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第1章 非电量测量与传感技术基础 1
1.1 非电量检测技术概论 1
1.1.1 测量 1
1.1.2 测量方法 2
1.1.3 测控系统 3
1.1.4 测量误差 5
1.1.5 测量数据的处理与估算 7
1.2 传感器概论 18
1.2.1 传感器的定义和作用 18
1.2.2 传感器技术 19
1.2.3 传感器的组成 20
1.2.4 传感器的分类 20
1.2.5 现代传感器及其发展方向 22
1.3 传感器的基本特性 24
1.3.1 传感器的静态特性 24
1.3.2 传感器的动态特性 29
第2章 传感器电子学基础 40
2.1 电桥 40
2.1.1 直流电桥 40
2.1.2 交流电桥 43
2.2 电桥的电源 44
2.2.1 直流电桥的电源 44
2.2.2 交流电桥的电源 47
2.3 传感器信号放大 48
第3章 信号分离与转换电路 83
3.1 信号分离电路 83
3.1.1 滤波器的基本知识 83
3.1.2 RC有源滤波电路 85
3.1.3 RC有源滤波器设计 89
3.1.4 集成有源滤波器 90
3.2 信号转换电路 94
3.2.1 电压电流转换电路 94
3.2.2 电压频率变换电路 99
第4章 应变式传感器及其应用 104
4.1 电阻应变计的基本原理与结构 104
4.1.1 电阻应变效应 104
4.1.2 电阻应变片结构与材料 105
4.1.3 电阻应变计的分类 107
4.2 电阻应变计的主要特性 109
4.2.1 静态特性 109
4.2.2 动态特性 111
4.2.3 其他特性参数 112
4.3.2 热输出补偿方法 113
4.3 温度误差及其补偿 113
4.3.1 温度误差产生的原因 113
4.4 测量电路 115
4.4.1 直流电桥 116
4.4.2 交流电桥 117
4.5 电阻应变式传感器 119
4.5.1 称重测力传感器 120
4.5.2 压力传感器 122
4.5.3 应变式加速度传感器 124
4.6 压阻式传感器 124
4.6.1 压阻效应 124
4.6.2 压阻系数 125
4.6.3 固态压阻式传感器 127
5.1.1 变气隙式自感传感器 134
5.1 自感式传感器 134
第5章 变磁阻式传感器及其应用 134
5.1.2 变面积式自感传感器 137
5.1.3 螺管式自感传感器 138
5.1.4 电感线圈的等效电路 139
5.1.5 测量电桥 141
5.1.6 自感式传感器的误差及补偿 146
5.2 互感式传感器 149
5.2.1 结构与类型 149
5.2.2 工作原理与等效电路 150
5.2.3 测量电路 153
5.2.4 互感式传感器的误差及补偿 154
5.3 电感式传感器的应用 156
5.3.1 位移与尺寸测量 156
5.3.2 压力测量 156
5.3.4 振动与加速度测量 157
5.3.3 力和力矩测量 157
5.4 电涡流式传感器 158
5.4.1 工作原理 158
5.4.2 结构类型及线圈参数对性能的影响 160
5.4.3 电涡流传感器的测量电路 163
5.4.4 电涡流式传感器的应用 167
第6章温 度传感器及其应用 173
6.1 温度传感器的分类 173
6.2 热电阻传感器 174
6.2.1 热电阻的工作原理 174
6.2.2 热电阻的基本特性参数 175
6.2.3 铂、铜热电阻 176
6.2.4 其他热电阻 177
6.3 热敏电阻 177
6.3.1 热敏电阻的结构与材料 178
6.3.2 负温度系数（NTC）热敏电阻器 179
6.3.3 正温度系数（PTC）热敏电阻器 179
6.3.4 热敏电阻的伏-安特性 180
6.4 热敏电阻的主要技术参数、型号及应用 181
6.4.1 主要技术参数 181
6.4.2 热敏电阻型号 182
6.4.3 热敏电阻应用 183
6.5 PN结温度传感器 185
6.5.1 PN结温度传感器 185
6.5.2 集成温度传感器 189
6.6 新型温度传感器 194
6.6.1 红外温度传感器 194
6.6.2 石英晶体温度传感器 198
6.7.1 工作原理 200
6.7 光导纤维温度传感器 200
6.7.2 光导纤维温度传感器应用举例 202
第7章 光敏传感器及其应用 208
7.1 光电效应 208
7.1.1 光的性质 208
7.1.2 外光电效应 210
7.1.3 内光电效应 212
7.1.4 光敏电阻 212
7.2 光敏二极管 217
7.2.1 光敏二极管工作原理 217
7.2.2 光敏二极管特性 218
7.2.3 高速光敏二极管 218
7.2.4 光敏二极管应用 219
7.3 光敏三极管 222
7.3.1 光敏三极管工作原理 222
7.3.2 光敏三极管的基本特性 223
7.3.3 光敏三极管应用 224
7.4 光电池 226
7.4.1 光电池的结构、原理 227
7.4.2 光电池的基本特性 227
7.4.3 光电池应用 229
7.5 光控晶闸管 231
7.5.1 光控晶闸管工作原理 231
7.5.2 光控晶闸管主要技术参数 231
7.5.3 光控晶闸管应用 232
7.6 光电耦合器件 234
7.6.1 光电耦合器件的工作原理 234
7.6.2 光电耦合器应用 234
7.6.3 光电开关式传感器 236
7.7.1 热释电效应 237
7.7 热释红外线传感器 237
7.7.2 热释红外线传感器工作原理 238
7.7.3 热释红外线传感器应用 238
7.8 半导体硅色敏传感器 239
7.8.1 工作原理 239
7.8.2 应用举例 240
7.9 固态图像传感器 240
7.9.1 电荷耦合器件的基本工作原理 241
7.9.2 CCD图像传感器 243
7.9.3 固态图像传感器的应用 245
第8章 光导纤维式传感器及其应用 250
8.1 光导纤维导光的基本原理 250
8.1.1 斯乃尔（Snell's Law）定理 250
8.1.2 光导纤维结构 250
8.1.3 光导纤维导光原理 252
8.2 光导纤维传感器结构原理及分类 253
8.2.1 光导纤维传感器结构原理 253
8.2.2 光导纤维传感器的分类 254
8.3 光导纤维传感器的应用 256
8.3.1 位移的检测 256
8.3.2 压力的检测 258
8.3.3 液位、流速、流量的检测 262
8.3.4 电流、电压的检测 266
第9章 压电式传感器及其应用 271
9.1 压电效应与压电材料 271
9.1.1 压电效应 271
9.1.2 压电材料 271
9.2 压电式传感器测量电路 276
9.2.1 压电式传感器的等效电路 276
9.2.2 压电式传感器的测量电路 277
9.3 压电式传感器及其应用 279
9.3.1 压电式传感器主要应用类型、形式 279
9.3.2 压电式传感器应用 280
第10章 磁敏传感器及其应用 286
10.1 霍尔元件 286
10.1.1 霍尔效应与霍尔电势 286
10.1.2 霍尔系数和灵敏度 287
10.1.3 霍尔元件特性 288
10.1.4 霍尔元件的应用 291
10.2 磁阻器件 295
10.3 磁敏二极管和磁敏三极管 296
10.3.1 磁敏二极管 296
10.3.2 磁敏三极管 299
第11章 半导体气敏传感器及其应用 303
11.1.1 表面电阻控制型气敏传感器 304
11.1 电阻型半导体气敏传感器 304
11.1.2 体电阻控制型气敏传感器 307
11.2 非电阻控制型半导体气敏传感器 308
11.2.1 肖特基二极管气敏器件 309
11.2.2 MOS二极管气敏器件 309
11.2.3 Pd-MOSFET气敏器件 310
11.3 半导体气敏传感器的应用 313
11.3.1 气体报警器 313
11.3.2 煤气（CO）报警器 314
第12章 超声波传感器及其应用 316
12.1 超声波及其物理性质 316
12.1.1 声波的波形及其转换 316
12.2 超声波传感器 317
12.1.3 超声波传播过程中的衰减 317
12.1.2 超声波的反射与折射 317
12.2.1 厚度振动换能器 318
12.2.2 圆柱形压电换能器 319
12.2.3 复合棒压电换能器 319
12.2.4 压电陶瓷双叠片弯曲振动换能器 320
12.3 超声波传感器的应用 322
12.3.1 超声波传感器的基本探测电路 322
12.3.2 超声波传感器应用举例 325
第13章 非电量测量的数据处理 334
13.1 数字滤波 334
13.1.1 常用的数字滤波方法 335
13.1.2 各种数字滤波方法的比较 341
13.2 标度变换 341
13.2.1 标度变换原理 341
13.2.3 非线性参数的标度转换 342
13.2.2 线性刻度的标度变换 342
13.3 非线性补偿及误差修正 345
13.3.1 线性插值法 345
13.3.2 二次抛物线插值法 346
13.3.3 查表法 348
13.3.4 传感器温度误差的修正 350
13.3.5 零位漂移的补偿 351
第14章 传感器与单片机的接口技术 353
14.1 单片机测控系统概述 353
14.1.1 单片机测控系统的一般结构 353
14.1.2 测控系统对计算机的选择 354
14.2 传感器与单片机接口的关键技术 356
14.2.1 选择传感器的基本原则 356
14.2.2 传感器的电源配置及抗干扰 357
14.2.3 放大器 361
14.2.4 采样／保持器（S/H） 362
14.2.5 多路模拟开关与抗干扰措施 364
14.3 A/D转换器及其接口 366
14.3.1 A/D转换器 367
14.3.2 A/D转换器与单片机的接口技术 369
14.3.3 CPU与A/D的同步控制方式 370
14.4 C8051F00x单片机在铁路桥梁与桥墩振动测量中的应用 372
14.4.1 传感器——电动式拾振器 372
14.4.2 信号积分放大 374
14.4.3 C8051F000单片机简介 374
14.4.4 铁路桥梁振幅检测仪控制部分硬件设计 375
14.5 非电量测控电路中的抗干扰技术 380
14.5.1 电磁干扰 380
14.5.2 屏蔽、隔离、布线、接地与灭弧技术 382
14.5.3 电源干扰的抑制 390
参考文献 395