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第1章　传感器与检测技术基础1

1.1　传感器基础知识1

1.1.1　传感器的命名与代号1

1.1.2　传感器的灵敏度与分辨率2

1.1.3　传感器的线性度与非线性误差3

1.1.4　传感器的迟滞与重复性3

1.2　检测技术基础4

1.2.1　检测技术的概念与作用4

1.2.2　检测系统的基本组成5

1.2.3　检测技术的发展趋势6

1.3　测量误差的概念及其处理方法6

1.3.1　测量定义及测量误差6

1.3.2　随机误差的处理方法11

1.3.3　系统误差的消除方法16

1.4　电桥电路在测量中的应用18

1.4.1　直流测量电桥分析18

1.4.2　交流测量电桥分析21

1.5　电阻电桥设计制作号性能测试22

1.5.1 目的与要求22

1.5.2　电阻电桥设计22

1.5.3　电阻电桥的制作22

1.5.4　电阻电桥的性能测试23

小结23

思考题24

第2章　电阻式传感器25

2.1　电阻应变片25

2.1.1　电阻应变效应25

2.1.2　电阻应变片的类型及常用材料26

2.1.3　电阻应变计的型号及选用28

2.1.4　电阻应变片的应用30

2.2　热电阻及热敏电阻33

2.2.1　热电阻33

2.2.2　热敏电阻35

2.3　压敏电阻39

2.3.1　压敏电阻的工作原理39

2.3.2　压敏电阻的型号40

2.3.3　压敏电阻的应用41

2.4　气敏电阻42

2.4.1　气敏电阻的工作原理及其特性42

2.4.2　常用的气敏电阻43

2.4.3　气敏电阻的应用44

2.5　湿敏电阻45

2.5.1　湿敏电阻的型号命名方法46

2.5.2　常见类型及其应用46

2.6　光敏电阻48

2.6.1　工作原理48

2.6.2　基本特性及其主要参数49

2.6.3　光敏电阻型号命名方法51

2.6.4　光敏电阻的应用52

2.7　电阻传感器应用电路的设计与制作53

2.7.1　电子称重测量电路53

2.7.2　自动空气清新器控制电路55

2.7.3　恒温控制电路56

2.7.4　湿度控制电路58

小结60

思考题61

第3章　电容式传感器62

3.1　电容式传感器的基本原理及性能特点62

3.1.1　变面积式电容传感器62

3.1.2　变间隙式电容传感器63

3.1.3　变介电常数式电容传感器64

3.2　电容式传感器的常用测量电路65

3.2.1　双T电桥电路65

3.2.2　运算放大器测量电路65

3.2.3　脉冲调制电路66

3.2.4　调频电路67

3.2.5　消除电容传感器寄生电容的方法68

3.3　电容式传感器的应用70

3.3.1　在物位测控中的应用70

3.3.2　在压力测量中的应用74

3.3.3　在位移测量中的应用78

3.3.4　电容式指纹传感器82

3.4　电容式接近开关电路的设计与制作83

3.4.1　采用分立元件设计的电容式接近开关电路83

3.4.2　采用集成电路设计的电容感应式开关电路84

小结85

思考题85

第4章　电感式传感器87

4.1　自感式电感传感器87

4.1.1　原理分析87

4.1.2　测量电路89

4.2　差动变压器91

4.2.1　工作原理分析91

4.2.2　常用测量电路93

4.3　电涡流式传感器94

4.3.1　结构原理与特性94

4.3.2　测量电路97

4.4　电感式传感器的典型应用98

4.4.1　位移测量98

4.4.2　振动检测100

4.4.3　位置控制101

4.5　电感式金属感应接近开关电路103

4.5.1　工作原理103

4.5.2　元件选择与制作103

4.5.3　调试104

小结104

思考题104

第5章　热电偶传感器105

5.1　热电偶的工作原理及其基本结构105

5.1.1　热电偶的工作原理105

5.1.2　热电偶的基本定律107

5.1.3　热电偶结构109

5.2　常用热电偶及其测温线路111

5.2.1　热电偶材料111

5.2.2　热电偶种类111

5.2.3　热电偶的冷端补偿方法116

5.2.4　热电偶测温线路120

5.3　热电偶应用实例122

5.3.1　热电偶在温度测量仪中的应用122

5.3.2　热电偶温度变送器122

5.4　典型热电偶测温电路制作123

5.4.1　热电偶温度测量放大电路123

5.4.2　热电偶测温电路制作124

5.4.3　电路制作实施方案125

小结126

思考题126

第6章　压电式传感器128

6.1　基本原理分析128

6.1.1　压电效应128

6.1.2　石英晶体的压电效应128

6.1.3　压电陶瓷的压电效应130

6.2　压电材料及压电元件的结构131

6.2.1　压电材料131

6.2.2　压电元件的常用结构形式133

6.3　测量电路133

6.3.1　等效电路133

6.3.2　基本测量电路134

6.4　压电式传感器的应用136

6.4.1　5100系列压电式力传感器136

6.4.2　电荷型石英压力传感器136

6.4.3　压电式加速度传感器137

6.5　用压电传感器设计的天气预报电路139

6.5.1　天气预报原理139

6.5.2　天气预报仪的主要电路140

6.5.3　电路的制作与调试142

小结143

思考题143

第7章　光电传感器144

7.1　概述144

7.2　光电器件145

7.2.1　外光电效应器件146

7.2.2　内光电效应器件148

7.2.3　光生伏特效应器件151

7.3　光电传感器153

7.3.1　光电传感器的类型153

7.3.2　光电传感器的常用光源154

7.3.3　光电转换电路155

7.4　常见的光电传感器及应用156

7.4.1　透射式光电传感器的应用157

7.4.2　漫反射型光电传感器157

7.4.3　遮光式光电传感器160

7.4.4　光电式带材跑偏检测器160

7.4.5　包装充填物高度检测161

7.5　光电转速测量装置的设计与制作162

7.5.1　光电转速传感器结构原理162

7.5.2　光电转速传感器检测装置162

7.5.3　转速测量原理163

小结163

思考题164

第8章　霍尔传感器165

8.1　霍尔效应与霍尔元件165

8.1.1　霍尔效应165

8.1.2　霍尔元件167

8.1.3　温度特性及补偿168

8.1.4　零位特性及补偿171

8.2　集成霍尔传感器172

8.2.1　开关型集成霍尔传感器172

8.2.2　线性型集成霍尔传感器173

8.2.3　差动霍尔电路（双霍尔电路）174

8.3　霍尔传感器的应用175

8.3.1　一般应用175

8.3.2　应用实例177

8.4　霍尔测速电路的设计与制作187

8.4.1　脉冲信号的获得187

8.4.2　测速电路设计188

8.4.3　测速电路制作189

小结189

思考题189

第9章　新型传感器190

9.1　光纤传感器190

9.1.1　光纤传感器基础知识190

9.1.2　光纤传感器的应用192

9.2　红外线传感器194

9.2.1　红外辐射的产生及其性质194

9.2.2　红外线传感器的类型195

9.2.3　红外线传感器的应用195

9.3　超声波传感器200

9.3.1　超声波的发生200

9.3.2　超声波的接收201

9.3.3　超声波的传播特性202

9.3.4　超声波在自动检测中的应用203

9.3.5　超声波测距电路设计与制作206

9.4　激光传感器209

9.4.1　激光的本质210

9.4.2　激光的形成211

9.4.3　激光的特点212

9.4.4　激光器213

9.4.5　激光的应用215

小结218

思考题218

第10章　信号处理及系统集成219

10.1　信号处理技术219

10.1.1　微弱信号放大219

10.1.2　线性化处理技术222

10.2　噪声源及噪声耦合方式227

10.2.1　噪声源228

10.2.2　噪声耦合方式230

10.3　共模与差模干扰232

10.3.1　差模干扰233

10.3.2　共模干扰234

10.3.3　共模干扰抑制比234

10.4　常用的干扰抑制技术236

10.4.1　屏蔽技术236

10.4.2　接地技术237

10.4.3　浮置239

10.4.4　平衡电路239

10.4.5　滤波240

10.4.6　光耦合器242

10.4.7　脉冲电路中的噪声抑制242

10.5　典型检测系统简介243

10.5.1　盐浴炉温度控制系统244

10.5.2　超声波汽车测距告警装置246

10.6　热电偶温度表的设计与制作249

10.6.1　温度表硬件电路设计249

10.6.2　温度表的软件设计252

小结254

思考题255

附录256

参考文献259