第1章 传感器技术基础 1
1.1概述 1
1.1.1测控系统 1
1.1.2传感器的定义 2
1.1.3传感器的分类 3
1.2传感器的基本特性 5
1.2.1传感器的静态特性 5
1.2.2传感器的动态特性 7
1.2.3传感器特性的应用 8
1.2.4提高传感器性能指标的方法 8
1.3传感器的材料与制造 10
1.3.1传感器的材料 10
1.3.2传感器制造技术 12
1.4传感器的物理基础与选用 13
1.4.1传感器的物理基础 13
1.4.2传感器的选用 14
1.5传感器的标定与校准 16
1.6小结 17
习题 17
第2章 温度传感器 18
2.1温度测量概述 18
2.1.1温度测量 18
2.1.2温标 19
2.2热电偶传感器 19
2.2.1热电偶的工作原理 19
2.2.2热电偶的结构形式与热电偶材料 23
2.2.3热电偶的冷端补偿 27
2.2.4热电偶测温基本电路 28
2.3热电阻式传感器 29
2.3.1常用热电阻 29
2.3.2热电阻传感器的测量电路 30
2.3.3热敏电阻 31
2.3.4热敏电阻的应用 32
2.4集成温度传感器 35
2.4.1集成温度传感器的工作原理及特点 35
2.4.2常用集成温度传感器及其应用 36
2.4.3 PN结温度传感器及其应用 39
2.5其他温度传感器 40
2.5.1光纤温度传感器 40
2.5.2红外温度传感器 41
2.5.3铁氧体温度传感器 42
2.5.4石英谐振温度传感器 44
2.5.5红外线温度传感器 44
2.6综合应用技能实训 45
2.6.1电冰箱温度超标指示电路的制作 45
2.6.2基于热电偶的温控电路的制作 45
2.6.3设计一只0～100℃温度计 48
2.7小结 49
习题 49
第3章 力传感器 51
3.1弹性敏感元件 51
3.1.1弹性敏感元件的特性 51
3.1.2弹性敏感元件的分类 52
3.2应变式电阻传感器 54
3.2.1电阻应变片的结构及工作原理 54
3.2.2应变式电阻传感器使用注意事项 56
3.2.3应变式电阻荷重传感器及其应用 58
3.2.4应变式加速度传感器及其应用 60
3.3压阻式压力传感器 62
3.4压电式传感器 63
3.4.1石英晶体的压电效应 63
3.4.2压电陶瓷的压电效应 65
3.4.3压电材料 65
3.4.4压电式传感器的测量电路 66
3.4.5压电式传感器的应用 67
3.5电容式传感器 68
3.5.1电容式传感器的工作原理与结构 68
3.5.2电容式传感器的测量电路 70
3.5.3电容式传感器的应用 72
3.6电感式传感器 73
3.6.1自感式电感传感器 73
3.6.2差动变压器 76
3.6.3电感式传感器的应用 78
3.7转矩传感器 79
3.7.1转矩传感器的工作原理 79
3.7.2常用的转矩传感器 79
3.8综合应用技能实训 82
3.8.1电子秤的设计与制作 82
3.8.2料位测控系统的安装与调试 84
3.8.3读识由压力传感器构成的自动磅控制电路 86
3.9小结 89
习题 90
第4章 光电式传感器 92
4.1光电效应与光电器件 92
4.1.1光电效应 92
4.1.2光电器件 93
4.1.3光电器件的特性 97
4.1.4光电器件的应用 101
4.2红外线传感器 102
4.2.1概述 102
4.2.2热释电型红外线传感器 103
4.2.3红外探测器 105
4.3色彩传感器 108
4.3.1双结型色彩传感器 109
4.3.2非晶态集成色彩传感器 109
4.4 CCD图像传感器 110
4.5光纤传感器 112
4.5.1光纤传感元件 112
4.5.2常用的光纤传感器 113
4.6综合应用技能实训 114
4.6.1光电器件的检测 114
4.6.2红外感应灯的安装 117
4.7小结 119
习题 120
第5章 磁传感器 122
5.1霍尔传感器 122
5.1.1霍尔元件的工作原理及特性 122
5.1.2霍尔集成电路 124
5.1.3霍尔传感器的应用 125
5.2其他磁传感器 130
5.2.1磁敏电阻 130
5.2.2磁敏二极管 132
5.2.3磁敏晶体管 135
5.3综合应用技能实训 137
5.3.1用霍尔传感器制作一台高斯计 137
5.3.2电动自行车中的霍尔电子转把和闸把 138
5.3.3霍尔传感器在油气管道无损探伤中的应用 140
5.4小结 144
习题 144
第6章 位移传感器 146
6.1机械位移传感器 146
6.1.1电位器式位移传感器 146
6.1.2电容式位移传感器 147
6.1.3电感式位移传感器 148
6.1.4电涡流式位移传感器 148
6.2光栅位移传感器 149
6.2.1莫尔条纹 149
6.2.2光栅位移传感器的结构及工作原理 150
6.2.3光栅位移传感器的应用 151
6.3光电编码器 151
6.3.1增量式编码器 152
6.3.2绝对式光电编码器 152
6.3.3光电编码器的应用 154
6.4磁栅传感器 155
6.4.1磁栅传感器的组成及类型 155
6.4.2磁栅传感器的工作原理 157
6.4.3磁栅传感器的应用 159
6.5感应同步器 159
6.5.1感应同步器的结构和类型 160
6.5.2感应同步器的工作原理 160
6.5.3感应同步器在数控机床闭环系统中的应用 162
6.6接近传感器 163
6.6.1电容式接近传感器 163
6.6.2电感式接近传感器 163
6.6.3超声波式接近传感器 164
6.6.4热释电式接近传感器 164
6.7转速传感器 165
6.7.1磁电式转速传感器 165
6.7.2光电式转速传感器 165
6.8多普勒效应测速 166
6.8.1多普勒效应 166
6.8.2多普勒雷达测速 167
6.9液位及物位传感器 167
6.9.1压差式液位传感器 168
6.9.2超声物位传感器 169
6.10流量及流速传感器 170
6.10.1电磁式流量及流速传感器 170
6.10.2涡轮式流速传感器 172
6.11综合应用技能实训 173
6.11.1角度测量教具的制作 173
6.11.2电感式传感器在轴承滚柱直径分选中的应用 173
6.11.3电动小车上安装的接近传感器 177
6.12小结 180
习题 180
第7章 环境量检测传感器 182
7.1气体传感器与烟雾传感器 182
7.1.1半导体型气体传感器 183
7.1.2固体电解质式气体传感器 184
7.1.3接触燃烧式气体传感器 184
7.1.4电化学式气体传感器 184
7.1.5集成型气体传感器 185
7.1.6气体传感器的选择 185
7.1.7烟雾传感器 186
7.1.8气体传感器的应用 187
7.2湿度与水分传感器 189
7.2.1概述 189
7.2.2陶瓷型湿度传感器 190
7.2.3有机高分子型湿度传感器 191
7.2.4半导体型湿度传感器 192
7.2.5含水量检测 192
7.2.6湿度传感器的应用 193
7.3声敏传感器及超声波传感器 195
7.3.1声敏传感器 195
7.3.2超声波传感器 197
7.4综合应用技能实训 202
7.4.1火灾自动报警电路 202
7.4.2实用酒精检测报警器 203
7.4.3超声波倒车防撞报警电路 204
7.4.4光控、声控延时楼道照明灯电路及其安装 205
7.5小结 209
习题 209
第8章 新型传感器和安全防范技术 211
8.1生物传感器 211
8.1.1概述 211
8.1.2生物传感器的工作原理与结构 212
8.2机器人传感器 215
8.2.1机器人与传感器 215
8.2.2机器人传感器的分类 215
8.2.3触觉传感器 216
8.2.4接近觉传感器 217
8.2.5视觉传感器 218
8.2.6听觉、嗅觉、味觉及其他传感器 220
8.3微波传感器 222
8.3.1概述 222
8.3.2微波传感器及其分类 223
8.3.3微波传感器的优点及存在的问题 223
8.3.4微波传感器的应用 224
8.4安全防范技术 228
8.4.1入侵探测和防盗报警系统概述 228
8.4.2复合探测技术和防范报警系统 231
8.5小结 235
习题 235
第9章 传感器接口电路 237
9.1传感器输出信号的处理方法 237
9.1.1输出信号的特点 237
9.1.2输出信号的处理方法 237
9.2传感器检测电路 238
9.2.1检测电路的形式 238
9.2.2常用检测电路 239
9.2.3噪声的抑制 241
9.3传感器的非线性补偿技术 243
9.3.1非线性补偿环节特性的获取方法 243
9.3.2非线性补偿环节的实现方法 244
9.4传感器和微型计算机的连接 247
9.4.1传感器与微型计算机结合的重要性 247
9.4.2检测信号在输入微型计算机前的处理 247
9.4.3数据采集的概念 248
9.4.4模／数转换电路 250
9.5小结 253
习题 253
第10章 现代传感技术 254
10.1传感器新技术的发展 254
10.2无损检测诊断技术的新进展 255
10.2.1常用的无损检测方法 255
10.2.2无损检测诊断新技术 256
10.3虚拟仪器技术 258
10.3.1虚拟仪器简介 258
10.3.2自动温度采集系统的设计 262
10.4多传感器数据融合技术 263
10.4.1多传感器数据融合的优点 263
10.4.2数据融合的层次 263
10.4.3数据融合的过程 264
10.4.4多传感器数据融合中的传感器工作方式 264
10.5传感器网络技术 265
10.5.1传感器网络的产生与发展 265
10.5.2传感器网络的功能与特点 267
10.6小结 269
习题 270
附录 几种常用传感器的性能比较 271
参考文献 272