目录 1
第1章 绪论 1
1.1 传感技术的地位与作用 1
1.2 传感器的应用 1
1.3 传感器最新进展 2
1.3.1 力学量传感器 2
1.3.2 热学量传感器 4
1.3.3 光学量传感器 4
1.3.4 磁学量传感器 5
1.3.5 声学量传感器 5
1.4 传感器技术动向 6
1.5 传感器的定义及分类 7
1.6 传感器命名方法及代号 9
2.1.1 一般感测系统的组成 10
2.1 感测系统的组成 10
第2章 传感器基础理论 10
2.1.2 计算机控制的感测系统 11
2.2 信号及其特性分析 13
2.2.1 信号的分类 13
2.2.2 周期信号及其频谱分析 14
2.2.3 非周期信号及其频谱分析 17
2.2.4 随机信号及其描述 24
2.3 传感器的静态特性 27
2.3.1 测量范围和量程 27
2.3.2 分辨力和阈值 28
2.3.3 灵敏度 28
2.3.4 线性度、迟滞、重复性 28
2.3.5 零漂和温漂 32
2.3.6 总精度及其计算 33
2.4.1 传感器动态分析的基本特点 34
2.4 传感器的动态特性 34
2.4.2 传递函数和频率响应函数 35
2.4.3 典型系统的频率特性 37
2.4.4 传感器动态响应指标与评价 40
2.4.5 动态响应指标实验确定方法 41
2.4.6 提高与改善传感器动态性能指标的途径 43
第3章 传感器的基础效应 44
3.1 概述 44
3.2 电光效应 45
3.3 磁光效应 46
3.4 热磁效应 46
3.5 热磁纵向效应 47
3.6 约瑟夫森效应与核磁共振 47
3.7 与光有关的效应 49
3.8 与声波有关的效应 51
3.9 放射线效应 54
3.10 击波动态效应 56
3.11 吸附效应及表面场效应 56
3.12 与化学有关的效应 57
第4章 电位器、电感及电容式传感器 59
4.1 电位器式传感器 59
4.1.1 电位器式传感器的工作原理 59
4.1.2 电位器式传感器的应用 60
4.2 电感式传感器 62
4.2.1 自感式传感器 62
4.2.2 互感式传感器 63
4.2.3 电感式传感器的应用 64
4.3 电涡流式传感器 65
4.3.1 电涡流式传感器的工作原理 65
4.3.2 电涡流式传感器的应用 67
4.4 电容式传感器 69
4.4.1 电容式传感器的工作原理 69
4.4.2 电容式传感器的应用 70
第5章 应变式传感器 72
5.1 应变片的工作原理 72
5.2 应变片 75
5.3 应变式传感器的测量电路 76
5.3.1 电桥电路的发展动向 76
5.3.2 电桥电路 77
5.4 应变式传感器的应用 80
5.4.1 力与称重传感器 80
5.4.2 压力传感器 83
5.4.3 加速度传感器 86
6.1.1 压电效应 87
6.1 压电式传感器的基本特性 87
第6章 压电式传感器 87
6.1.2 压电方程与压电常数 88
6.2 压电式传感器的测量电路 90
6.2.1 压电式传感器的等效电路 90
6.2.2 电压放大器 91
6.2.3 电荷放大器 93
6.3 压电式传感器的应用 94
6.3.1 压电式力传感器 94
6.3.2 压电式加速度传感器 95
6.3.3 压电式压力传感器 98
第7章 压阻式传感器 101
7.1 晶体的晶面、晶向 101
7.2 压阻式传感器原理与设计 102
7.2.1 压阻效应 102
7.2.2 压阻系数 103
7.2.3 压阻式传感器的设计与制造 108
第8章 磁弹性传感器 113
8.1 磁弹性效应及传感器工作原理 113
8.1.1 磁致伸缩效应及其逆效应 113
8.1.2 维德曼效应及其逆效应 114
8.1.3 巴克豪森效应 114
8.2 磁弹性传感器的典型结构 115
8.3 磁弹性传感器的测量电路 120
8.4 磁弹性传感器的特性 122
第9章 热学量传感器 124
9.1 热电偶 124
9.1.1 热电偶的物理基础 124
9.1.2 热电偶的结构及材料 127
9.1.3 热电偶的类型 128
9.1.4 热电偶的分度方法及主要特性 130
9.1.5 热电偶实用测温电路 133
9.1.6 热电偶参考端温度 134
9.1.7 热电偶误差 137
9.2 热电阻传感器 138
9.2.1 工作原理 138
9.2.2 热电阻材料及其结构 139
9.2.3 热电阻的主要性能指标和测量误差 140
9.3 半导体热敏电阻 141
9.3.1 热敏电阻的工作机理 142
9.3.2 热敏电阻的主要参数 142
9.3.3 热敏电阻的主要特性及其应用 143
9.4 热敏铁淦氧温度传感器 144
9.5 晶体管温度传感器 145
10.2 光电器件的基本特性 147
第10章 光学传感器 147
10.1 光电效应 147
10.3 光电器件 149
10.3.1 光敏电阻 149
10.3.2 光敏二极管和光敏三极管 152
10.3.3 光电池 154
10.3.4 半导体色敏元件 156
10.3.5 光电位置敏感器件 158
10.4 固体图像传感器 161
10.5 红外传感器 163
10.5.1 红外基础知识 163
10.5.2 红外探测器 165
10.6 激光传感器 169
10.6.1 激光概述 169
10.6.2 激光器 170
10.6.3 激光检测应用 171
第11章 光纤传感器 174
11.1 概述 174
11.2 光纤 175
11.2.1 光纤的结构和导波原理 175
11.2.2 光纤的主要参数 176
11.2.3 光纤的类型 178
11.3 光纤传感器元件之间的耦合与连接 179
11.3.1 光纤的激励 179
11.3.2 光纤元件的连接 180
11.4 光纤的光波调制技术 182
11.4.1 光强度调制 182
11.4.2 光相位调制及干涉测量法 184
11.4.3 偏振调制 186
11.4.4 频率调制 186
11.5.1 光强调制光纤传感器 188
11.4.5 颜色（光谱）调制 188
11.5 典型的光纤传感器 188
11.5.2 相位调制光纤传感器 192
第12章 磁传感器 193
12.1 霍尔器件 193
12.1.1 霍尔效应 193
12.1.2 霍尔器件的结构和测量电路 194
12.1.3 霍尔器件的主要特性参数 195
12.1.4 不等位电势和温度误差的补偿 196
12.2 磁敏二极管和磁敏三极管 198
12.2.1 磁敏二极管的工作原理和主要特性 199
12.2.2 磁敏三极管的工作原理和主要特性 202
12.3 CMOS磁敏器件 204
12.4.1 物理磁阻效应和几何磁阻效应 206
12.4 半导体磁敏电阻 206
12.4.2 磁阻元件 207
12.5 强磁性金属薄膜磁敏电阻 209
12.6 韦根德磁敏器件 210
12.7 半导体三维磁矢量器件 211
12.8 Z元件 212
第13章 声传感器 214
13.1 声学基础知识 214
13.1.1 声波 214
13.1.2 声波的特性 215
13.1.3 声波的传播 217
13.2 声传感器及特性 219
13.2.1 动圈式传声器 221
13.2.2 电容式传声器 223
13.2.4 无线传声器 224
13.2.3 驻极体传声器 224
13.3 超声波传感器 225
13.3.1 压电换能器的结构 225
13.3.2 超声波传感器的工作原理 226
13.3.3 超声波传感器的应用 227
13.4 声发射传感器 235
13.4.1 声发射与声发射传感器 235
13.4.2 声发射检测系统的组成 236
13.4.3 声发射传感器的工作原理 236
13.4.4 声发射技术的应用领域 237
第14章 数字式传感器 240
14.1 编码器 240
14.2 计量光栅 244
14.2.1 计量光栅的类型 244
14.2.2 光栅传感器的结构和原理 246
14.2.3 辨向原理 249
14.2.4 细分技术 250
14.3 感应同步器 255
14.4 容栅 258
14.5 谐振式传感器 259
14.5.1 谐振式传感器的工作原理 259
14.5.2 谐振式传感器的应用 260
第15章 微机械传感器 264
15.1 微机械传感器的概念及特点 264
15.2 微机电系统的主要加工技术 265
15.2.1 集成电路制造工艺基础 265
15.2.2 微机械加工技术基础 268
15.3 微机械传感器原理 275
15.3.1 微机械加速度传感器 275
15.3.2 微机械压力传感器 287
15.3.3 其他微机械传感器 289
15.3.4 微机械陀螺 292
第16章 计算机在感测系统中的应用 296
16.1 传感器与计算机的接口 296
16.1.1 开关量输入接口 296
16.1.2 数字量输入接口 298
16.1.3 模拟量输入接口 300
16.2 感测信号的计算机处理 304
16.2.1 非线性校正 305
16.2.2 误差补偿 309
16.2.3 量纲变换 311
16.2.4 数字滤波 314
17.1 干扰与噪声 319
第17章 系统抗干扰技术 319
17.2 干扰的耦合方式 322
17.3 抑制电磁噪声的基本方法与措施 324
17.3.1 电场屏蔽 324
17.3.2 磁场屏蔽 326
17.4 接地技术 329
17.4.1 安全接地 329
17.4.2 信号接地 330
17.4.3 电缆屏蔽层的接地 333
17.4.4 隔离 334
第18章 传感器性能测试与校准 337
18.1 传感器性能测试 337
18.2 振动与冲击传感器的校准 337
18.3 压力传感器的校准 342
参考文献 347