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第一章 传感器的基本概念1

第一节 传感器的定义与组成1

第二节 传感器的分类2

一、按工作机理分类3

二、按被测量分类3

三、按敏感材料分类6

四、按能量的关系分类6

五、其他分类法6

第三节 传感器的技术特点6

一、内容范围广且离散6

二、知识密集程度甚高、边缘学科色彩极浓6

三、技术复杂、工艺要求高7

四、功能优、性能好7

五、品种繁多、应用广泛7

第四节 传感器的数学模型概述7

一、静态模型7

二、动态模型8

第五节 传感器的基本特性9

一、静态特性10

二、动态特性12

习题与思考题16

第二章 电阻式传感器17

第一节 电位器式电阻传感器17

一、线绕式电位器传感器17

二、非线绕式电位器20

第二节 应变式电阻传感器21

一、应变效应21

二、电阻应变片种类、结构和工作原理22

三、电阻应变片的测量电路25

第三节 电阻式传感器应用举例31

一、电阻应变仪31

二、电阻应变片在轧制力检测中的应用33

三、应变传感器在衡器中的应用34

四、应变传感器对加速度的测量36

习题与思考题37

第三章 电容式传感器38

第一节 电容式传感器的工作原理和结构38

一、基本工作原理38

二、变极距型电容式传感器38

三、变极板面积型电容式传感器40

四、变介质型电容式传感器41

五、电容式位移传感器的结构形式41

六、电容式传感器的输出特性42

第二节 电容式传感器的等效电路44

第三节 电容式传感器的测量电路45

一、调频电路45

二、谐振电路46

三、运算放大器式电路47

四、二极管双T形交流电桥48

五、脉冲宽度调制电路48

六、电桥电路50

第四节 电容式传感器应用举例51

一、电容传感器在板材轧制装置中的应用——电容式测厚仪51

二、电容传感器在真空注油机溢油自动控制中的应用53

三、电容式压力传感器55

四、高分子电容式湿度变送器55

五、石英挠性伺服加速度计56

习题与思考题57

第四章 电感式传感器58

第一节 变磁阻式传感器58

一、结构和工作原理58

二、等效电路59

三、变气隙式电感传感器输出特性60

四、差动自感传感器61

第二节 互感式传感器64

一、结构与工作原理64

二、等效电路65

三、测量电路66

第三节 电涡流式传感器69

一、基本原理69

二、等效电路70

三、测量电路71

第四节 电感式传感器应用举例72

一、差动式自感测厚仪72

二、涡流式传感器应用举例73

习题与思考题75

第五章 热电式传感器76

第一节 热电偶76

一、热电效应76

二、热电偶基本定律78

三、热电偶结构和种类80

四、热电偶实用测量电路82

五、热电偶冷端补偿方式85

第二节 热电阻86

一、常用的几种热电阻86

二、热电阻的测量电路与应用举例90

第三节 半导体温度传感器92

一、热敏电阻92

二、PN结温度传感器96

第四节 热电式温度传感器应用举例101

一、温敏二极管的温度调节器101

二、温敏晶体管的温差检测电路101

三、集成温度传感器的典型应用102

四、基于热电偶的多功能高精度钢水测温仪106

习题与思考题109

第六章 压电式与压磁式传感器110

第一节 压电式传感器110

一、电压效应与压电材料110

二、石英晶体的压电特性111

三、压电陶瓷的压电现象113

四、压电传感器等效电路和测量电路114

五、压电传感器应用举例119

第二节 压磁式传感器124

一、压磁效应124

二、压磁元件工作原理及其结构125

三、压磁式传感器的结构及其工作原理126

四、压磁式传感器的测量电路举例128

习题与思考题130

第七章 光电式与光导式传感器131

第一节 光电效应与光电器件131

一、外光电效应131

二、内光电效应132

三、外光电效应器件——光电管和光电倍增管133

四、内光电效应器件——光敏电阻、光电池和光敏二极管与光敏三极管137

第二节 固态图像传感器145

一、CCD的单元结构和基本原理145

二、线型CCD图像传感器基本结构146

三、面型CCD图像传感器基本结构147

四、新型高清晰度图像传感器简介148

五、典型线型图像传感器的结构、原理及其驱动电路149

六、典型面型图像传感器的结构、原理及其驱动时序154

第三节 光导式（光纤）传感器159

一、光纤结构159

二、光纤的传光原理159

三、光纤分类161

四、光纤传感器基本工作原理及类型162

五、光纤传感器的调制器原理165

第四节 光电式与光纤传感器应用举例172

一、烟尘浊度监测仪172

二、光电转速传感器173

三、光电池应用174

四、CCD应用举例——CCD特异细胞自动显微系统178

五、光纤传感器应用举例183

习题与思考题188

附表7-1光电管参数190

附表7-2光电倍增管参数190

附表7-3光敏电阻参数191

附表7-4 2CR型硅光电池参数192

附表7-5 2CU型硅光敏二极管参数192

附表7-6几种硅PIN光电二极管的特性参数193

附表7-7 3DU型硅光敏三极管参数194

第八章 磁电式传感器195

第一节 霍尔传感器195

一、霍尔效应和霍尔元件的工作原理195

二、霍尔元件的主要技术参数198

三、霍尔元件连接方式和输出电路199

四、霍尔元件的测量误差和补偿方法201

第二节 磁敏电阻器204

一、磁阻效应204

二、磁敏电阻的结构204

第三节 磁敏二极管和磁敏三极管205

一、磁敏二极管的结构和工作原理206

二、磁敏三极管的结构和工作原理209

第四节 磁敏式传感器应用举例212

一、霍尔位移传感器212

二、汽车霍尔点火器212

三、磁敏二极管漏磁探伤仪213

四、磁敏三极管电位器214

五、锑化铟 （InSb）磁阻传感器在磁性油墨鉴伪点钞机中的应用214

习题与思考题216

第九章 气、湿敏传感器217

第一节 半导体气敏传感器217

一、电阻型半导体气敏材料的导电机理217

二、电阻型半导体气敏传感器的结构218

三、气敏器件的基本特性220

四、非电阻型半导体气敏器件221

第二节 湿敏传感器223

一、水分子亲和力型湿敏元件223

二、非水分子亲和力型湿敏传感器228

第三节气、湿敏传感器应用举例228

一、基于SnO2气敏传感器的自动吸排油烟机229

二、便携式缺氧监视器230

三、SMC-2型湿度传感器及其测量电路231

四、自动去湿器232

习题与思考题233

第十章 辐射式传感器234

第一节 红外辐射传感器234

一、红外辐射的基本特点234

二、红外辐射的基本定律235

三、红外探测器（传感器）237

第二节 超声波传感器239

一、超声波的基本特性239

二、超声波传感器243

第三节 核辐射传感器244

一、核辐射源——放射性同位素244

二、核辐射的物理特性245

三、核辐射传感器246

第四节 激光探测器（传感器）248

一、激光产生的机理248

二、激光的特性249

三、激光器及其特性249

第五节 辐射式传感器应用举例250

一、红外气体分析仪250

二、红外无损探伤仪251

三、超声波测量厚度——脉冲反射式超声测厚仪252

四、超声波诊断仪254

五、核辐射流量计256

六、核辐射测厚仪257

七、激光探测器的应用257

习题与思考题259

第十一章 数字式传感器260

第一节 栅式数字传感器260

一、栅式数字传感器的分类260

二、栅式传感器的结构和工作原理261

三、栅式传感器的测量电路264

第二节 编码器267

一、接触式编码器268

二、光电式编码器270

三、电磁式编码器272

四、脉冲盘式数字传感器272

第三节 频率式数字传感器273

一、RC振荡器式频率传感器274

二、弹性体频率式传感器274

三、频率式传感器的基本测量电路276

第四节 感应同步器277

一、感应同步器的类型278

二、感应同步器的结构278

三、感应同步器的工作原理279

第五节 数字式传感器应用举例280

一、光电增量编码器在电脑绣花机中的应用280

二、转速测量282

三、压控振荡式频率传感器在测温上的应用282

习题与思考题283

第十二章 生物分子传感器①284

第一节 生物分子传感器的基本结构与工作原理284

一、生物分子传感器的定义284

二、生物传感器基本结构284

三、生物传感器的工作原理及类型285

第二节 酶传感器及其应用287

一、酶传感器的结构288

二、酶传感器的分类288

三、酶传感器的响应机理289

四、酶传感器应用实例291

第三节 微生物传感器及其应用293

一、微生物的固定化技术293

二、微生物传感器的结构与分类294

三、微生物传感器的基本工作原理296

四、微生物传感器的应用实例297

第四节 免疫传感器及其应用300

一、免疫传感器的结构300

二、免疫传感器的分类和测定原理303

三、免疫传感器应用实例306

第五节 生物电子学传感器及其应用307

一、酶场效应晶体管的结构与工作原理308

二、免疫场效应晶体管的结构与工作原理309

习题与思考题310

第十三章 智能传感器311

第一节 智能传感器的概念和特点311

一、智能传感器的概念311

二、智能传感器的特点312

第二节 智能传感器的实现途径312

第三节 集成化的智能传感器315

一、集成智能传感器的概念与分类315

二、集成智能传感器举例316

第四节 微机械加工型的智能传感器322

一、微机械加工的重要技术322

二、典型微机械加工的传感器举例325

第五节 仿生传感器330

一、仿生传感器的主要类型及其作用331

二、视觉传感器331

三、听觉传感器334

四、接触觉传感器335

五、压觉传感器336

六、接近觉传感器338

七、力觉传感器339

八、滑觉传感器339

第六节 智能传感器今后的发展方向340

习题与思考题342

第十四章 正确使用传感器的一些技术问题344

第一节 传感器的匹配技术344

一、变压器匹配344

二、高输入阻抗放大器344

三、电荷放大器346

第二节 传感器非线性处理方法346

一、硬件线性化处理方法347

二、软件线性方法348

第三节 抗干扰的处理方法354

一、从元器件方面来采取措施355

二、电源的去耦处理356

三、印刷电路板的正确布局是去干扰的一种有效方法357

第四节 传感器的正确选用原则357

一、与测量条件有关的因素358

二、与传感器有关的技术指标358

三、与使用环境条件有关的因素358

四、与购买和维修有关的因素358

习题与思考题359

附录 参考实验内容360

参考文献361