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目录1

绪论1

0.1 传感技术的地位1

0.2 传感技术的作用2

0.3 传感技术的特点3

0.4 传感技术的发展趋势4

第1章 电测的基本知识7

1.1 电子测量7

1.2 测量方法8

1.3.2 误差的表示方法9

1.3.1 有关误差的基本知识9

1.3 测量误差9

1.3.3 误差的分类10

1.3.4 误差的来源11

1.4 电测技术中的干扰及抑制措施11

1.4.1 干扰的类型及防护11

1.4.2 噪声源与噪声的耦合方式13

1.4.3 抑制干扰的措施17

复习思考题20

第2章 传感技术的基本概念与特性21

2.1 传感技术的定义21

2.3 传感器的分类与要求22

2.2 传感器的组成22

2.4 传感技术的基本定律24

2.5 新型敏感材料25

2.6 传感器的静态特性26

2.7 传感器的动态特性29

2.7.1 传感器的阶跃响应特性29

2.7.2 传感器的频率响应特性30

2.7.3 传感器典型环节的动态响应31

2.8 传感器无失真测试条件34

复习思考题35

3.1.1 线绕电位器的结构和工作原理36

3.1 电位器式传感器36

第3章 电阻传感器36

3.1.2 线绕电位器式传感器的阶梯特性、阶梯误差及分辨率37

3.1.3 电位器的负载特性与负载误差39

3.1.4 非线绕电位器式传感器41

3.2 金属应变式传感器42

3.2.1 应变效应42

3.2.2 金属电阻应变片的结构与工作原理42

3.2.3 金属电阻应变片的静态特性45

3.2.4 金属电阻应变片的动态特性47

3.2.5 金属电阻应变片的测量电路49

3.2.6 金属电阻应变片的温度误差及其补偿55

3.3 压阻式传感器58

3.3.1 压阻效应59

3.3.2 半导体应变片的工作原理59

3.3.3 半导体应变片的主要特性60

3.3.4 半导体应变片的温度补偿方法61

3.4 电阻式传感器的应用62

3.4.1 电阻应变仪62

3.4.2 电位器式压力传感器63

3.4.3 金属电阻应变式传感器63

复习思考题69

4.1.1 电容传感器的工作原理和特点71

4.1 电容传感器的工作原理、类型和特点71

第4章 电容传感器71

4.1.2 变极距型电容传感器72

4.1.3 变面积型电容传感器75

4.1.4 变介质型电容传感器77

4.2 电容传感器的等效电路81

4.3 电容传感器的测量电路82

4.3.1 调频电路82

4.3.2 谐振电路83

4.3.3 脉冲电路83

4.3.4 运算放大器电路84

4.3.5 一般交流电桥电路84

4.3.6 紧耦合电桥电路85

4.3.7 变压器电桥电路86

4.3.8 二极管双T交流电桥电路87

4.3.9 脉冲调宽电路88

4.4 引起电容传感器测量误差的因素及改进措施90

4.4.1 温度对电容器结构尺寸的影响90

4.4.2 电容电场边缘效应的影响91

4.4.3 寄生电容与分布电容的影响92

4.4.4 外界干扰的影响93

4.5.1 电容法测泥料水分94

4.5 电容传感器的应用94

4.4.6 漏电阻的影响94

4.4.5 温度对介质的介电常数的影响94

4.5.2 电容测厚传感器在板材轧制中的应用95

4.5.3 电容式液位计95

4.5.4 电容式料位计97

4.5.5 电容式压力传感器98

4.5.6 电容式振动、位移测量仪99

4.5.7 电容式荷重传感器99

4.6 容栅式传感器100

4.6.1 开环调幅式容栅传感器工作原理100

4.6.2 闭环调幅式容栅传感器工作原理100

4.6.3 调相式容栅传感器工作原理101

复习思考题102

5.1 自感式传感器104

5.1.1 自感式传感器的结构与工作原理104

第5章 电感传感器104

5.1.2 等效电路及其有关电气参数分析105

5.1.3 变气隙厚度式自感传感器109

5.1.4 差动式变气隙厚度自感传感器110

5.1.5 变气隙面积式自感传感器110

5.1.6 螺管式自感传感器112

5.1.7 自感式传感器的测量电路114

5.1.8 影响自感传感器精度的因素及改进措施117

5.2.1 互感式传感器的结构与工作原理119

5.2 互感式传感器119

5.2.2 互感式传感器等效电路120

5.2.3 互感式传感器测量电路122

5.3 电涡流式传感器125

5.3.1 电涡流传感器的基本结构与工作原理125

5.3.2 电涡流的形成范围126

5.3.3 被测导体材料、形状、大小和安装对传感器灵敏度的影响127

5.3.4 电涡流传感器的等效电路与阻抗特性127

5.3.5 电涡流传感器的测量电路131

5.3.6 低频透射式电涡流传感器132

5.4.2 压磁传感器的工作原理133

5.4.1 压磁效应133

5.4 压磁式传感器133

5.4.3 压磁式测力传感器的结构134

5.4.4 压磁传感器的特性135

5.4.5 压磁传感器的测量电路136

5.5 电感式传感器的应用137

5.5.1 自感式传感器的应用137

5.5.2 差动变压器的应用137

5.5.3 电涡流传感器的应用139

5.5.4 压磁传感器的应用142

复习思考题143

6.1.1 压电效应145

6.1 压电效应与压电材料145

第6章 压电传感器145

6.1.2 压电材料146

6.1.3 石英晶体的压电特性148

6.1.4 压电陶瓷的压电特性150

6.2 压电传感器的等效电路和测量电路151

6.2.1 压电晶片的连接方式151

6.2.2 压电传感器的等效电路152

6.2.3 压电传感器的测量电路153

6.3 压电传感器的应用156

6.3.1 压电式测力传感器156

6.3.4 煤气灶电子点火装置157

6.3.2 测表面粗糙度157

6.3.3 压电引爆157

6.3.5 汽轮发电机工况检测系统158

6.3.6 压电式料位测量系统159

复习思考题159

第7章 磁电传感器160

7.1 磁电感应式传感器160

7.1.1 磁电感应式传感器的工作原理160

7.1.2 磁电感应式传感器的结构及要求161

7.2 霍尔传感器162

7.2.1 霍尔效应和工作原理162

7.2.2 霍尔元件的主要技术参数及类型164

7.2.3 霍尔元件的连接方式和输出电路166

7.2.4 霍尔元件误差分析及补偿方法167

7.3 磁敏电阻器170

7.3.1 磁阻效应170

7.3.2 磁敏电阻器的分类、结构及工作原理170

7.4 磁敏二极管和磁敏三极管172

7.4.1 磁敏二极管172

7.4.2 磁敏三极管174

7.5 磁电传感器的应用176

7.5.1 霍尔传感器的应用176

7.5.2 磁敏电阻的应用179

7.5.3 磁敏二极管漏磁探伤仪180

7.5.4 磁敏三极管电位器181

复习思考题181

第8章 热电传感器182

8.1 热电偶传感器182

8.1.1 热电效应182

8.1.2 热电偶的工作原理184

8.1.3 热电势性质与热电偶的基本定律186

8.1.4 热电偶的结构、种类和特点188

8.1.6 热电偶实用测量电路192

8.1.5 热电偶测温原理192

8.1.7 热电偶冷端温度误差及其补偿195

8.2 热电阻传感器198

8.2.1 热电阻材料的特点198

8.2.2 电阻与温度的关系198

8.2.3 常用热电阻199

8.2.4 热电阻的测温电路201

8.2.5 使用热电阻时应注意的事项202

8.3 热敏电阻传感器202

8.3.1 热敏电阻的工作原理202

8.3.2 热敏电阻的结构形式与基本类型203

8.3.3 热敏电阻的主要参数与特性205

8.3.4 热敏电阻输出特性的线性化处理207

8.4.1 温敏二极管209

8.4 PN结温度传感器209

8.4.2 温敏三极管211

8.4.3 温控晶闸管212

8.5 集成温度传感器213

8.5.1 基本原理与核心电路213

8.5.2 电压输出型集成电路温度传感器215

8.5.3 电流输出型集成电路温度传感器216

8.6.1 热释电效应218

8.6.2 热释电红外传感器218

8.6 热释电红外传感器218

8.6.3 热释电红外探测模块220

8.7 热电传感器的应用221

复习思考题224

第9章 光电传感器225

9.1 光源225

9.1.1 光的特性225

9.1.2 常用光源及特性226

9.2 光电效应229

9.2.1 外光电效应229

9.2.2 内光电效应230

9.3.1 光电管231

9.3 外光电效应器件231

9.3.2 光电倍增管233

9.4 内光电效应器件235

9.4.1 光敏电阻235

9.4.2 光电池237

9.4.3 光敏二极管239

9.4.4 光敏三极管240

9.4.5 光敏晶闸管243

9.4.6 光敏集成器件243

9.5.1 PIN结光电二极管244

9.5.2 雪崩式光电二极管（APD）244

9.5 新型光电传感器244

9.5.3 色敏光电传感器245

9.5.4 光电位置传感器246

9.6 光图像传感器249

9.6.1 电荷耦合器件（CCD）249

9.6.2 CCD图像传感器251

9.7 光电码盘252

9.8 光电传感器的应用254

9.8.1 光电传感器应用的几种基本形式254

9.8.2 烟尘浊度监测仪255

9.8.3 光电转速传感器256

9.8.5 光电传感器在输液监测中的应用257

9.8.4 光电池在路灯控制器中的应用257

9.8.6 声控光敏延时开关电路259

9.8.7 条形码扫描笔259

复习思考题260

第10章 光栅传感器261

10.1 光栅基础知识261

10.1.1 光栅分类及结构261

10.1.2 莫尔条纹原理与特点262

10.2 光栅传感器的工作原理263

10.2.1 光电转换原理263

10.2.3 辨向原理264

10.2.2 莫尔条纹测量位移原理264

10.3 莫尔条纹细分技术265

10.3.1 细分方法265

10.3.2 直接细分265

10.3.3 电位器桥细分266

10.4 光栅传感器的误差268

10.5 常见光学系统269

10.5.1 直接接收式光学系统269

10.5.2 分光式光学系统270

10.6 光栅传感器的设计要点272

10.6.1 照明系统272

10.6.2 光栅副273

10.6.3 光电接收元件274

复习思考题274

第11章 光纤传感器275

11.1 光纤的基本知识275

11.1.1 什么是光纤275

11.1.2 光纤的结构275

11.1.3 光纤的的种类276

11.1.4 光纤的传光原理277

11.1.5 光纤的主要参数279

11.2.2 光纤传感器分类281

11.2.1 光纤传感器的基本原理281

11.2 光纤传感器的基本原理、分类及结构281

11.2.3 光纤传感器的特点285

11.2.4 光纤传感器的结构286

11.3 光纤传感器的应用288

11.3.1 光纤传感器的应用特点288

11.3.2 光纤传感器的构成、工作原理与检测方法289

11.4 功能型光纤传感器举例290

11.4.1 相位调制型光纤传感器290

11.4.2 光强调制型光纤传感器293

11.4.3 偏振态调制型光纤传感器293

11.4.4 光纤磁场传感器294

11.5.1 传输光强调制型光纤传感器295

11.5 非功能型光纤传感器295

11.5.2 反射光强调制型光纤传感器296

11.5.3 频率调制型光纤传感器297

11.5.4 光纤液位传感器299

11.5.5 光纤位移传感器299

11.5.6 光纤温度传感器300

复习思考题300

12.1.1 红外光的特点301

12.1.2 光电红外传感器301

12.1 红外线光电传感器301

第12章 辐射传感器301

12.1.3 红外检测的物理基础302

12.1.4 红外辐射检测技术的应用303

12.2 紫外线光电传感器306

12.3 激光传感器307

12.3.1 激光的形成307

12.3.2 激光的特性308

12.3.3 常用激光器及其特点308

12.3.4 激光检测技术的应用308

12.4 超声波传感器310

12.4.1 超声波的传播速度310

12.4.2 超声波的物理性质312

12.4.3 超声波传感器313

12.4.4 超声波检测技术的应用314

12.5 微波传感器323

12.5.1 微波的基础知识323

12.5.2 微波传感器323

12.5.3 微波传感器的应用324

12.6 核辐射传感器328

12.6.1 核辐射传感器的物理基础328

12.6.2 核辐射的物理特性329

12.6.3 核辐射传感器330

12.6.4 核辐射传感器的应用332

复习思考题333

第13章 化学传感器334

13.1 离子敏传感器334

13.1.1 MOSFET场效应管的结构与特性334

13.1.2 离子敏传感器的结构与工作原理335

13.1.3 ISFET的特点和参数337

13.1.4 ISFET的应用338

13.2 半导体气敏传感器339

13.2.1 半导体气敏传感器的分类339

13.2.2 半导体气敏传感器的工作原理340

13.2.3 半导体气敏传感器的结构及特性341

13.2.5 电化学式气敏传感器344

13.2.4 接触燃烧式气敏传感器344

13.2.6 红外线气敏传感器345

13.2.7 固体电解质氧气传感器346

13.2.8 电阻式气敏传感器346

13.2.9 氢敏MOS场效应管347

13.2.10 气敏二极管350

13.2.11 气敏传感器的应用350

13.3 湿敏传感器353

13.3.1 湿度与湿敏传感器的分类353

13.3.2 水分子亲和力型湿敏传感器、354

13.3.3 非水分子亲和力型湿敏传感器362

13.3.4 湿敏传感器的应用365

13.4 电化学传感器369

复习思考题370

第14章 生物传感器371

14.1 生物传感器的基本结构与工作原理371

14.2 酶传感器374

14.2.1 酶传感器的结构374

14.2.2 酶传感器的分类375

14.2.3 酶传感器的应用375

14.3 微生物传感器376

14.3.1 微生物传感器的特点377

14.3.3 微生物传感器的基本工作原理378

14.3.2 微生物传感器的结构与分类378

14.3.4 微生物传感器的应用379

14.4 免疫传感器380

14.4.1 免疫传感器的结构380

14.4.2 免疫传感器的分类381

14.4.3 免疫传感器的应用381

14.5 生物电子学传感器382

14.5.1 酶场效应管的结构与工作原理382

14.5.2 免疫场效应晶体管的结构与工作原理383

复习思考题383

15.1.1 智能传感器384

15.1.2 智能集成温度传感器简介384

15.1 智能传感器384

第15章 智能温度传感器384

15.2 智能温度传感器（DS18B20）的工作原理385

15.2.1 DS18B20的性能特点386

15.2.2 DS18B20的内部结构386

15.2.3 DS18B20的工作原理387

15.3 智能温度传感器（DS18B20）应用实例388

15.3.1 DS18B20与微处理器的接口技术388

15.3.2 由DS18B20构成的智能温度测量装置391

复习思考题394

附录395

参考文献406