第1章 概论 1
1.1 传感技术的定义及作用 1
1.2 传感器的组成与分类 3
1.2.1 传感器的组成 3
1.2.2 传感器的分类 3
1.3 传感器的特性参数与选择注意事项 5
1.3.1 静态参数 5
1.3.2 动态参数 6
1.3.3 传感器选择注意事项 7
1.4 传感器的发展趋势 8
1.5 小结 9
1.6 习题 10
第2章 光电传感技术 11
2.1 光电传感器的工作原理 11
2.2 光敏二极管 12
2.2.1 工作原理和结构 12
2.2.2 基本特性 12
2.2.3 型号参数 14
2.2.4 应用举例 15
2.3 光敏三极管 16
2.3.1 工作原理和结构 16
2.3.2 基本特性 17
2.3.3 型号参数 18
2.3.4 应用举例 19
2.4 光敏电阻 22
2.4.1 工作原理、材料与结构 22
2.4.2 主要参数和基本特性 23
2.4.3 常用光敏电阻的性能参数 25
2.4.4 应用举例 26
2.5 光电池 28
2.5.1 工作原理和结构 28
2.5.2 基本特性 29
2.5.3 型号参数 30
2.5.4 应用举例 31
2.6 高速光电二极管 33
2.6.1 类型结构 33
2.6.2 特性参数 34
2.7 光电倍增管 35
2.7.1 结构 36
2.7.2 工作原理 36
2.7.3 主要参数 36
2.7.4 应用举例 37
2.8 色敏光电传感器 38
2.8.1 基本原理 39
2.8.2 基本特征 39
2.8.3 应用举例 40
2.9 光位置传感器 41
2.9.1 结构原理 41
2.9.2 主要用途 41
2.10 红外光传感器 41
2.10.1 红外辐射基础 42
2.10.2 红外光传感器的工作原理与结构 42
2.10.3 应用举例 45
2.11 光固态图像传感器 47
2.11.1 电荷耦合器件（CCD） 48
2.11.2 MOS图像传感器 56
2.11.3 应用举例 59
2.12 光纤传感器 61
2.12.1 光纤的传光原理 61
2.12.2 光纤传感器的工作原理 62
2.12.3 应用举例 64
2.13 激光传感器 68
2.13.1 激光产生的机理 68
2.13.2 激光的优点 69
2.13.3 激光器及其特性 69
2.13.4 应用举例 70
2.14 核辐射（光）传感器 72
2.14.1 核辐射源——放射性同位素 72
2.14.2 核辐射的物理特性 73
2.14.3 应用举例 74
2.15 光电传感技术工程应用举例 76
2.15.1 光电传感器的模拟量检测 76
2.15.2 光电传感器的数字量检测 77
2.16 小结 79
2.17 习题 81
第3章 数字传感技术 82
3.1 光栅传感器 82
3.1.1 结构与类型 82
3.1.2 工作原理 83
3.1.3 细分技术 86
3.1.4 光栅数显装置 87
3.1.5 应用举例 88
3.2 磁栅传感器 89
3.2.1 磁栅的结构与类型 89
3.2.2 磁栅传感器的工作原理 90
3.2.3 磁栅数显装置 92
3.2.4 应用举例 93
3.3 接触式编码器 94
3.3.1 结构与工作原理 94
3.3.2 提高精度的途径 96
3.3.3 接触式编码器的优缺点 97
3.4 光电式编码器 97
3.4.1 结构与工作原理 98
3.4.2 提高分辨率的方法——插值法 98
3.4.3 主要技术指标 99
3.4.4 优缺点 99
3.5 电磁式编码器 99
3.5.1 结构与工作原理 100
3.5.2 优缺点 100
3.6 脉冲盘式编码器 100
3.6.1 结构与工作原理 100
3.6.2 旋转方向的判别 101
3.6.3 优缺点 101
3.7 RC振荡器式频率传感器 102
3.7.1 工作原理 102
3.7.2 基本测量方法 102
3.7.3 测量注意事项 103
3.8 弹性体频率传感器 104
3.8.1 工作原理 104
3.8.2 结构组成 104
3.8.3 激励电路 104
3.8.4 输入输出特性 106
3.9 直线式感应同步器 106
3.9.1 类型与结构 106
3.9.2 工作原理 108
3.9.3 数显装置 109
3.9.4 型号与参数 110
3.9.5 安装、使用注意事项 111
3.10 旋转式感应同步器 112
3.10.1 结构组成 113
3.10.2 特性与型号参数 114
3.11 旋转变压器 115
3.11.1 结构组成 115
3.11.2 工作原理 116
3.11.3 旋转变压器的主要参数 118
3.11.4 应用举例 118
3.12 数字传感技术工程应用举例 119
3.12.1 位置检测 119
3.12.2 转速测量 120
3.12.3 机床闭环控制 121
3.12.4 定位控制 121
3.12.5 随动控制 122
3.13 小结 123
3.14 习题 123
第4章 热电传感技术 124
4.1 热敏电阻 124
4.1.1 结构形式 124
4.1.2 温度特性 125
4.1.3 输出特性的线性化处理 126
4.1.4 应用举例 129
4.2 热电开关 129
4.2.1 双金属片式热电开关 129
4.2.2 陶铁磁体式热电开关 131
4.2.3 应用举例 132
4.3 铂电阻 134
4.3.1 铂电阻与温度的关系 134
4.3.2 铂电阻体的结构 134
4.3.3 铂电阻分度特性表 135
4.4 铜电阻 136
4.4.1 铜电阻与温度的关系 136
4.4.2 铜电阻体的结构 136
4.4.3 铜电阻分度特性表 136
4.4.4 铜电阻的缺点 136
4.5 热电偶 137
4.5.1 工作原理 137
4.5.2 基本定律 137
4.5.3 结构形式 139
4.5.4 冷端的温度补偿 140
4.6 温敏二极管 142
4.6.1 工作原理 142
4.6.2 特性——（UF-T）关系 143
4.7 温敏三极管 143
4.7.1 基本原理 143
4.7.2 测温电路与输出特性 144
4.8 温敏晶闸管（可控硅） 144
4.8.1 工作原理 145
4.8.2 温度特性 146
4.8.3 开关温度控制 146
4.8.4 应用举例 147
4.9 集成温度传感器 148
4.9.1 电压型集成温度传感器 149
4.9.2 电流型集成温度传感器（AD590） 150
4.10 新型及特种温度传感器 152
4.10.1 热辐射温度传感器 153
4.10.2 热敏电容 154
4.10.3 石英温度计 155
4.10.4 表面波温度传感器 155
4.10.5 超声波温度传感器 155
4.10.6 谐振式温度计 156
4.10.7 音叉式水晶温度传感器 156
4.10.8 光纤温度传感器 157
4.11 热电传感技术工程应用举例 158
4.11.1 温度检测及指示 158
4.11.2 温度补偿电路 159
4.11.3 过热保护 160
4.11.4 自动延时电路 160
4.11.5 控温电路 161
4.11.6 降温报警器 162
4.11.7 温度控制器 162
4.11.8 摄氏温度计 163
4.11.9 温差测量 163
4.12 小结 164
4.13 习题 166
第5章 R、L、C传感技术 167
5.1 电阻式传感器 167
5.1.1 电位器式传感器 167
5.1.2 电阻应变式传感器 169
5.1.3 应用举例 171
5.2 电感式传感器 173
5.2.1 自感型电感式传感器 173
5.2.2 互感型差动变压器式电感传感器 176
5.2.3 应用举例 177
5.3 电容式传感器 178
5.3.1 工作原理 178
5.3.2 结构类型 179
5.3.3 优缺点及特殊问题 180
5.3.4 应用举例 184
5.4 R、L、C传感技术工程应用举例 185
5.4.1 罐内液重测量 185
5.4.2 料位测量 186
5.4.3 高频反射式涡流厚度测量 187
5.4.4 电容测厚仪 188
5.4.5 电子皮带秤 189
5.5 小结 190
5.6 习题 191
第6章 压电、磁敏传感技术 192
6.1 压电式传感器 192
6.1.1 工作原理 192
6.1.2 压电材料及压电元件的结构 194
6.1.3 测量电路 196
6.1.4 应用举例 198
6.2 磁敏电阻 200
6.2.1 磁阻效应 200
6.2.2 磁敏电阻的结构 200
6.2.3 应用举例 202
6.3 磁敏二极管 203
6.3.1 结构形式 203
6.3.2 工作原理 203
6.3.3 主要特性 204
6.3.4 应用举例 207
6.4 磁敏三极管 209
6.4.1 结构形式 209
6.4.2 工作原理 210
6.4.3 主要特性 210
6.4.4 磁敏三极管的应用 212
6.5 霍尔传感器 212
6.5.1 霍尔效应及霍尔元件 212
6.5.2 应用举例 218
6.6 压电、磁敏传感技术工程应用举例 220
6.6.1 位移检测 220
6.6.2 转速检测 220
6.6.3 钢绳断裂（丝）检测 221
6.6.4 功率测量 221
6.6.5 霍尔无损探伤 221
6.6.6 霍尔开关带载电路 222
6.6.7 霍尔计数装置 222
6.6.8 霍尔汽车点火器 223
6.6.9 霍尔线性集成传感器测磁感强度 223
6.7 小结 224
6.8 习题 225
第7章 声、气、湿敏传感技术 226
7.1 声／超声波传感器 226
7.1.1 声／超声波及其物理性质 226
7.1.2 声敏传感器 228
7.1.3 超声波传感器 233
7.2 气敏传感器 238
7.2.1 电阻型半导体气敏材料的导电机理 239
7.2.2 电阻型半导体气敏传感器的结构 239
7.2.3 气敏器件的基本特性 241
7.2.4 非电阻型气敏器件 243
7.2.5 气敏传感器的主要参数与特性 244
7.2.6 应用举例 245
7.3 湿敏传感器 248
7.3.1 氯化锂湿敏电阻 248
7.3.2 半导体陶瓷湿敏电阻 249
7.3.3 应用举例 252
7.4 工程应用举例 254
7.4.1 超声波探伤 254
7.4.2 烟雾报警器 256
7.4.3 酒精测试仪 256
7.4.4 酒精检测报警器 257
7.4.5 直读式湿度计 258
7.4.6 浴室镜面水汽清除器 258
7.4.7 土壤缺水告知器 259
7.4.8 电容式谷物水分测量仪 260
7.5 小结 261
7.6 习题 262
第8章 生物传感技术 263
8.1 生物分子传感器 263
8.1.1 定义 263
8.1.2 基本结构 264
8.1.3 工作原理及类型 264
8.2 酶传感器 266
8.2.1 基本结构 267
8.2.2 工作过程 267
8.2.3 典型酶传感器 268
8.3 微生物传感器 270
8.3.1 优点 270
8.3.2 工作原理 270
8.3.3 电流型微生物传感器（17种） 271
8.3.4 电位型微生物传感器（18种） 272
8.4 免疫传感器 274
8.4.1 结构组成 274
8.4.2 分类和测定原理 277
8.4.3 应用举例 279
8.5 生物电子学传感器 281
8.5.1 酶场效应晶体管的结构与工作原理 282
8.5.2 免疫场效应晶体管的结构与工作原理 282
8.6 仿生传感器 283
8.6.1 视觉传感器 283
8.6.2 听觉传感器 286
8.6.3 触觉传感器 287
8.6.4 压觉传感器 288
8.6.5 接近觉传感器 290
8.6.6 力觉传感器 291
8.6.7 滑觉传感器 291
8.7 生物传感技术工程应用举例 292
8.7.1 微生物传感器在甲烷测定中的应用 292
8.7.2 微生物传感器在抗生素测量中的应用 293
8.8 小结 295
8.9 习题 295
第9章 超导、智能传感技术 296
9.1 超导传感器 296
9.1.1 超导效应 296
9.1.2 SCQID超导传感器的工作原理 297
9.1.3 几种超导传感器的结构 297
9.1.4 超导传感器的分类 298
9.1.5 SCQID测量系统 301
9.2 智能传感器 303
9.2.1 智能传感器的定义及其功能 303
9.2.2 传感器智能化的技术途径 304
9.2.3 智能传感器应用举例 306
9.2.4 智能传感器的发展前景 307
9.3 超导、智能传感技术工程应用举例 309
9.3.1 ST-3000系列智能压力传感器 309
9.3.2 EJA差压变送器 310
9.3.3 利用通用接口（USIC）构成的智能温度压力传感器 311
9.3.4 人工神经网络智能传感器 311
9.3.5 其他智能传感器 314
9.4 小结 315
9.5 习题 315
第10章 传感器特性评价与信号处理 316
10.1 传感器的静态特性 316
10.1.1 线性度 316
10.1.2 灵敏度 318
10.1.3 迟滞和重复性 318
10.1.4 稳定性和零漂 319
10.2 传感器的动态特性 319
10.2.1 频率响应特性 320
10.2.2 阶跃响应特性 322
10.2.3 动态特性的评价 323
10.3 传感器的误差及信噪比 324
10.3.1 传感器噪声及其减小措施 324
10.3.2 传感器的误差 325
10.3.3 传感器的信噪比 326
10.3.4 传感器低噪声化方法 327
10.4 传感器信号处理 328
10.5 小结 329
10.6 习题 329
附录A 传感器实验指导 330
A.1 传感器实验规则 330
A.1.1 实验预习 330
A.1.2 电源 330
A.1.3 实验线路 330
A.1.4 仪器仪表 331
A.1.5 对实验中异常现象的处理 331
A.1.6 实验结束整理 331
A.1.7 传感器实验报告书写要点 331
A.2 传感器实验 332
实验1 光敏电阻的特性测试 332
实验2 光敏二极管的特性测试 334
实验3 光敏三极管的特性测试 336
实验4 红外光热释电传感器特性 338
实验5 光纤位移传感器静态实验 340
实验6 PN结温度传感器测温实验 341
实验7 热电偶原理及分度表的应用 342
实验8 金属箔式应变片性能——单臂电桥 344
实验9 差动变压器（互感式）的性能 346
实验10 霍尔传感器的直流激励特性 348
实验11 力平衡式传感器——综合实验 349
附录B 通用传感器实验仪及实验配置 351
B.1 CSY—9XX系列传感器实验仪 351
B.1.1 仪器实物外形 351
B.1.2 仪器特性 352
B.2 CSY—G型光电传感器实验仪 355
B.2.1 概述 355
B.2.2 仪器主要技术指标 355
B.2.3 仪器传感器配置 356
B.2.4 仪器实验配量 356
B.3 CSY—2000系列传感器实验模块 357
B.3.1 基本实验模块 358
B.3.2 增强实验模块 359
B.3.3 实验配置 359
参考文献 362