传感器原理与应用技术PDF电子书下载

第1章 传感器基础知识 1

1．1 学习传感器技术的重要性 1

1．2 传感器的组成与分类 2

1．2．1 传感器的定义 2

1．2．2 传感器的组成 2

1．2．3 传感器的分类 2

1．3 传感器的数学模型概述 4

1．3．1 静态模型 4

1．3．2 动态模型 4

1．4 传感器的基本特性 5

1．4．1 静态特性 6

1．4．2 动态特性 8

1．5 传感器的标定与校准 16

1．5．1 传感器的标定 16

1．5．2 提高传感器性能的方法 16

1．6 本章小结 16

习题 17

第2章 应变式电阻传感器 18

2．1 电阻应变片 18

2．1．1 应变效应 18

2．1．2 电阻应变片的工作原理 19

2．1．3 电阻应变片的分类 20

2．2 电阻应变片的主要特性 24

2．2．1 灵敏系数 24

2．2．2 横向效应 24

2．2．3 机械滞后、零漂及蠕变 25

2．2．4 应变极限 26

2．2．5 动态特性 26

2．3 温度特性及其补偿 27

2．3．1 温度误差 27

2．3．2 温度补偿 28

2．4 电阻应变片的测量电路 30

2．4．1 直流电桥 30

2．4．2 交流电桥 32

2．4．3 恒流源电桥 34

2．5 固态压阻式传感器 35

2．5．1 压阻式传感器的结构与工作原理 35

2．5．2 压阻系数 36

2．5．3 固态压阻器件 36

2．5．4 压阻式传感器的测量电路 36

2．6 应变式传感器的应用 37

2．6．1 应变式传感器测量力 37

2．6．2 应变式传感器测量压力 40

2．6．3 应变式传感器测量加速度 41

2．6．4 压阻式传感器的应用 41

2．6．5 应变式传感器应用实例 42

2．7 本章小结 43

习题 44

第3章 电容式传感器 45

3．1 电容式传感器的工作原理及特性 45

3．1．1 基本工作原理 45

3．1．2 电容式传感器的类型和特性 46

3．2 电容式传感器的等效电路和测量电路 50

3．2．1 电容式传感器的等效电路 50

3．2．2 电容式传感器的测量电路 51

3．3 电容式传感器的特点及设计与应用中存在的问题 56

3．3．1 电容式传感器的特点 56

3．3．2 设计与应用中存在的问题 57

3．4 电容式传感器的应用 60

3．5 本章小结 62

习题 63

第4章 电感式传感器 65

4．1 自感式传感器 65

4．1．1 自感式传感器的结构和工作原理 65

4．1．2 变气隙式自感传感器的输出特性 67

4．1．3 差动式自感传感器 68

4．1．4 自感式传感器的等效电路 69

4．1．5 自感式传感器的测量电路 69

4．2 互感式传感器 71

4．2．1 互感式传感器的结构和工作原理 71

4．2．2 差动变压器的输出特性 73

4．2．3 差动变压器的测量电路 74

4．3 电涡流式传感器 78

4．3．1 电涡流式传感器的基本原理 78

4．3．2 电涡流式传感器的等效电路 78

4．3．3 电涡流式传感器的种类 79

4．3．4 电涡流式传感器的转换电路 81

4．4 电感式传感器的应用 82

4．4．1 差动变压器的应用 82

4．4．2 电涡流式传感器的应用 84

4．5 本章小结 85

习题 85

第5章 压电式传感器 87

5．1 压电效应 87

5．1．1 压电效应及其可逆性 87

5．1．2 石英晶体的压电效应及产生原理 88

5．1．3 压电陶瓷的压电效应 91

5．2 压电材料 93

5．2．1 石英晶体 94

5．2．2 压电陶瓷 94

5．2．3 新型压电材料 94

5．3 压电式传感器的测量电路 95

5．3．1 压电晶片的连接方式 95

5．3．2 压电式传感器的等效电路 95

5．3．3 压电式传感器的测量电路分析 96

5．4 压电式传感器的应用 99

5．4．1 压电式传感器对压力、加速度等的测量 99

5．4．2 压电式传感器应用实例 102

5．5 本章小结 104

习题 105

第6章 热电式传感器 106

6．1 热电偶 106

6．1．1 热电偶的工作原理 106

6．1．2 常用热电偶的结构 112

6．1．3 热电偶材料 114

6．1．4 热电偶的种类 115

6．1．5 热电偶的冷端补偿方法 119

6．1．6 热电偶测温电路 123

6．2 热电阻 125

6．2．1 热电阻的类型 125

6．2．2 常用的几种热电阻 126

6．2．3 热电阻测量电路 128

6．3 热敏电阻 129

6．3．1 热敏电阻的结构 130

6．3．2 热敏电阻的基本参数 130

6．3．3 热敏电阻的主要特性 131

6．3．4 热敏电阻输出特性的线性化处理 133

6．4 PN结温度传感器 134

6．4．1 温敏二极管、三极管 134

6．4．2 集成温度传感器 136

6．5 热电式传感器的应用 138

6．5．1 热电偶温度传感器的典型应用 138

6．5．2 热电阻温度传感器的典型应用 139

6．5．3 热敏电阻温度传感器的典型应用 140

6．5．4 集成温度传感器的典型应用 140

6．6 本章小结 142

习题 143

第7章 半导体磁敏传感器 144

7．1 霍尔传感器 144

7．1．1 霍尔效应 144

7．1．2 霍尔元件的构造及测量电路 147

7．1．3 霍尔元件的技术参数 148

7．1．4 霍尔元件的测量误差和补偿 149

7．2 集成霍尔传感器 152

7．2．1 开关型集成霍尔传感器 152

7．2．2 线性集成霍尔传感器 153

7．3 磁敏电阻器 153

7．3．1 磁阻效应 154

7．3．2 磁敏电阻的结构 154

7．3．3 磁阻元件的主要特性 155

7．4 磁敏二极管和磁敏三极管 156

7．4．1 磁敏二极管的工作原理和主要特性 156

7．4．2 磁敏三极管的工作原理和主要特性 159

7．5 磁敏式传感器的应用 161

7．5．1 霍尔式传感器的典型应用 161

7．5．2 磁敏电阻的应用 164

7．5．3 磁敏二极管和三极管的应用 164

7．6 本章小结 165

习题 166

第8章 光电式传感器 168

8．1 概述 168

8．1．1 光的特性 168

8．1．2 光源（发光器件） 168

8．2 光电效应 169

8．2．1 外光电效应 169

8．2．2 内光电效应 170

8．3 外光电效应器件 171

8．3．1 光电管及其基本特性 171

8．3．2 光电倍增管及其基本特性 173

8．4 内光电效应器件 174

8．4．1 光敏电阻 174

8．4．2 光电池 177

8．4．3 光敏晶体管 179

8．5 新型光电传感器 183

8．5．1 高速光敏二极管 183

8．5．2 色敏光电传感器 184

8．5．3 光固态图像传感器 185

8．6 光电传感器的应用举例 189

8．6．1 模拟式光电传感器的应用 189

8．6．2 开关式光电传感器的应用 190

8．6．3 光电池的应用 192

8．6．4 CCD图像传感器的应用 193

8．7 本章小结 194

习题 195

第9章 光纤传感器 197

9．1 光纤的结构与传光原理 197

9．1．1 光纤的结构 197

9．1．2 光纤的传光原理 198

9．1．3 光纤的种类 199

9．2 光纤传感器的结构原理及分类 200

9．2．1 光纤传感器的结构原理 200

9．2．2 光纤传感器的类型 200

9．2．3 光纤传感器的发展方向 202

9．3 光纤传感器的调制形式 202

9．3．1 强度调制 202

9．3．2 偏振调制 203

9．3．3 频率调制 204

9．3．4 相位调制 205

9．3．5 波长调制 205

9．4 光纤传感器的应用 205

9．4．1 温度的检测 205

9．4．2 压力的检测 207

9．4．3 液位、流量、流速的检测 210

9．5 本章小结 212

习题 213

第10章 气敏、湿敏传感器 215

10．1 半导体气敏传感器 215

10．1．1 电阻型半导体气敏材料的导电机理 216

10．1．2 电阻型半导体气敏传感器的结构 217

10．1．3 非电阻型气敏器件 219

10．1．4 半导体气敏传感器的主要参数与特性 220

10．1．5 半导体气敏传感器的基材及其研究进展 222

10．1．6 半导体气敏传感器的应用 223

10．2 湿敏传感器 225

10．2．1 绝对湿度与相对湿度 225

10．2．2 氯化锂湿敏电阻 225

10．2．3 半导瓷湿敏电阻 226

10．2．4 湿敏传感器的应用 228

10．3 本章小结 229

习题 230

参考文献 232