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第1章 传感器技术基础1

1.1 传感器的初步认识1

1.2 传感器的定义、组成及分类1

1.2.1 传感器的定义1

1.2.2 传感器的组成2

1.2.3 传感器的分类2

1.3 传感器的应用领域3

1.4 传感器的发展趋势3

1.4.1 传感器需求的新动向3

1.4.2 传感器技术的发展趋势4

1.5 传感器的命名和代号4

1.5.1 传感器的命名4

1.5.2 传感器的代号5

1.6 传感器的特性7

1.6.1 传感器的静态特性7

1.6.2 传感器的动态特性9

1.6.3 改善传感器性能的技术途径9

1.7 传感器的标定10

1.7.1 传感器的静态标定11

1.7.2 传感器的动态标定11

习题12

第2章 电阻式传感器13

2.1 电阻应变式传感器13

2.1.1 电阻应变片的结构和材料13

2.1.2 电阻应变片的工作原理14

2.1.3 电阻应变片的工作特性及参数15

2.1.4 电阻应变片的测量转换电路16

2.1.5 电阻应变片的温度误差及其补偿方法19

2.1.6 电阻应变片的应用20

2.2 压阻式传感器23

2.2.1 基本工作原理23

2.2.2 类型与特点23

2.2.3 压阻式传感器的应用23

2.3 热电阻传感器24

2.3.1 热电阻24

2.3.2 热敏电阻27

2.4 电位器式传感器28

2.4.1 电位器的概念和分类28

2.4.2 电位器的空载特性29

2.4.3 电位器的负载特性29

2.5 电阻式传感器的应用实例30

2.5.1 应变式力传感器在乳粉包装称重系统中的应用30

2.5.2 热电阻在干式变压器温度控制仪中的应用31

2.5.3 电位器式传感器在电动阀门控制器中的应用31

习题32

第3章 电容式传感器33

3.1 电容式传感器的工作原理33

3.1.1 变面积式电容传感器33

3.1.2 变间隙式电容传感器35

3.1.3 变介电常数式电容传感器35

3.2 电容式传感器的测量电路37

3.2.1 电容式传感器的等效电路37

3.2.2 电容式传感器的测量电路38

3.3 电容式传感器的误差分析43

3.3.1 边缘效应的影响43

3.3.2 寄生电容的影响43

3.3.3 外界干扰的影响44

3.4 电容式传感器的应用45

3.4.1 电容式差压传感器45

3.4.2 电容式加速度传感器45

3.4.3 电容式位移传感器46

3.4.4 电容式测厚传感器46

3.4.5 电容式指纹传感器47

习题48

第4章 电感式传感器49

4.1 自感式电感传感器49

4.1.1 变隙式传感器49

4.1.2 变面积式电感传感器51

4.1.3 螺管式电感传感器52

4.1.4 差动式电感传感器52

4.1.5 电感式传感器的测量电路53

4.2 互感式电感传感器55

4.2.1 变隙式差动变压器55

4.2.2 螺管式差动变压器57

4.3 电涡流式传感器61

4.3.1 工作原理62

4.3.2 测量电路63

4.3.3 电涡流式传感器的应用65

习题66

第5章 超声波传感器67

5.1 超声检测的物理基础67

5.1.1 超声波的反射和折射67

5.1.2 超声波的波型及其转换67

5.1.3 声波的衰减68

5.2 超声波探头68

5.3 超声波检测技术的应用69

5.3.1 超声波测厚度69

5.3.2 超声波测液位69

5.3.3 超声波测流量70

习题72

第6章 磁电式传感器73

6.1 磁电感应式传感器73

6.1.1 磁电感应式传感器工作原理和结构73

6.1.2 磁电式传感器的应用75

6.2 霍尔元件78

6.2.1 霍尔元件的工作原理78

6.2.2 霍尔元件的主要参数81

6.2.3 霍尔元件的误差及其补偿81

6.2.4 霍尔元件的应用84

6.3 感应同步器85

6.3.1 结构和工作原理86

6.3.2 感应同步器的信号处理86

6.4 磁电式传感器的应用实例88

6.4.1 AD22151型线性输出的集成磁场传感器88

6.4.2 ACS750型集成电流传感器89

习题91

第7章 电势型传感器92

7.1 热电偶92

7.1.1 热电偶的工作原理92

7.1.3 常用热电偶94

7.1.4 热电偶测温及参考端温度补偿95

7.2 光电池97

7.2.1 硒光电池97

7.2.2 硅光电池98

7.3 压电石英晶体和压电陶瓷100

7.3.1 石英晶体的压电效应101

7.3.2 压电陶瓷的压电效应102

7.3.3 压电元件的等效电路102

7.3.4 电荷放大器103

7.4 电势型传感器的应用实例104

7.4.1 K型热电偶数字温度仪104

7.4.2 压电式加速度传感器105

7.4.3 压电式压力传感器105

习题105

第8章 光电式传感器107

8.1 光电效应与光电器件107

8.1.1 外光电效应107

8.1.2 内光电效应108

8.1.3 光电管的特性110

8.1.4 光电倍增管的特性111

8.1.5 光敏电阻的特性112

8.1.6 光敏二极管的特性113

8.1.7 光敏三极管的特性115

8.2 计量光栅116

8.2.1 莫尔条纹原理116

8.2.2 光栅传感器的结构和工作原理118

8.2.3 光栅传感器的应用120

8.3 光纤传感器121

8.3.1 光纤传感器元件121

8.3.2 常用光纤传感器123

8.4 红外线传感器126

8.4.1 概述126

8.4.2 热释电型红外传感器128

8.5 激光传感器129

8.5.1 激光的产生及特点129

8.5.2 常用的激光器130

8.5.3 激光检测技术的应用130

8.6 光电式传感器及其应用实例132

8.6.1 光电传感器的类型132

8.6.2 光电开关133

8.6.3 光电式传感器应用实例134

习题137

第9章 其他传感器简介139

9.1 气体传感器139

9.1.1 气体传感器的分类139

9.1.2 半导体气体传感器139

9.2 湿度传感器140

9.2.1 湿度传感器的分类140

9.2.2 水分子亲和力型湿度传感器140

9.2.3 非水分子亲和力型湿度传感器141

9.3 微波传感器142

9.3.1 微波的基本知识142

9.3.2 微波传感器的结构和工作原理142

9.3.3 微波传感器的分类142

9.3.4 微波传感器的应用143

9.4 图像传感器145

9.4.1 感光原理145

9.4.2 转移原理146

9.5 生物传感器147

9.5.1 生物传感器的工作原理147

9.5.2 生物传感器的分类148

9.5.3 生物传感器的特点148

9.5.4 酶传感器148

9.5.5 微生物传感器148

9.5.6 免疫传感器149

9.6 机器人传感器149

9.6.1 内部传感器149

9.6.2 外部传感器152

习题155

第10章 传感器接口电路156

10.1 传感器输出信号的特点和处理方法156

10.1.1 输出信号的特点156

10.1.2 输出信号的处理方法156

10.2 传感器信号检测电路157

10.2.1 检测电路的形式157

10.2.2 常用电路157

10.3 传感器与微型计算机的连接163

10.3.1 传感器与微型计算机结合的重要性163

10.3.2 检测信号在输入微型计算机前的处理164

10.3.3 模数转换电路164

10.3.4 电压一频率转换电路167

10.4 传感器接口电路应用实例168

习题169

第11章 传感器实验指导171

实验一 金属应变片：单臂、半桥、全桥功能比较172

实验二 差动变压器的特性及应用173

实验三 差动螺线管电感式传感器的特性176

实验四 差动变面积式电容传感器的特性177

实验五 压电加速度传感器的特性及应用178

实验六 磁电式传感器的特性179

实验七 霍尔式传感器的特性179

实验八 热敏电阻的温度特性180

实验九 光纤位移传感器的特性及应用181

参考文献183