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第一节传感器的概念与定义 1

第四节磁阻式电流传感器 21 1

一、传感器的概念 1

目 录 1

前言 1

第一章传感器技术基础 1

第二节传感器在当今社会中的地位与作用 2

二、传感器的定义 2

第三节传感器分类 3

第四节传感器的构成 5

一、传感器的基本组成 5

二、传感器的构成方法 6

三、传感器的安装形式 8

四、传感器信号选择的方式 9

二、传感器的物质效应及其模型 13

一、传感器的物理基础 13

第五节传感器的物理基础与物质效应及模型 13

第六节传感器的性能及其评价方法 21

一、传感器数学模型的一般式 21

二、传感器的静态特性及其评价 24

三、传感器的动态特性及其评价 27

四、传感器的标定 31

第七节传感器技术的现状与发展 35

趋势 35

一、支持现代文明的传感器技术 35

二、国内外传感器市场现状与 36

预测 36

三、国内外传感器的发展趋势 40

一、传感器的选择程式与方法 45

第八节传感器的选择程式与应用 45

守则 45

二、传感器应用的守则及注意 46

事项 46

参考文献 47

第二章力学量传感器 49

第一节几何量传感器 49

一、电阻应变式位移传感器的原理及应用 49

二、电感式位移传感器 52

三、电容式精密位移传感器 56

四、电涡流式传感器 58

五、光电式位移、位置传感器 60

六、几何量数字式传感器 65

七、几何量传感器的应用实例 72

第二节力学量传感器 73

一、弹性敏感元件 73

二、应变式力传感器 75

四、压电式力传感器与测力仪 77

三、压阻式力传感器 77

五、压磁式力传感器 83

第三节运动量（速度、加速度、振动）传感器 85

二、压电式加速度传感器 86

一、电动式速度传感器 86

三、压阻式加速度传感器 87

四、谐振式传感器 89

第四节力学量传感器在生产过程监测和航空航天测控中的应用实例 92

一、金属加工中切削力的测量 92

二、回转轴径向运动误差的测量 92

三、陀螺仪 93

参考文献 93

一、热电动势与温差电动势 94

第一节热电动势温度传感器（热 94

电偶） 94

第三章热学量传感器 94

二、热电偶材料、结构、常用种类和选择 96

三、热电偶测温电路应用实例 99

第二节电阻式温度传感器（热敏 100

电阻） 100

一、热敏电阻的分类 100

二、各种NTC元件的构造与特点 100

三、国内外热敏电阻产品及选择 101

四、热敏电阻测温电路 102

电路 103

第三节半导体PN结特性测温传 103

感器 103

二、热敏集成元件与热敏集成 103

一、半导体PN结特性测温原理 103

第四节光纤温度传感器 105

一、半导体谱带吸收式光纤温度传感器的测温原理（基于波长方式的测温原理） 106

二、光纤温度传感器的构造 107

三、光纤温度传感器在轴承计测中的应用 107

第五节石英温度传感器 108

一、测温原理、结构与特点（数字化输出、遥控遥测） 108

二、石英温度计的应用电路 109

第六节 NQR（核四极矩共振）温度传感器 110

二、NQR温度计测量电路 110

一、NQR温度计工作原理、特点及应用场合 110

第七节热噪声温度计 111

一、热噪声测温原理 111

二、传感器的测量电路 111

第八节热辐射高温计 112

一、热辐射高温计工作原理 112

二、热辐射传感器的结构与电路 112

三、红外辐射高温计的使用 113

第九节热流传感器 116

一、热流计原理 116

二、测量电路 117

第十节表面温度传感器 118

二、表面波温度传感器 118

一、半导体点温计 118

第十一节湿度传感器 119

一、氯化锂湿度传感器 119

二、功能陶瓷湿度传感器 119

三、微量水分检测原理与测试 120

系统 120

四、微波湿度计及其应用 120

第十二节热学量传感器在生活与生产过程中的应用 122

一、集成温度传感器在粮仓多点温度智能监控系统中的应用 122

二、DS1820数字式温度传感器在高速机车轴温监测中的应用 123

参考文献 125

第四章流体量传感器 126

第一节流体量传感器计量原理 126

一、概述 126

二、流体量传感器将非电量转换成电量的步骤 126

三、流体量传感器类型 126

第二节流量、流速传感器 127

一、流量传感器 127

二、流速传感器 130

第三节液位传感器 131

一、浮力式液位传感器 131

二、吹气式液位传感器 132

三、电容式液位传感器 133

四、压力传感器式液位计 134

六、放射线式液位传感器 135

七、雷达式液位计 135

五、超声波式液位传感器 135

第四节粘度传感器 136

一、振动式粘度计 136

二、旋转式粘度计 137

第五节密度传感器 137

一、烟雾传感器 138

第六节流体成分传感器 138

二、液体成分传感器 140

三、离子传感器 141

四、真空式紫外感光传感器 141

第七节气敏传感器 142

一、半导体气敏传感器 142

二、固定电位电解气敏传感器 142

三、气体成分分离与检测传感器 142

第八节流体量传感器在过程生产中的应用 144

一、燃油舱监测传感器 144

二、数据的采集与处理 145

三、燃油加装监控界面 146

参考文献 147

第五章光学量传感器 149

一、光的物理性质 149

二、外光电效应 149

第一节光传感器的基本效应 149

三、内光电效应 150

四、光热效应 151

五、光探测器的特性参数 151

第二节基于外光电效应的光探测器 152

一、光电阴极的特性 152

原理 154

二、光电管与光电倍增管的工作 154

特性 156

三、光电倍增管的主要参数和 156

四、光电倍增管的供电和信号输出电路 159

五、信号输出的电流－电压转换 162

六、光电倍增管的应用 164

第三节基于内光电效应的光探测器 166

一、光电导探测器 166

二、光伏型光电探测器 167

第四节光纤传感器 170

一、光纤的基本性质 170

二、光纤传感器基本原理 176

四、几种典型的光纤传感器及其 178

应用 178

三、光纤传感器的特点 178

参考文献 193

第六章电量传感器 194

第一节电量传感器概述 194

第二节霍尔式电量传感器 194

一、霍尔式电量传感器基本原理 194

二、霍尔直测式电流传感器 195

三、霍尔磁平衡式电流传感器 196

五、霍尔电量传感器的应用 198

四、霍尔电压传感器 198

六、真有效值AC/DC转换 201

第三节取样电阻式电流传感器 206

一、基本转换原理 206

二、LM3824电流传感器芯片 206

一、基本工作原理 211

二、ZMC系列磁阻式电流传感器 211

第五节互感式电流传感器 214

一、基本工作原理 214

电路 215

二、三相双向功率／电能测量 215

一、概述 219

第六节电量隔离传感器／变送器 219

二、电流传感器／变送器 220

三、电压传感器／变送器 223

第七节光纤电量传感器 225

参考文献 226

一、霍尔元件 227

二、半导体霍尔元件 227

第一节霍尔效应传感器 227

第七章磁学量传感器 227

三、霍尔元件的应用 228

第二节压磁式（磁弹性）传感器 232

一、压磁效应 232

二、压磁式传感器结构 232

三、磁弹性应变计及其传感器 236

四、逆魏德曼效应与幄赛姆效应 236

五、巴克豪森效应传感器 238

六、压磁式传感器的测量电路 239

七、压磁式传感器的特点及应用实例 241

一、磁致伸缩效应 242

二、磁致伸缩与超磁致伸缩传感器与执行器上的应用 242

第三节磁致伸缩与超磁致伸缩传感器与执行器 242

第四节磁敏二极管和三极管 247

一、磁敏二极管及其应用 247

二、磁敏三极管及其应用 253

第五节磁阻元件与传感器 256

一、长方形元件与曲折元件的结构分类及特性 256

二、InSb-NiSb元件 258

三、主要应用实例 259

四、半导体磁传感器的特点及 261

应用 261

第七节超导磁敏传感器 262

第六节核磁共振（NMR）传感器 262

参考文献 263

第八章声学量传感器 264

第一节概述 264

一、基本概念 264

二、声学研究的频率范围 264

三、术语 265

第二节音响传感器 266

一、传声器 266

二、水听器的原理及结构 268

第三节超声波传感器 269

一、超声波的特性 269

三、录音拾音器 269

二、超声波传感器 270

三、超声波传感器的应用实例 275

第四节声发射（AE）传感器 276

一、声发射现象及应用领域 276

二、声发射检测的原理 277

三、声发射传感器 277

四、声发射技术的应用 279

第五节声表面波传感器 282

一、声表面波原理 282

二、声表面波（SAW）传感器检测原理 283

三、声表面波（SAW）传感器 284

参考文献 286

第九章化学量传感器 287

第一节化学量传感器的定义与 287

分类 287

一、化学量传感器的定义 287

二、化学量传感器的分类 288

第二节电化学传感器 288

一、电化学传感器工作原理及离子选择性电极概述 288

二、离子选择性电极的基本特性 289

三、晶体膜电极 291

四、非晶体膜电极 292

五、敏化离子选择性电极 293

第三节光纤化学传感器 294

一、概述 294

二、光纤化学传感器的工作原理及分类 294

三、光纤化学传感器装置 297

四、光纤化学传感器的应用 298

第四节质量传感器 302

一、质量传感器概述 302

二、压电化学传感器的基本原理 303

三、压电化学传感器的构造及测量系统 304

四、压电化学传感器的应用 305

参考文献 306

第十章生物传感器 307

第一节生物传感器简介 307

一、生物传感器的发展趋势 307

二、生物传感器的原理 309

三、生物传感器的分类 313

第二节生物传感器中的换能器 314

一、电化学型换能器 314

二、光学换能器 319

三、压电晶体型声波换能器 321

四、热敏电阻型换能器 323

一、生物敏感膜与敏感元件 324

二、敏感膜的构成材料 324

第三节生物敏感膜和敏感元件的制备技术 324

三、吸附法 326

第四节酶传感器 334

一、酶的本质和特性 334

二、酶电极传感器 336

三、场效应晶体管型酶传感器 341

四、光纤型酶传感器 342

第五节免疫传感器 344

一、免疫反应与免疫识别 344

二、免疫传感器的检测模式 346

三、电化学免疫传感器 348

四、光学免疫传感器 351

五、电化学发光免疫传感器 352

六、压电晶体免疫传感器 354

第六节基因传感器和基因芯片 356

一、基因与基因诊断 356

二、基因传感器的基本结构和 357

类型 357

三、电化学DNA传感器 358

四、光学DNA生物传感器 362

五、压电晶体DNA传感器 366

六、基因芯片 368

参考文献 374

第十一章仿生及机器人传感器 376

第一节机器人内部传感器 376

一、概述 376

二、位移检测器 377

三、速度检测器 385

四、力觉检测器 390

五、温度检测器 402

六、平衡觉检测器 408

第二节机器人外部传感器 414

一、定义和分类 414

二、视觉传感器 415

三、听觉传感器 418

四、触觉传感器 419

五、压觉传感器 429

六、接近觉传感器 433

七、滑觉传感器 441

第三节嗅觉传感器 446

一、生物嗅觉系统 446

二、机器人嗅觉系统 446

第四节味觉传感器 449

一、SH-SAW味觉传感器 449

二、LAPS味觉图像传感器 451

一、蔬菜和水果的鲜度检测 452

第五节鲜度传感器 452

二、鱼和肉的鲜度检测 453

参考文献 453

第十二章生态环境传感器 456

第一节水质监测传感器 456

一、概述 456

二、溶解氧传感器 456

三、生化需氧量（BOD）传感器 458

四、水质毒性监测传感器 461

五、水中有机物检测传感器 464

六、农药传感器 467

七、氨氮传感器 469

八、光纤传感器 471

九、生物传感器 471

第二节大气质量与污染监测传感器 472

一、概述 472

二、一氧化碳传感器 472

三、氮氧化物传感器 475

四、硫化氢传感器 480

五、二氧化硫传感器 484

六、其他空气监测传感器 485

第三节环境噪声传感器 488

一、噪声污染和监测 488

二、声级计 489

参考文献 492

第十三章传感器接口与信号处理 493

电路 493

第一节传感器的信号分类 493

一、对传感器信号分类的意义 493

二、传感器信号的分类 493

三、分类表的说明 493

第二节传感器用基本电路单元 499

一、传感器电子电路 499

二、传感器电子电路的基本组成和要求 500

三、电桥电路 500

四、放大器 502

五、滤波器 511

六、调制、解调电路 517

七、A/D、D/A转换电路 521

八、非线性补偿电路 524

第三节典型传感器电路举例 529

一、力敏传感器电路 529

二、光敏传感器电路 532

三、热敏传感器电路 533

四、声敏传感器电路 536

五、磁敏传感器电路 538

参考文献 540