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目录1

1 传感器与测量系统1

1.1 基本概念1

1.1.1 测量系统1

1.1.2 传感器3

1.1.3 信号调理5

1.1.4 接口与数域6

1.2 传感器的分类8

1.3 传感器的基本特性10

1.3.1 传感器的误差11

1.3.2 静态特性12

1.3.3 动态特性19

1.3.4 其他特性23

1.4 传感器的标定与数据处理28

1.4.1 静态标定中的多项式拟合29

1.4.2 传感器标定实验的设计33

1.5 传感器与测量系统专业知识的学习与应用36

1.5.1 传感器的发展状况36

1.5.2 文献阅读与实验设计38

1.5.3 传感器的研究与应用47

2 传感器的材料及加工工艺51

2.1 传感器使用的材料51

2.1.1 材料的基本物理知识52

2.1.2 导体、半导体和电介质55

2.1.3 敏感陶瓷材料59

2.1.4 高分子敏感材料67

2.1.5 磁性材料75

2.2 传感器的加工工艺77

2.2.1 结构型传感器的加工工艺78

2.2.2 厚膜工艺82

2.2.3 薄膜工艺85

2.3 微机械加工工艺90

2.3.1 微传感器与微机电系统90

2.3.2 MEMS所用材料93

2.3.3 微加工工艺94

2.3.4 三维结构的微加工工艺97

3 电阻式传感器100

3.1 机械量传感器100

3.1.1 电位器式传感器101

3.1.2 应变计108

3.2 磁敏及光敏电阻110

3.2.1 磁电阻效应及磁敏电阻110

3.2.2 磁敏电阻的应用113

3.2.3 光敏电阻116

3.3 湿度及气体传感器121

3.3.1 湿度传感器121

3.3.2 气体传感器124

3.4 液体电导率传感器127

3.5.1 电阻测量基础129

3.5 电阻式传感器的检测电路129

3.5.2 分压器法132

3.5.3 惠斯登电桥134

4 电感式传感器140

4.1 变磁阻式传感器140

4.2 互感式传感器145

4.3 电涡流传感器150

4.3.1 电涡流检测原理151

4.3.2 电涡流位移传感器155

4.3.3 电涡流无损检测传感器167

4.3.4 几种新型电涡流传感器介绍175

5 电容式传感器179

5.1 电容检测原理179

5.1.1 电容及其计算180

5.1.2 多电极间的电容182

5.1.3 电容式传感器基础188

5.1.4 电容式传感器的相关技术及应用194

5.2 电容式接近觉传感器197

5.2.1 电容式接近觉传感器基础197

5.2.2 同面散射场式电容传感器202

5.2.3 叉指电极式电容传感器206

5.3 基于MEMS的微型电容式传感器208

5.3.1 加速度传感器209

5.3.2 压力传感器213

5.4 电容式传感器检测电路216

5.4.1 振荡器式检测电路218

5.4.2 谐振式检测电路220

5.4.3 充放电式检测电路221

5.4.4 AC桥式检测电路223

6.1.1 压电效应与压电材料229

6.1 电荷型压电传感器229

6 压电传感器229

6.1.2 典型应用234

6.1.3 检测电路239

6.2 压电谐振式传感器242

6.2.1 石英晶体与压电谐振式传感器243

6.2.2 石英谐振式传感器的典型应用245

6.2.3 石英晶体微天平251

6.3 声表面波传感器258

6.3.1 延迟线型声表面波传感器258

6.3.2 谐振器型声表面波传感器266

6.3.3 无源无线声表面波传感器269

7 化学量传感器277

7.1 电化学原理简介278

7.1.1 电极电位279

7.1.2 电极过程284

7.1.3 电化学分析方法290

7.2 离子选择电极297

7.2.1 离子选择电极原理298

7.2.2 几种离子选择电极300

7.2.3 参比电极303

7.2.4 ISE测量中的问题304

7.3 气体传感器308

7.3.1 气体的检测与气体传感器309

7.3.2 电化学气体传感器314

7.4 生物传感器316

7.4.1 生物传感器概况317

7.4.2 电化学生物传感器320

7.4.3 DNA传感器与生物芯片326

8.1 光探测器333

8 光学传感器333

8.1.1 光敏二极管334

8.1.2 光电倍增管340

8.1.3 光电晶体管342

8.1.4 热释电红外传感器343

8.2 CCD与CMOS图像传感器347

8.2.1 CCD的工作原理347

8.2.2 CCD传感器的形式与结构349

8.2.3 CMOS图像传感器353

8.3 光纤传感器358

8.3.1 光纤的基础知识359

8.3.2 光纤传感器361

8.4 表面等离子体谐振检测技术366

8.4.1 SPR原理简介366

8.4.2 SPR检测系统的结构形式及应用367

8.4.3 SPR与QCM在表面检测中的比较373

9 传感器的信号调理375

9.1 电平调整376

9.1.1 无源电平调整电路376

9.1.2 有源电平调整电路377

9.1.3 运算放大器的技术指标及基本电路形式378

9.1.4 有源电平调整电路实例分析383

9.2 线性化389

9.2.1 无源线性化电路389

9.2.2 有源线性化电路394

9.3 信号形式变换400

9.3.1 电压—电流变换401

9.3.2 电流—电压变换405

9.3.3 模拟—数字转换器与数字—模拟转换器407

9.3.4 电压—频率（V/F）转换416

9.4.1 滤波器与信号420

9.4 滤波及阻抗匹配420

9.4.2 滤波器的类型424

9.4.3 滤波器的设计与实现430

10 传感器的数据获取技术437

10.1 模拟量的数字化437

10.1.1 模拟量数字化的位置选择437

10.1.2 数据获取系统的抗混滤波442

10.1.3 数据获取系统的实现方式448

10.2 智能化传感器456

10.2.1 智能化传感器的基本概念456

10.2.2 网络化的智能传感器459

10.3 软传感器464

10.3.1 软传感器的基本概念464

10.3.2 模式分析方法466

10.3.3 多传感器信息融合470

10.4 噪声与抗干扰技术474

10.4.1 噪声的度量475

10.4.2 几种常见的电子噪声478

10.4.3 干扰及抗干扰技术481

参考文献496