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绪论 1

第1章 电流、电压和功率的测量 6

1.1 电流的测量 6

1.1.1 电流表直接测量法 6

1.1.2 电流-电压转换法 9

1.1.3 电流-频率转换法 11

1.1.4 电流-磁场转换法 11

1.1.5 电流互感器法 12

1.2 电压的测量 12

1.2.1 直流电压的测量 13

1.2.2 交流电压的测量 15

1.3 功率的测量 18

1.3.1 用电动系功率表测量功率 18

1.3.2 用时分割乘法器测量功率 21

思考题与习题 22

第2章 频率、时间和相位的测量 23

2.1 频率的测量 23

2.1.1 频率的模拟测量 23

2.1.2 频率（周期）的数字测量 25

2.2 时间间隔的数字测量 28

2.2.1 测量原理 28

2.2.2 测量误差与测量范围 29

2.3 相位差的数字测量 29

2.3.1 相位-电压转换法 29

2.3.2 相位-时间转换法 30

思考题与习题 31

第3章 阻抗（电阻、电容、电感）的测量 32

3.1 电桥法 32

3.1.1 惠斯顿电桥 32

3.1.2 平衡电桥法 33

3.1.3 不平衡电桥法 34

3.2 阻抗-电压转换法 38

3.2.1 欧姆法（恒流法） 38

3.2.2 比例运算法 39

3.2.3 差动脉冲调宽法 40

3.3 阻抗-频率转换法 41

3.3.1 调频法 41

3.3.2 积分法 42

3.4 阻抗-数字转换法 43

3.4.1 电阻-数字转换法 43

3.4.2 电感、电容-数字转换法 44

思考题与习题 45

第4章 阻抗型传感器 46

4.1 电阻式传感器 46

4.1.1 电位器式传感器 46

4.1.2 应变式传感器和压阻式传感器 47

4.1.3 热电阻和热敏电阻 54

4.1.4 气敏电阻 57

4.1.5 湿敏电阻 59

4.2 电容式传感器 61

4.2.1 基本原理与结构类型 61

4.2.2 输出特性 62

4.2.3 等效电路分析 64

4.2.4 接口电路选择 64

4.3 电感式传感器 65

4.3.1 自感式传感器 65

4.3.2 互感式传感器（差动变压器） 69

4.3.3 压磁式传感器 72

4.3.4 电涡流式传感器 75

思考题与习题 77

第5章 电压型传感器 79

5.1 磁电式传感器 79

5.1.1 基本原理和组成 79

5.1.2 结构类型 79

5.1.3 测量电路 80

5.2 压电式传感器 81

5.2.1 压电效应及其表达式 81

5.2.2 压电材料 83

5.2.3 压电元件 85

5.2.4 接口电路 87

5.3 热电偶传感器 89

5.3.1 热电效应 89

5.3.2 热电偶的材料、型号及结构 91

5.3.3 热电偶测温 93

5.4 光电式传感器 95

5.4.1 光电器件 95

5.4.2 光电器件的基本特性 98

5.4.3 光电式传感器的基本组成和类型 102

5.5 霍尔传感器 104

5.5.1 霍尔效应 104

5.5.2 霍尔传感器组成与基本特性 105

5.5.3 霍尔传感器的应用 107

5.5.4 测量误差及其补偿办法 108

思考题与习题 111

第6章 半导体传感器 113

6.1 半导体管传感器 113

6.1.1 磁敏二极管和磁敏三极管 113

6.1.2 热敏管 117

6.1.3 气敏管 117

6.1.4 湿敏管 118

6.2 半导体集成传感器 119

6.2.1 集成霍尔传感器 119

6.2.2 集成温度传感器 120

6.2.3 湿度、压力、加速度集成传感器 121

思考题与习题 122

第7章 数字式传感器 123

7.1 编码器 123

7.1.1 直接编码器 123

7.1.2 增量编码器 126

7.2 光栅与磁栅 127

7.2.1 光栅 127

7.2.2 磁栅 131

7.3 感应同步器 134

7.3.1 感应同步器的类型和结构 134

7.3.2 感应同步器的工作原理 136

7.4 频率式传感器 139

7.4.1 振弦式传感器 139

7.4.2 振筒式传感器 141

7.4.3 振膜式和振梁式传感器 143

7.4.4 石英晶体谐振式传感器 144

思考题与习题 144

第8章 新型传感器 145

8.1 光纤传感器 145

8.1.1 光导纤维的结构和传光原理 145

8.1.2 光纤传感器的基本原理和类型 147

8.2 CCD图像传感器 148

8.2.1 CCD的工作原理 148

8.2.2 CCD图像传感器的结构 150

8.2.3 CCD数码照相机 151

8.3 激光与红外传感器 152

8.3.1 激光传感器 152

8.3.2 红外传感器 154

8.4 超声波与声表面波传感器 156

8.4.1 超声波传感器 156

8.4.2 声表面波传感器 157

8.5 核辐射传感器 158

8.5.1 核辐射检测的物理基础 158

8.5.2 核辐射传感器 159

8.6 传感器发展的新趋向 160

8.6.1 社会发展对传感器需求的新动向 160

8.6.2 传感器的发展趋势 161

思考题与习题 161

第9章 几何量电测法 162

9.1 位移电测法 162

9.1.1 位移电测法的分类 162

9.1.2 位移的间接电测法 162

9.1.3 各种位移传感器的性能比较 164

9.2 倾角电测法 166

9.2.1 摆锤式 166

9.2.2 液体摆式 167

9.2.3 气体摆式 168

9.3 厚度电测法 168

9.3.1 电感式和电涡流式 168

9.3.2 电容式 169

9.3.3 核辐射式和超声波式 170

9.4 物（液）位电测法 171

9.4.1 超声波法 171

9.4.2 浮力法 172

9.4.3 差压法 173

9.4.4 电容法 174

思考题与习题 174

第10章 机械量电测法 175

10.1 转速的电测法 175

10.1.1 模拟式电测法 175

10.1.2 计数式电测法 176

10.2 振动的电测法 179

10.2.1 相对振动传感器与绝对振动敏感器 180

10.2.2 绝对振动电测法 182

10.2.3 振动加速度传感器实例 186

10.2.4 压电式加速度电测系统分析 188

10.3 力与荷重的电测法 189

10.3.1 力敏感器 189

10.3.2 力的间接电测法 191

10.3.3 荷重传感器与电子秤 193

10.3.4 各类型力传感器比较 194

10.4 力矩的电测法 194

10.4.1 扭轴（扭矩敏感器） 194

10.4.2 力矩的扭轴式电测法 195

思考题与习题 197

第11章 热工量电测法 199

11.1 压力和差压的电测法 199

11.1.1 压力的概念、单位和测量方法 199

11.1.2 压力敏感器 200

11.1.3 压力电测法 201

11.1.4 差压电测法 205

11.2 温度的电测法 206

11.2.1 温度的概念、单位和测量方法 206

11.2.2 接触式测温法 207

11.2.3 接触式测温电路实例 208

11.2.4 非接触式测温法 212

11.3 流量的电测法 214

11.3.1 流量的概念 214

11.3.2 流量-转速转换法 215

11.3.3 流量-差压、力、位移转换法 216

11.3.4 流量-频率转换法 218

11.3.5 流量-温度转换法 219

11.3.6 非接触式流量测量法 219

思考题与习题 222

第12章 成分与含量的电测法 223

12.1 水分和湿度电测法 223

12.1.1 水分和湿度的定义及表示方法 223

12.1.2 固体水分电测法 223

12.1.3 气体湿度电测法 224

12.2 密度和浓度电测法 226

12.2.1 密度电测法 226

12.2.2 浓度电测法 227

12.3 气体分析与检测 229

12.3.1 气体分析 229

12.3.2 家用气体检测器 232

思考题与习题 233

第13章 感测新技术简介 234

13.1 虚拟仪器 234

13.1.1 虚拟仪器的概念 234

13.1.2 虚拟仪器的组成特点 234

13.2 网络化仪器和网络化传感器 236

13.2.1 网络化仪器 236

13.2.2 网络化传感器 237

13.3 微电子机械系统和微型传感器 238

13.3.1 微电子机械系统（MEMS） 238

13.3.2 微型传感器（MEMS传感器） 239

13.4 软测量技术 239

13.4.1 软测量技术的概念 239

13.4.2 软测量技术的实现方法 240

13.4.3 软测量技术应用举例 241

13.5 多传感器数据融合 242

13.5.1 多传感器数据融合的概念及优点 242

13.5.2 基本原理及融合过程 242

思考题与习题 243

附录A 例题解答 244

附录B 习题解答 260

主要参考文献 282