1 触摸屏技术 170

9.6.2 多点触控滑屏的应用 172

9.7 微机电系统 173

9.7.1 微机电系统的特点 173

9.7.2 声表面波叉指换能器 174

9.7.3 叉指换能器振荡器式微传感器 174

9.8 实训 175

9.8.1 参观、使用和体会新型传感器的功能 175

9.8.2 敲击报警器电路的装配与调试 175

9.9 习题 176

第10章 智能传感器 177

10.1 智能传感器概述 177

10.1.1 智能传感器的功能 177

10.1.2 智能传感器的层次结构 178

10.1.3 智能传感器的实现 179

10.2 计算型智能传感器 180

10.2.1 计算型智能传感器的构成方式 180

10.2.2 计算型智能传感器的基本结构 180

10.3 特殊材料型智能传感器 182

10.4 几何结构型智能传感器 183

10.5 多传感器融合系统 183

10.5.1 多传感器融合 184

10.5.2 数据融合 184

10.5.3 多传感器融合系统的应用 184

10.6 模糊传感器 185

10.6.1 模糊语言和模糊传感器结构 185

10.6.2 模糊传感器的应用 186

10.7 智能传感器实例 186

10.7.1 DSIJ-3000智能压力传感器 186

10.7.2 气象参数测试仪 187

10.7.3 汽车制动性能检测仪 188

10.7.4 轮速智能传感器 189

10.7.5 车载信息系统 190

10.7.6 虚拟仪器 191

10.8 实训 191

10.8.1 模糊洗衣机体验 191

10.8.2 智能压阻压力传感器体验 192

10.9 习题 192

第11章 传感器网络 194

11.1 传感器网络概述 194

11.1.1 传感器网络的作用 194

11.1.2 传感器网络的结构 195

11.2 传感器网络信息交换体系 196

11.3 OSI开放系统互连参考模型 197

11.3.1 OSI参考模型的层次结构 197

11.3.2 OSI参考模型各层规范的功能 198

11.4 传感器网络通信协议 199

11.4.1 汽车协议及其应用 200

11.4.2 工业网络协议 202

11.4.3 办公室与楼宇自动化网络协议 203

11.4.4 家庭自动化网络协议 203

11.5 无线传感器网络 205

11.5.1 无线传感器网络的结构 205

11.5.2 无线传感器网络的应用 206

11.6 实训 207

11.6.1 传感器信号无线通信网络的方案设计 207

11.6.2 调频无线传声器电路的装配与调试 208

11.7 习题 209

参考文献 210