第1章 绪论 1
1.1 传感器概述 1
1.1.1 传感器的定义 1
1.1.2 传感器的分类 1
1.1.3 传感器的组成 2
1.1.4 传感器的基本特性 2
1.1.5 传感器的标定与校准 3
1.2 传感器网络概述 3
1.2.1 传感器网络的基本概念 3
1.2.2 传感器网络的体系结构 4
1.2.3 传感器网络的特点 6
1.3 物联网概述 7
1.3.1 物联网的基本概念 7
1.3.2 物联网发展的现状 7
1.3.3 物联网的基本框架 8
习题1 9
参考文献 9
第2章 电传感器 10
2.1 电阻式传感器 10
2.2 电容式传感器 13
2.2.1 电容式传感器的工作原理 14
2.2.2 电容式传感器的类型 14
2.2.3 电容式传感器的等效电路 14
2.2.4 电容式传感器的测量电路 15
2.2.5 电容式传感器的应用 19
2.3 电感式传感器 19
2.3.1 电感式传感器的原理 19
2.3.2 自感式传感器的原理与结构 20
2.3.3 差动变压器的工作原理 22
2.3.4 涡流式传感器 23
习题2 25
参考文献 25
第3章 力传感器 26
3.1 力传感器的工作原理 26
3.2 力传感器的分类 27
3.2.1 悬臂梁式力传感器 27
3.2.2 膜片式传感器 28
3.3 压电式传感器 29
3.3.1 压电效应与压电材料 30
3.3.2 压电式传感器的测量电路与等效电路 31
3.3.3 压电式传感器的应用 34
习题3 36
参考文献 37
第4章 磁传感器 38
4.1 磁传感器概述 38
4.1.1 磁传感器的基本原理 38
4.1.2 磁传感器的类型 39
4.2 磁阻传感器 39
4.2.1 磁阻传感器的基本原理 39
4.2.2 磁阻传感器的结构 40
4.2.3 磁阻传感路的温度补偿电路 40
4.2.4 磁阻传感器的应用举例 41
4.3 压磁传感器 42
4.3.1 压磁效应 43
4.3.2 压磁元件 43
4.3.3 压磁传感器的工作原理 43
4.3.4 压磁传感器的主要特性 44
4.3.5 压磁传感器的应用举例 45
4.4 磁电式传感器 46
4.4.1 磁电式传感器的工作原理 46
4.4.2 磁电式传感器测量电路 46
4.5 霍尔传感器 49
4.5.1 霍尔传感器工作原理 49
4.5.2 霍尔传感器分类 50
习题4 50
参考文献 50
第5章 热传感器 52
5.1 热电阻传感器 52
5.1.1 金属热电阻 52
5.1.2 热电阻的测量电路 53
5.1.3 半导体热敏电阻 54
5.2 热电偶传感器 54
5.2.1 热电效应 55
5.2.2 热电偶的基本定律 57
5.2.3 热电偶的冷度温度补偿 58
5.2.4 热电偶传感器的应用 60
5.3 热释电红外传感器 61
5.3.1 热释电红外传感器工作原理 61
5.3.2 热释电红外传感器的结构 62
5.3.3 热释电红外传感器的应用 63
习题5 63
参考文献 64
第6章 声传感器 65
6.1 声敏传感器 65
6.1.1 声敏传感器简述 65
6.1.2 声敏元件 66
6.1.3 声敏传感器应用 66
6.2 声电传感器 69
6.2.1 声电传感器工作原理 69
6.2.2 声电传感器应用举例 70
6.3 超声波传感器 71
6.3.1 超声波传感器的工作原理 71
6.3.2 超声波的基本特性 72
6.3.3 超声波传感器系统的构成 75
6.3.4 超声波传感器的性能指标 75
6.3.5 超声波传感器的应用举例 76
习题6 77
参考文献 77
第7章 光传感器 78
7.1 光电效应与光电元件 78
7.1.1 外光电效应及器件 78
7.1.2 内光电效应及器件 80
7.2 光电元件的基本应用电路 82
7.2.1 光敏二极管的基本应用电路 82
7.2.2 光敏三极管的基本应用电路 83
7.3 新型光电传感器 83
7.3.1 色彩传感器 83
7.3.2 红外传感器 85
7.4 光纤传感器 87
7.4.1 光纤传感器的定义 87
7.4.2 光纤传感器的分类与特点 87
习题7 90
参考文献 90
第8章 化学传感器 91
8.1 化学传感器的工作原理 91
8.2 化学传感器的分类 92
8.3 气体传感器 92
8.3.1 气体传感器的分类 93
8.3.2 气体传感器的应用 94
8.3.3 气体传感器的发展方向 95
8.4 湿敏传感器 96
8.4.1 湿度及其表示 96
8.4.2 湿敏传感器分类 97
8.4.3 湿度传感器特性 99
8.4.4 湿敏传感器的应用 100
8.5 离子敏传感器 101
8.5.1 MOS场效应管的结构与特性 101
8.5.2 离子敏传感器工作原理 102
8.5.3 离子敏传感器测量电路 102
8.5.4 离子敏传感器的应用 103
习题8 103
参考文献 104
第9章 生物传感器 105
9.1 生物传感器的基本概念及特点 105
9.1.1 生物传感器的原理 106
9.1.2 生物传感器的分类 106
9.1.3 生物传感器的应用 107
9.2 酶传感器 108
9.3 微生物传感器 109
9.4 免疫传感器 112
9.5 生物组织传感器 114
习题9 115
参考文献 115
第10章 智能传感器 116
10.1 智能传感器简介 116
10.1.1 智能传感器的定义 117
10.1.2 智能传感器的功能 117
10.1.3 智能传感器的特点 117
10.1.4 智能传感器的分类 119
10.2 智能传感器的体系结构及智能材料 119
10.2.1 智能传感器的体系结构 119
10.2.2 智能传感器的智能材料 121
10.3 智能传感器的实现技术 122
10.3.1 非集成化实现 122
10.3.2 集成化实现 123
10.3.3 混合实现 123
10.4 智能仿生感觉传感器 124
10.4.1 智能立体视觉传感器 124
10.4.2 视觉传感器的基本原理 125
10.4.3 视觉传感器的分类 126
10.5 智能声觉传感器 128
10.6 智能嗅觉传感器 130
10.6.1 仿生嗅觉系统 130
10.6.2 智能嗅觉传感器原理 131
习题10 131
参考文献 132
第11章 传感器设计——土壤湿度传感器 133
11.1 定义和作用 133
11.2 土壤水分检测的发展历程 133
11.3 土壤水分测量方法 134
11.3.1 烘干法 134
11.3.2 张力计法 135
11.3.3 介电法 135
11.3.4 时域反射法 135
11.3.5 频域分解法 136
11.3.6 基于驻波率原理法 137
11.3.7 中子法 137
11.3.8 近红外线法 137
11.4 土壤湿度传感器的种类 138
11.4.1 电容型土壤湿度传感器 138
11.4.2 电阻型土壤湿度传感器 139
11.4.3 离子型土壤湿度传感器 140
11.4.4 三种土壤湿度传感器的分析比较 141
11.5 电阻型土壤湿度传感器的设计实例 142
11.5.1 设计思路 142
11.5.2 结构设计 142
11.5.3 变送电路设计 142
11.5.4 传感器的标定 143
习题11 145
参考文献 145
第12章 传感器设计——热导式流量开关 146
12.1 概述 146
12.2 原理简介及电路设计 146
12.2.1 热分布式工作原理 146
12.2.2 金氏定律侵入式工作原理 147
12.2.3 恒功率法 148
12.2.4 恒温差法 149
12.3 热导式流量开关主要应用 151
习题12 151
参考文献 151
第13章 无线传感器网络的关键技术 152
13.1 无线传感器网络概述 152
13.1.1 传感器网络体系结构 152
13.1.2 无线传感器网络协议结构 154
13.1.3 无线传感器网络特点 156
13.1.4 无线传感器网络的通信与组网技术 157
13.2 传感器网络的关键技术 168
13.2.1 网络拓扑控制 168
13.2.2 数据融合 169
13.2.3 定位技术 169
13.2.4 能量管理 169
13.2.5 数据管理技术 170
13.2.6 网络安全技术 171
13.2.7 时间同步技术 171
13.2.8 网络通信协议及功率控制 171
习题13 172
参考文献 172
第14章 物联网技术及应用 173
14.1 物联网的概述 173
14.2 物联网基础构架 174
14.2.1 传感网与物联网 176
14.2.2 物联网与互联网 176
14.3 物联网的支撑技术 176
14.3.1 传感器技术 176
14.3.2 RFID技术 177
14.3.3 EPC技术 178
14.3.4 ZigBee技术 180
14.4 基于RFID和传感技术的冷链物流环境监测系统设计 182
14.4.1 研究目的 182
14.4.2 设计目标 182
14.4.3 研究内容 182
14.4.4 系统总体架构 183
14.4.5 远程检测中心设计 187
14.5 基于物联网技术的设施农业应用系统设计 188
14.5.1 设计目的 188
14.5.2 研究内容 189
14.5.3 设计方案 189
14.5.4 远程检测中心系统 191
14.6 物联网的产品质量追溯信息平台设计 192
14.6.1 设计目的 192
14.6.2 研究内容 193
14.6.3 设计方案 193
14.6.4 RFID技术在茶叶物流追溯系统中的设计 196
14.6.5 监控终端设计 198
14.7 基于传感技术和传感网络的种畜管理平台设计 200
14.7.1 研究目标 200
14.7.2 研究内容 201
14.7.3 溯源数据结构设计 201
14.7.4 管理系统平台设计 204
参考文献 206