第1章 传感器的一般特性 4
1.1 传感器静态特性的一般知识 4
1.1.1 静特性的表示方法 4
1.1.2 静特性的求法 7
1.2 传感器的主要静态性能指标 7
1.2.1 测量范围和量程 7
1.2.2 分辨力和阈值 7
1.2.3 灵敏度 8
1.2.4 迟滞 9
1.2.5 重复性 9
1.2.6 线性度 11
1.2.7 符合度 17
1.2.8 零漂及温漂 17
1.2.9 总精度 18
1.2.10 总精度计算实例 21
1.3.1 动态特性的一般数学模型 25
1.3 传感器的动态特性 25
1.3.2 传递函数 26
1.3.3 动态响应 27
1.3.4 动态性能指标 34
第2章 传感器的弹性敏感元件 36
2.1 引言 36
2.2 弹性敏感元件的基本特性 36
2.2.1 弹性特性 36
2.2.4 固有振动频率 37
2.3 弹性敏感元件所用的材料 37
2.2.2 弹性滞后 37
2.2.3 弹性后效与蠕变 37
2.4 常用弹性敏感元件特性参数的计算 38
2.4.1 弹性圆柱（实心或空心） 38
2.4.2 悬臂梁 40
2.4.3 扭转圆柱 41
2.4.4 圆形平膜片 41
2.4.5 弹簧管 42
2.4.6 波纹管 43
第3章 电位器式传感器 46
3.1 基本构造及工作原理 46
3.2 线性电位器 47
3.2.1 理想特性、灵敏度 47
3.2.2 阶梯特性、阶梯误差、分辨力 48
3.3 非线性电位器 49
3.3.1 功用及分类 49
3.3.2 灵敏度及其与结构参数的关系 50
3.4 电位器的负载特性及负载误差 52
3.5 结构与材料 55
3.5.1 电阻丝 55
3.5.2 电刷 56
3.5.3 骨架 57
3.6 非线绕式电位器 58
4.1.2 电阻应变片的结构和工作原理 60
4.1.1 金属的电阻应变效应 60
第4章 应变式传感器 60
4.1 电阻应变片（计）的工作原理 60
4.1.3 横向效应及横向灵敏度 62
4.2 电阻应变片的种类、材料和参数 64
4.2.1 电阻应变片的种类 64
4.2.2 电阻应变片材料 66
4.2.3 应变片的主要参数 69
4.3 电阻应变片的动态响应特性 70
4.3.2 应变片可测频率的估算 71
4.3.1 应变波的传播过程 71
4.4 电阻应变片的温度误差及其补偿方法 73
4.4.1 温度误差及其产生原因 73
4.4.2 温度补偿方法 75
4.5 电桥原理及电阻应变片桥路 77
4.5.1 电桥原理 77
4.5.2 电桥的非线性误差及其补偿 79
4.5.3 电阻应变仪 80
4.6.1 应变式力传感器 82
4.6 应变式传感器 82
4.6.2 应变式压力传感器 84
4.6.3 应变式位移传感器 86
第5章 电容式传感器 89
5.1 工作原理、分类及应用 89
5.2 主要特性 91
5.2.1 特性曲线、灵敏度、非线性 91
5.2.2 等效电路 95
5.2.3 高阻抗、小功率 95
5.2.4 静电吸力 95
5.3 测量线路 95
5.3.1 电桥线路 95
5.3.2 二极管式线路 97
5.3.3 差动脉冲宽度调制线路 99
5.3.4 运算放大器式线路 100
5.4 电容式传感器的结构、结构稳定性及抗干扰问题 101
5.4.1 结构实例 101
5.4.2 温度变化对结构稳定性的影响 102
5.4.3 温度变化对介质介电常数的影响 103
5.4.4 绝缘问题 103
5.4.5 寄生电容的干扰及防止 104
第6章 变磁阻式传感器 106
6.1 电感式传感器 107
6.1.1 简单电感传感器 107
6.1.2 差动式电感传感器 113
6.1.3 螺管式电感传感器 115
6.1.4 主要误差分析 118
6.2 差动变压器式传感器 120
6.2.1 工作原理 120
6.2.2 螺管型差动变压器 121
6.3 电涡流传感器 129
6.3.1 工作原理 129
6.3.2 等效电路分析 130
6.3.3 结构特点 131
6.3.4 测量电路 132
6.3.5 电涡流式传感器的应用 133
6.4 电感传感器和差动变压器的工程设计方法 135
6.4.1 设计步骤 136
6.4.2 设计举例 138
第7章 磁电式传感器 141
7.1 概述 141
7.2 磁电式振动传感器 142
7.2.1 工作原理和动态特性 142
7.2.2 结构特点 144
7.3 设计基础 146
7.3.1 磁路计算 146
7.3.2 工作气隙设计 147
7.3.3 线圈组件设计 148
7.3.4 固有频率的确定和弹簧刚度的计算 148
7.3.5 阻尼系数计算 149
7.4.1 振动测量 150
7.4 应用 150
7.4.2 扭矩测量 151
7.4.3 流量测量 152
第8章 压电式传感器 153
8.1 压电效应 153
8.1.1 石英晶体的压电效应 153
8.1.2 压电陶瓷的压电效应 154
8.1.3 压电常数和表面电荷的计算 155
8.2.1 压电晶体 158
8.2 压电材料 158
8.2.2 压电陶瓷 160
8.2.3 聚偏二氟乙烯（PVF2） 160
8.3 压电式传感器的等效电路 161
8.4 压电式传感器的测量线路 162
8.4.1 电压放大器 162
8.4.2 电荷放大器 164
8.5.1 工作原理 165
8.5.2 频响特性 165
8.5 压电式加速度传感器 165
8.5.3 结构 168
8.6 压电式力和压力传感器 170
8.6.1 压电式力传感器 170
8.6.2 压电式压力传感器 171
8.6.3 压电式压力传感器的加速度补偿 172
8.7 压电式超声波传感器 173
8.7.1 压电元件的振动形式 173
8.7.2 超声波传感器 174
8.8 压电式传感器的误差 175
8.8.1 环境温度的影响 175
8.8.2 环境湿度的影响 176
8.8.3 横向灵敏度 177
8.8.4 基座应变的影响 177
8.8.5 声噪声 177
8.8.7 接地回路噪声 178
8.8.6 电缆噪声 178
第9章 谐振式传感器 179
9.1 基本知识 179
9.1.1 谐振现象的实质和力矢量图 179
9.1.2 品质因数Q 180
9.1.3 谐振元件的刚度与谐振频率关系 181
9.2 振动筒式传感器 181
9.2.1 结构特点与工作原理 181
9.2.2 振动频率与压力的关系 184
9.2.3 测量线路及线性化处理 185
9.2.4 误差分析与补偿方法 189
9.3 石英谐振式传感器 191
9.3.1 概述 191
9.3.2 石英谐振压力传感器 192
9.4 振动梁式传感器 194
9.4.1 工作原理 195
9.4.2 输出特性 196
10.1.1 外光电效应 197
10.1 光电效应及光电器件 197
第10章 光电式传感器 197
10.1.2 光电管器件 198
10.2 光电导型光电传感器 199
10.2.1 光电导效应 199
10.2.2 光敏电阻 199
10.3 光伏型光电传感器 203
10.3.1 光伏特效应 203
10.3.2 光电池 204
10.3.3 光敏二极管和光敏三极管 205
10.3.4 光电传感器的应用 211
10.4 电荷耦合器件（CCD） 214
10.4. 1CCD基本结构和工作原理 214
10.4. 2CCD图像传感器 217
10.4. 3CCD图像传感器的应用 219
10.5 热释电探测器 221
11.1.1 结构和种类 225
11.1 光纤 225
第11章 光纤传感器 225
11.1.2 传光原理 226
11.1.3 光纤的集光能力 227
11.1.4 传光损耗 228
11.2 光纤传感器的分类 230
11.3 功能型光纤传感器 231
11.3.1 相应调制型光纤传感器 231
11.3.2 光强调制型光纤传感器 237
11.3.3 偏振态调制型光纤传感器 238
11.4 非功能型光纤传感器 239
11.4.1 光强调制型光纤传感器 239
11.4.2 频率调制型光纤传感器 249
第12章 热电式传感器 250
12.1 热电势式测温传感器 250
12.1.1 热电偶测温原理 250
12.1.2 热电偶的基本定律 253
12.1.3 热电偶的误差及补偿措施 254
12.1.4 常用热电偶结构及特性 257
12.1.5 热电偶测温线路 259
12.2 热电阻式传感器 260
12.2.1 热电阻测温原理 260
12.2.2 金属测温电阻器 261
12.2.3 半导体热敏电阻器 263
12.3 其他测温传感器 266
12.3.1 磁式温度传感器 266
12.3.2 电容式温度传感器 266
12.3.3 利用晶体管特性的测温传感器 266
12.3.4 薄膜热敏传感器 268
第13章 气湿敏传感器 270
13.1 气敏传感器 270
13.1.1 半导体气敏传感器 270
13.1.2 非电阻式半导体气敏传感器 273
13.1.3 固体电解质气敏传感器 274
13.1.4 气敏传感器应用举例 274
13.2 湿敏传感器 275
13.2.1 湿敏传感器的主要性能参数和一般技术要求 276
13.2.2 烧结型半导体陶瓷湿敏传感器 277
13.2.3 多孔氧化物湿敏传感器 280
13.2.4 结型和MOS型湿敏传感器 284
13.2.5 其他湿敏传感器 285
第14章 磁敏传感器 288
14.1 霍尔传感器 288
14.1.1 霍尔效应和霍尔元件 288
14.1.2 霍尔传感器 290
14.2 磁阻传感器 291
14.2.1 磁阻效应和磁阻元件 291
14.2.2 磁阻传感器 293
14.3 磁敏二极管和磁敏三极管 293
14.3.1 磁敏二极管 293
14.3.2 磁敏三极管（晶体管） 294
14.3.3 利用磁敏二极管和三极管的传感器 295
15.1 概述 298
第15章 压阻式传感器 298
15.2 晶向的表示方法 299
15.3 压阻系数 301
15.3.1 单晶硅的压阻系数 301
15.3.2 影响压阻系数大小的因素 306
15.4 压阻式传感器 307
15.4.1 压阻式压力传感器 307
15.4.2 压阻式加速度传感器 311
15.4.3 压阻式传感器的输出 312
15.5 扩散电阻的阻值与几何尺寸的确定 313
15.6 温度漂移的补偿 315
15.7 一种解算的输出电路 317
第16章 智能传感器 318
16.1 概述 318
16.1.1 智能传感器的概念 318
16.1.2 智能传感器和普通传感器的区别 319
16.2.3 模拟信号预处理 320
16.2.2 开关信号的预处理 320
16.2.1 传感器输出信号的分类 320
16.2 智能传感器输出信号的预处理 320
16.3 数据采集 322
16.3.1 数据采集的配置 322
16.3.2 采样周期的选择 323
16.3.3 A/D转换器的选择 323
16.4 智能传感器的数据处理技术 323
16.4.1 数据处理包含的内容 324
16.4.2 标度变换技术 324
16.4.3 非线性补偿技术 326
16.4.4 传感器的温度误差补偿 328
16.4.5 数字滤波技术 330
16.5 智能传感器的硬件设计 331
16.5.1 正确选择微处理机 331
16.5.2 智能传感器的输入输出技术 332
16.5.3 智能传感器实例 336
附录 国际单位制（SI）的主要单位及换算表 338
参考文献 343