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第1章 绪论 1

1.1 传感器概述 1

1.1.1 传感器的定义 1

1.1.2 传感器的分类 1

1.1.3 传感器的组成 2

1.1.4 传感器的基本特性 2

1.1.5 传感器的标定与校准 3

1.2 传感器网络概述 3

1.2.1 传感器网络的基本概念 3

1.2.2 传感器网络的体系结构 4

1.2.3 传感器网络的特点 6

1.3 物联网概述 7

1.3.1 物联网的基本概念 7

1.3.2 物联网发展的现状 7

1.3.3 物联网的基本框架 8

习题1 9

参考文献 9

第2章 电传感器 10

2.1 电阻式传感器 10

2.2 电容式传感器 13

2.2.1 电容式传感器的工作原理 14

2.2.2 电容式传感器的类型 14

2.2.3 电容式传感器的等效电路 14

2.2.4 电容式传感器的测量电路 15

2.2.5 电容式传感器的应用 19

2.3 电感式传感器 19

2.3.1 电感式传感器的原理 19

2.3.2 自感式传感器的原理与结构 20

2.3.3 差动变压器的工作原理 22

2.3.4 涡流式传感器 23

习题2 25

参考文献 25

第3章 力传感器 26

3.1 力传感器的工作原理 26

3.2 力传感器的分类 27

3.2.1 悬臂梁式力传感器 27

3.2.2 膜片式传感器 28

3.3 压电式传感器 29

3.3.1 压电效应与压电材料 30

3.3.2 压电式传感器的测量电路与等效电路 31

3.3.3 压电式传感器的应用 34

习题3 36

参考文献 37

第4章 磁传感器 38

4.1 磁传感器概述 38

4.1.1 磁传感器的基本原理 38

4.1.2 磁传感器的类型 39

4.2 磁阻传感器 39

4.2.1 磁阻传感器的基本原理 39

4.2.2 磁阻传感器的结构 40

4.2.3 磁阻传感路的温度补偿电路 40

4.2.4 磁阻传感器的应用举例 41

4.3 压磁传感器 42

4.3.1 压磁效应 43

4.3.2 压磁元件 43

4.3.3 压磁传感器的工作原理 43

4.3.4 压磁传感器的主要特性 44

4.3.5 压磁传感器的应用举例 45

4.4 磁电式传感器 46

4.4.1 磁电式传感器的工作原理 46

4.4.2 磁电式传感器测量电路 46

4.5 霍尔传感器 49

4.5.1 霍尔传感器工作原理 49

4.5.2 霍尔传感器分类 50

习题4 50

参考文献 50

第5章 热传感器 52

5.1 热电阻传感器 52

5.1.1 金属热电阻 52

5.1.2 热电阻的测量电路 53

5.1.3 半导体热敏电阻 54

5.2 热电偶传感器 54

5.2.1 热电效应 55

5.2.2 热电偶的基本定律 57

5.2.3 热电偶的冷度温度补偿 58

5.2.4 热电偶传感器的应用 60

5.3 热释电红外传感器 61

5.3.1 热释电红外传感器工作原理 61

5.3.2 热释电红外传感器的结构 62

5.3.3 热释电红外传感器的应用 63

习题5 63

参考文献 64

第6章 声传感器 65

6.1 声敏传感器 65

6.1.1 声敏传感器简述 65

6.1.2 声敏元件 66

6.1.3 声敏传感器应用 66

6.2 声电传感器 69

6.2.1 声电传感器工作原理 69

6.2.2 声电传感器应用举例 70

6.3 超声波传感器 71

6.3.1 超声波传感器的工作原理 71

6.3.2 超声波的基本特性 72

6.3.3 超声波传感器系统的构成 75

6.3.4 超声波传感器的性能指标 75

6.3.5 超声波传感器的应用举例 76

习题6 77

参考文献 77

第7章 光传感器 78

7.1 光电效应与光电元件 78

7.1.1 外光电效应及器件 78

7.1.2 内光电效应及器件 80

7.2 光电元件的基本应用电路 82

7.2.1 光敏二极管的基本应用电路 82

7.2.2 光敏三极管的基本应用电路 83

7.3 新型光电传感器 83

7.3.1 色彩传感器 83

7.3.2 红外传感器 85

7.4 光纤传感器 87

7.4.1 光纤传感器的定义 87

7.4.2 光纤传感器的分类与特点 87

习题7 90

参考文献 90

第8章 化学传感器 91

8.1 化学传感器的工作原理 91

8.2 化学传感器的分类 92

8.3 气体传感器 92

8.3.1 气体传感器的分类 93

8.3.2 气体传感器的应用 94

8.3.3 气体传感器的发展方向 95

8.4 湿敏传感器 96

8.4.1 湿度及其表示 96

8.4.2 湿敏传感器分类 97

8.4.3 湿度传感器特性 99

8.4.4 湿敏传感器的应用 100

8.5 离子敏传感器 101

8.5.1 MOS场效应管的结构与特性 101

8.5.2 离子敏传感器工作原理 102

8.5.3 离子敏传感器测量电路 102

8.5.4 离子敏传感器的应用 103

习题8 103

参考文献 104

第9章 生物传感器 105

9.1 生物传感器的基本概念及特点 105

9.1.1 生物传感器的原理 106

9.1.2 生物传感器的分类 106

9.1.3 生物传感器的应用 107

9.2 酶传感器 108

9.3 微生物传感器 109

9.4 免疫传感器 112

9.5 生物组织传感器 114

习题9 115

参考文献 115

第10章 智能传感器 116

10.1 智能传感器简介 116

10.1.1 智能传感器的定义 117

10.1.2 智能传感器的功能 117

10.1.3 智能传感器的特点 117

10.1.4 智能传感器的分类 119

10.2 智能传感器的体系结构及智能材料 119

10.2.1 智能传感器的体系结构 119

10.2.2 智能传感器的智能材料 121

10.3 智能传感器的实现技术 122

10.3.1 非集成化实现 122

10.3.2 集成化实现 123

10.3.3 混合实现 123

10.4 智能仿生感觉传感器 124

10.4.1 智能立体视觉传感器 124

10.4.2 视觉传感器的基本原理 125

10.4.3 视觉传感器的分类 126

10.5 智能声觉传感器 128

10.6 智能嗅觉传感器 130

10.6.1 仿生嗅觉系统 130

10.6.2 智能嗅觉传感器原理 131

习题10 131

参考文献 132

第11章 传感器设计——土壤湿度传感器 133

11.1 定义和作用 133

11.2 土壤水分检测的发展历程 133

11.3 土壤水分测量方法 134

11.3.1 烘干法 134

11.3.2 张力计法 135

11.3.3 介电法 135

11.3.4 时域反射法 135

11.3.5 频域分解法 136

11.3.6 基于驻波率原理法 137

11.3.7 中子法 137

11.3.8 近红外线法 137

11.4 土壤湿度传感器的种类 138

11.4.1 电容型土壤湿度传感器 138

11.4.2 电阻型土壤湿度传感器 139

11.4.3 离子型土壤湿度传感器 140

11.4.4 三种土壤湿度传感器的分析比较 141

11.5 电阻型土壤湿度传感器的设计实例 142

11.5.1 设计思路 142

11.5.2 结构设计 142

11.5.3 变送电路设计 142

11.5.4 传感器的标定 143

习题11 145

参考文献 145

第12章 传感器设计——热导式流量开关 146

12.1 概述 146

12.2 原理简介及电路设计 146

12.2.1 热分布式工作原理 146

12.2.2 金氏定律侵入式工作原理 147

12.2.3 恒功率法 148

12.2.4 恒温差法 149

12.3 热导式流量开关主要应用 151

习题12 151

参考文献 151

第13章 无线传感器网络的关键技术 152

13.1 无线传感器网络概述 152

13.1.1 传感器网络体系结构 152

13.1.2 无线传感器网络协议结构 154

13.1.3 无线传感器网络特点 156

13.1.4 无线传感器网络的通信与组网技术 157

13.2 传感器网络的关键技术 168

13.2.1 网络拓扑控制 168

13.2.2 数据融合 169

13.2.3 定位技术 169

13.2.4 能量管理 169

13.2.5 数据管理技术 170

13.2.6 网络安全技术 171

13.2.7 时间同步技术 171

13.2.8 网络通信协议及功率控制 171

习题13 172

参考文献 172

第14章 物联网技术及应用 173

14.1 物联网的概述 173

14.2 物联网基础构架 174

14.2.1 传感网与物联网 176

14.2.2 物联网与互联网 176

14.3 物联网的支撑技术 176

14.3.1 传感器技术 176

14.3.2 RFID技术 177

14.3.3 EPC技术 178

14.3.4 ZigBee技术 180

14.4 基于RFID和传感技术的冷链物流环境监测系统设计 182

14.4.1 研究目的 182

14.4.2 设计目标 182

14.4.3 研究内容 182

14.4.4 系统总体架构 183

14.4.5 远程检测中心设计 187

14.5 基于物联网技术的设施农业应用系统设计 188

14.5.1 设计目的 188

14.5.2 研究内容 189

14.5.3 设计方案 189

14.5.4 远程检测中心系统 191

14.6 物联网的产品质量追溯信息平台设计 192

14.6.1 设计目的 192

14.6.2 研究内容 193

14.6.3 设计方案 193

14.6.4 RFID技术在茶叶物流追溯系统中的设计 196

14.6.5 监控终端设计 198

14.7 基于传感技术和传感网络的种畜管理平台设计 200

14.7.1 研究目标 200

14.7.2 研究内容 201

14.7.3 溯源数据结构设计 201

14.7.4 管理系统平台设计 204

参考文献 206