第1章 传感器概述 1
1.1 传感器的定义及分类 1
1.2 传感器的作用与地位 2
1.3 传感器技术的发展动向 4
1.3.1 发现新现象 4
1.3.2 开发新材料 4
1.3.3 采用微细加工技术 5
1.3.4 多功能集成传感器的研究 5
1.3.5 智能传感器的研究 5
1.3.6 航天传感器的研究 5
1.3.7 仿生传感器的研究 5
1.4 传感器的特性及标定 6
1.4.1 传感器的静态特性 6
1.4.2 传感器的动态特性 8
1.4.3 传感器的无失真测试条件 12
1.4.4 传感器的标定 14
习题1 14
第2章 电阻应变式传感器 15
2.1 电阻应变式传感器概述 15
2.2 电阻应变式传感器的工作原理 15
2.3 电阻应变片 16
2.3.1 材料的应变效应 16
2.3.2 电阻应变片的结构 18
2.3.3 应变片的种类、材料及参数 18
2.3.4 应变片的粘贴技术 20
2.3.5 电阻应变片的主要特性 21
2.3.6 电阻应变片的信号调节电路 24
2.4 电阻应变片式传感器 29
2.4.1 应变片式传感器 29
2.4.2 压阻式传感器 31
2.4.3 电阻应变式传感器的温度误差及其补偿 40
2.5 电阻应变片式传感器应用实例 42
2.5.1 电阻应变仪 42
2.5.2 电子衡器 43
2.5.3 平面膜片式压力传感器 45
2.5.4 手提式数字电子秤 45
习题2 46
第3章 电感式传感器 47
3.1 概述 47
3.2 变磁阻式传感器 48
3.2.1 工作原理 48
3.2.2 输出特性 49
3.2.3 测量电路 51
3.2.4 变磁阻式传感器的应用 52
3.3 差动变压器式传感器 53
3.3.1 工作原理 53
3.3.2 基本特性 55
3.3.3 差动变压器式传感器测量电路 55
3.3.4 差动变压器式传感器的应用 58
3.4 电涡流式传感器 59
3.4.1 工作原理 60
3.4.2 基本特性 61
3.4.3 电涡流形成范围 62
3.4.4 电涡流式传感器的应用 63
习题3 65
第4章 电容式传感器 66
4.1 概述 66
4.2 电容式传感器的工作原理和结构 67
4.2.1 变极距型电容传感器 67
4.2.2 变面积型电容式传感器 68
4.2.3 变介质型电容式传感器 69
4.3 电容式传感器的灵敏度及非线性 71
4.4 电容式传感器的测量电路 73
4.4.1 调频测量电路 73
4.4.2 运算放大器式电路 74
4.4.3 二极管双T形交流电路 74
4.4.4 脉冲宽度调制电路 75
4.5 电容式传感器的应用 77
4.5.1 电容式压力传感器 77
4.5.2 电容式加速度传感器 77
4.5.3 差动式电容测厚传感器 78
4.5.4 电容式料位传感器 78
习题4 79
第5章 压电式传感器 80
5.1 概述 80
5.2 工作原理 80
5.2.1 压电效应 80
5.2.2 压电材料 81
5.3 压电式传感器调节电路 84
5.3.1 压电式传感器等效电路 84
5.3.2 压电式传感器调节电路 85
5.4 压电式传感器的应用 87
5.4.1 压电式测力传感器 88
5.4.2 压电式加速度传感器 89
5.4.3 压电式金属加工切削力测量 90
5.4.4 压电点火器的发火元件 91
5.4.5 压电式玻璃破碎报警器 91
习题5 92
第6章 磁电式传感器 93
6.1 概述 93
6.2 磁电感应式传感器 93
6.2.1 工作原理 93
6.2.2 磁电感应式传感器基本特性 95
6.2.3 磁电感应式传感器的调节电路 96
6.2.4 磁电感应式传感器的应用 97
6.3 霍尔传感器 98
6.3.1 霍尔效应及霍尔元件 98
6.3.2 霍尔式传感器的应用 103
习题6 105
第7章 热电式传感器 106
7.1 概述 106
7.2 热电偶 106
7.2.1 热电偶的基本原理 106
7.2.2 热电偶的类型及结构 109
7.2.3 热电偶的应用 115
7.3 热电阻 119
7.3.1 金属热电阻 119
7.3.2 半导体热敏电阻 122
7.3.3 集成温度传感器的应用 126
习题7 128
第8章 光电式传感器 130
8.1 概述 130
8.2 光电器件 132
8.2.1 光电管 132
8.2.2 光电倍增管 133
8.2.3 光敏电阻 136
8.2.4 光敏二极管和光敏晶体管 138
8.2.5 光电池 140
8.2.6 光电耦合器件 142
8.2.7 电荷耦合器件 143
8.2.8 光电传感器的应用 147
8.3 光纤传感器 150
8.3.1 概述 150
8.3.2 光纤的结构和传输原理 150
8.3.3 光纤传感器 153
8.4 红外传感器 154
8.4.1 红外辐射 154
8.4.2 红外探测器 155
8.4.3 红外传感器的应用 156
8.5 色敏光电传感器 158
8.5.1 色敏光电传感器的基本原理 158
8.5.2 色敏光电传感的基本特征 159
习题8 160
附录 161
第9章 气敏、湿敏传感器 165
9.1 气敏传感器 165
9.1.1 半导体气敏传感器 165
9.1.2 红外吸收式气敏传感器 175
9.1.3 接触燃烧式气敏传感器 177
9.1.4 湿式气敏传感器 178
9.1.5 气敏传感器的应用 179
9.2 湿敏传感器 181
9.2.1 氯化锂湿敏电阻 182
9.2.2 半导体陶瓷湿敏电阻 182
习题9 185
第10章 超声波传感器 186
10.1 超声波及其物理性质 186
10.1.1 声波、超声波及应用 186
10.1.2 超声波的声速、波长、指向性和分类 186
10.1.3 超声波的传播特性 188
10.2 超声波换能器及耦合技术 189
10.2.1 超声波换能器 189
10.2.2 超声波的发生 190
10.2.3 超声波的接收 191
10.3 超声波传感器的应用 192
10.3.1 超声波探伤 192
10.3.2 超声波测液位 194
10.3.3 超声波测厚度 196
10.3.4 超声波测物位 197
10.3.5 超声波测流量 197
习题10 204
第11章 核辐射传感器 205
11.1 概述 205
11.2 核辐射及其性质 205
11.2.1 α射线 205
11.2.2 β射线 206
11.2.3 γ射线 206
11.3 核辐射探测器 207
11.3.1 电离室 207
11.3.2 正比计数管 208
11.3.3 盖革——弥勒计数管 208
11.3.4 闪烁计数器 209
11.3.5 半导体探测器 211
11.4 核辐射传感器的应用 211
11.4.1 核辐射厚度计 211
11.4.2 辐射式物位计 212
11.4.3 X荧光材料成分分析仪 213
习题11 213
第12章 数字式传感器 214
12.1 概述 214
12.2 码盘式传感器 214
12.2.1 接触式编码器 215
12.2.2 光电式编码器 216
12.2.3 电磁式编码器 218
12.3 光栅式传感器 219
12.3.1 光栅的结构 219
12.3.2 光栅的工作原理 219
12.3.3 光栅传感器的测量原理 220
12.4 磁栅式传感器 222
12.4.1 磁栅的结构 222
12.4.2 磁栅传感器的工作原理 223
12.4.3 磁栅传感器的测量原理 223
12.5 感应同步器 225
12.5.1 感应同步器的结构和类型 225
12.5.2 感应同步器的工作原理 226
12.6 频率式传感器 227
12.6.1 频率式传感器的工作原理 227
12.6.2 频率式传感器的测量原理 229
12.7 数字式传感器的应用 230
12.7.1 光电增量编码器在电脑绣花机中的应用 230
12.7.2 频率传感器在测温上的应用 231
习题12 232
第13章 其他传感器 233
13.1 微波传感器 233
13.1.1 微波传感器及其分类 233
13.1.2 微波传感器的组成 233
13.1.3 微波传感器的应用 235
13.2 超导传感器 239
13.2.1 超导光传感器 239
13.2.2 超导微波传感器 240
13.2.3 超导磁场传感器 240
13.3 生物传感器 241
13.3.1 生物传感器的基本知识 241
13.3.2 酶传感器 242
13.3.3 微生物传感器 244
13.3.4 免疫传感器 246
13.3.5 生物组织传感器 249
13.3.6 半导体生物传感器 249
13.4 机器人传感器 251
13.4.1 机器人传感器及其类型 251
13.4.2 触觉传感器 252
13.4.3 接近觉传感器 259
13.4.4 视觉传感器 261
13.4.5 听觉、嗅觉、味觉及其他传感器 262
习题13 263