第1章 传感器的基本知识 1
1.1 传感器的定义与作用 1
1.1.1 传感器的定义 1
1.1.2 传感器的作用和应用领域 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 传感器的基本特性 4
1.3.1 传感器的静态特性 4
1.3.2 传感器的动态特性 6
1.4 传感器的测量误差与准确度 6
1.4.1 误差的类型 7
1.4.2 误差的表示方法 7
1.4.3 准确度 8
1.5 传感器中的弹性敏感元件 8
1.5.1 应力与应变的概念 8
1.5.2 弹性敏感元件的特性 9
1.5.3 弹性敏感元件的材料 10
1.5.4 弹性敏感元件的类型 10
思考与练习 12
第2章 线性位移传感器及应用 13
2.1 电阻式传感器 13
2.1.1 应变式传感器 13
2.1.2 电位器式传感器 16
2.2 电容式传感器 17
2.2.1 电容式传感器的类型 17
2.2.2 电容式传感器的转换电路 18
2.2.3 电容式位移传感器的实用结构 19
2.3 电感式传感器 20
2.3.1 自感式传感器 20
2.3.2 差动变压器 21
2.4 电涡流式传感器 23
2.4.1 电涡流式传感器的工作原理 24
2.4.2 电涡流式传感器的结构 24
2.4.3 电涡流式传感器的转换电路 24
2.4.4 电涡流式传感器使用注意事项 25
2.4.5 电涡流式传感器测位移 25
2.5 压电式传感器 26
2.5.1 压电材料与压电效应 26
2.5.2 电荷放大器 29
2.6 超声波传感器 30
2.6.1 超声波的传输特性 30
2.6.2 超声波换能器 31
2.7 磁敏传感器 32
2.7.1 霍尔式传感器 33
2.7.2 集成磁敏电阻传感器 36
2.8 光电式传感器 37
2.8.1 光的知识 37
2.8.2 光电效应 38
2.8.3 光电元件 38
2.8.4 光电传感器的类型 49
2.9 光纤与激光传感器 51
2.9.1 光纤传感器 51
2.9.2 激光传感器 54
2.10 频率式传感器 56
2.11 智能式传感器 57
2.11.1 智能式传感器的特点 58
2.11.2 智能式传感器的构成 58
思考与练习 58
第3章 位移传感器在制造业中的应用 60
3.1 角编码器及应用 60
3.1.1 角编码器的原理与结构 60
3.1.2 角编码器的应用与注意事项 62
3.2 感应同步器及应用 63
3.2.1 感应同步器的结构和种类 64
3.2.2 感应同步器数显表及其应用 65
3.2.3 感应同步器在镗床上的应用 66
3.3 光栅传感器及应用 66
3.3.1 光栅的类型与结构 66
3.3.2 莫尔条纹的形成原理和特点 67
3.3.3 直线光栅在机床上的安装与调整 69
3.4 磁栅传感器及应用 71
3.4.1 磁栅传感器的类型 71
3.4.2 磁栅传感器的原理 72
3.4.3 磁栅传感器的结构 73
3.4.4 磁栅传感器的组装 73
3.5 容栅传感器 74
3.5.1 容栅传感器的结构及工作原理 75
3.5.2 容栅传感器的测量电路 76
3.5.3 容栅传感器的特点 76
3.6 球同步器 76
3.6.1 球同步器的特点 76
3.6.2 球同步器的外形和结构 77
3.6.3 球同步器的基本工作原理 78
3.7 数显表与数显量具 79
3.7.1 数显表 79
3.7.2 数显量具 82
3.8 接近传感器及应用 84
3.8.1 接近传感器的类型与选择 84
3.8.2 接近传感器 87
3.9 传感器在MPS系统中的应用 91
3.9.1 工作站1中使用的来料检测传感器 91
3.9.2 工作站2中使用的材料检测传感器 92
3.9.3 工作站3中使用的多种传感器 92
3.9.4 工作站4中使用的位置传感器 93
3.9.5 工作站5中使用的光断续器 93
3.10 传感器在无损检测中的应用 94
3.10.1 超声波检测 94
3.10.2 红外无损检测技术 95
思考与练习 95
第4章 力与运动学量传感器及应用 97
4.1 测力与称重 97
4.1.1 测力传感器及应用 97
4.1.2 扭矩测量 98
4.1.3 电子皮带秤 100
4.1.4 电子计价秤 101
4.1.5 数显电子秤的制作 103
4.2 运动学量传感器及应用 104
4.2.1 振动的测量 104
4.2.2 加速度传感器与刀具磨损监测 105
4.2.3 多普勒效应测量线速度 109
4.2.4 转速测量方法 110
思考与练习 111
第5章 压力、流量和物位传感器及应用 112
5.1 压力传感器及应用 112
5.1.1 压力的基本概念及单位 112
5.1.2 压力传感器及其类别 113
5.1.3 集成压力传感器的应用电路 119
5.1.4 压力计的选择和使用 120
5.2 流量传感器及应用 122
5.2.1 流量及其测量方法 122
5.2.2 几种速度式流量传感器 123
5.2.3 流量测量仪表的选用 129
5.3 物位传感器及应用 130
5.3.1 物位测量概述 130
5.3.2 静压式液位计 131
5.3.3 超声波物位传感器及应用 133
5.3.4 微波物位传感器及应用 136
思考与练习 138
第6章 温度传感器及应用 139
6.1 温度与温标 139
6.2 热电偶及应用 140
6.2.1 热电偶 140
6.2.2 热电偶的使用 141
6.2.3 热电偶的基本放大电路 143
6.3 电阻式温度传感器及应用 144
6.3.1 热电阻温度传感器及应用 144
6.3.2 热敏电阻温度传感器及应用 146
6.4 PN结和集成温度传感器及应用 150
6.4.1 PN结温度传感器及其应用电路 150
6.4.2 集成温度传感器 151
6.4.3 集成温度传感器应用电路 153
6.5 光电温度计 155
6.5.1 光电高温计 155
6.5.2 红外测温仪 156
6.5.3 光纤温度传感器 157
思考与练习 158
第7章 气体与湿度传感器及应用 159
7.1 气体传感器及应用 159
7.1.1 可检测气体的种类与性质 159
7.1.2 气体传感器 160
7.1.3 气体检测电路 163
7.1.4 气体成分分析 165
7.1.5 部分半导体气敏元件的特性 167
7.2 湿度传感器及应用 168
7.2.1 湿度的概念和检测方法 169
7.2.2 湿度传感器 169
7.2.3 湿度传感器的应用 174
7.2.4 湿度检测与控制电路实例 175
思考与练习 176
第8章 传感器在汽车中的应用 177
8.1 汽车用传感器的特点 177
8.2 温度传感器的应用 178
8.2.1 热敏电阻式温度传感器的结构与检修 178
8.2.2 其他类型的温度传感器的结构与检修 180
8.3 压力与流量传感器的应用 182
8.3.1 压力传感器的应用 182
8.3.2 流量传感器的应用 185
8.4 气体传感器的应用 189
8.4.1 氧传感器的结构与检修 189
8.4.2 稀薄混合气传感器 190
8.4.3 宽域空燃比传感器 190
8.4.4 烟尘浓度传感器 190
8.5 速度传感器的应用 191
8.5.1 转速传感器的结构与检修 191
8.5.2 车速传感器 192
8.5.3 角速度传感器 193
8.6 加速度和振动传感器的应用 194
8.6.1 爆震传感器 194
8.6.2 碰撞传感器 195
8.7 位置传感器的应用 197
8.7.1 节气门位置传感器 197
8.7.2 车高与转向传感器 199
8.7.3 液位传感器 200
8.7.4 霍尔式座椅位置传感器 201
8.7.5 方位传感器 202
8.7.6 曲轴和凸轮轴位置传感器 202
8.8 传感器在汽车中的其他应用 207
思考与练习 209
第9章 传感器在家用电器及安全防范中的应用 210
9.1 传感器在家用电器中的应用 210
9.1.1 传感器在电冰箱与空调中的应用 210
9.1.2 传感器在厨具中的应用 212
9.1.3 传感器在洗涤及卫生电器中的应用 213
9.1.4 家用电器中常用的部分国产热敏电阻 216
9.2 传感器在防盗报警系统中的应用 217
9.2.1 入侵探测和防盗报警系统概述 217
9.2.2 红外入侵探测器 219
9.2.3 超声波入侵探测器 222
9.2.4 微波入侵探测器 224
9.2.5 复合探测技术和防范报警系统 225
9.3 传感器在火灾探测报警中的应用 227
9.3.1 火灾的信息检测 228
9.3.2 火灾探测器 228
9.3.3 火灾探测器的安装 232
9.4 遥控与防盗装置的制作 233
9.4.1 微波多普勒效应防盗报警器的制作 233
9.4.2 超声波汽车倒车防撞电路的制作 235
思考与练习 236
第10章 传感器与微机的接口和抗干扰技术 237
10.1 传感器信号的预处理电路 237
10.1.1 开／关式传感器信号的预处理 237
10.1.2 模拟脉冲式传感器信号的预处理 238
10.1.3 模拟连续式传感器信号的预处理 239
10.1.4 模拟频率式传感器信号的预处理 239
10.1.5 数字式传感器信号的预处理 240
10.1.6 相敏检波电路 240
10.2 传感器的信号放大电路 241
10.2.1 测量放大器 242
10.2.2 集成仪表放大电路介绍 243
10.3 传感器的补偿与标度变换 243
10.3.1 传感器的温度补偿 243
10.3.2 传感器的非线性补偿 246
10.3.3 传感器的标度变换 252
10.4 数据采集 253
10.4.1 数据采集系统的概念 253
10.4.2 A/D转换器 255
10.4.3 其他数据采集部件 256
10.5 抗干扰技术 257
10.5.1 干扰的来源及形式 257
10.5.2 干扰的抑制技术 261
思考与练习 265
第11章 显示与调节仪表 267
11.1 模拟式仪表 267
11.1.1 动圈式指示与调节仪表 267
11.1.2 自动平衡显示仪表 270
11.1.3 电动单元组合仪表 272
11.2 数字式仪表 274
11.2.1 数字式显示调节仪表的分类与组成 274
11.2.2 数字面板表 275
11.2.3 数字显示调节仪表的使用 276
思考与练习 280
附录 281
附录A 几种常用传感器性能比较表 281
附录B S、K型热电偶分度表 282
附录C 热电阻分度表 283
参考文献 285