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绪论1

第1章 温度传感器9

1.1电阻型温度传感器9

1.1.1金属热电阻9

1.1.2热敏电阻11

1.1.3半导体热电阻15

1.1.4电阻式温度传感器的应用18

1.2热电偶22

1.2.1热电偶的基本原理22

1.2.2热电偶的种类和结构25

1.2.3热电偶的实用测量电路28

1.3 PN结型温度传感器29

1.3.1单PN结温度传感器29

1.3.2集成温度传感器31

1.3.3温敏闸流晶体管34

1.3.4结型温度传感器的应用36

1.4热释电器件39

1.4.1热释电效应及器件39

1.4.2双元型热释电传感器40

1.4.3热释电器件的应用42

1.5新型温度传感器及发展趋势42

1.5.1辐射温度传感器42

1.5.2温度传感器的发展趋势44

习题与思考题45

第2章 光敏传感器46

2.1外光电效应及器件46

2.1.1外光电效应46

2.1.2光电发射二极管47

2.1.3光电倍增管49

2.1.4光电倍增管的应用54

2.2光电导效应器件54

2.2.1光电导效应54

2.2.2光敏电阻及其偏置电路56

2.2.3光敏电阻的应用59

2.3光生伏特效应器件60

2.3.1光生伏特效应60

2.3.2典型的光生伏特探测器61

2.3.3光生伏特效应器件的应用70

2.4固态图像传感器75

2.4.1电荷耦合器件75

2.4.2 CMOS固态图像传感器82

2.4.3图像传感器的应用86

2.5光纤传感器87

2.5.1光纤传感器的基本构成87

2.5.2光纤传感器的原理88

2.5.3光纤传感器89

2.5.4光纤光栅传感器91

2.6新型光敏传感器及发展动向93

2.6.1激光传感器93

2.6.2高分子光传感器94

2.6.3机器人光学阵列触觉系统95

2.6.4光敏传感器的发展动向96

习题与思考题96

第3章 力学量传感器98

3.1应变计98

3.1.1金属应变计98

3.1.2半导体应变计102

3.1.3应变计的测量电路105

3.1.4硅膜片上压阻全桥的设计108

3.1.5硅杯式压力传感器110

3.1.6应变式传感器的应用112

3.2压电式传感器115

3.2.1压电效应115

3.2.2典型材料的压电效应116

3.2.3压电传感器的相应电路120

3.2.4压电式传感器123

3.3电容式压力传感器124

3.3.1单电容压力传感器124

3.3.2差动式电容压力传感器126

3.3.3电容式集成压力传感器127

3.3.4电容式压力传感器的应用电路129

3.4电感式压力传感器133

3.4.1自感式压力传感器的工作原理133

3.4.2单电感压力传感器134

3.4.3差动式电感压力传感器134

3.4.4互感式压力传感器及其接口电路135

3.4.5特点和应用137

3.5谐振式压力传感器137

3.5.1谐振式压力传感器的基本原理137

3.5.2测量接口电路140

3.5.3压电谐振传感器及其应用140

3.6新型力学量传感器及其发展141

3.6.1压电涂层传感器141

3.6.2力敏Z元件141

3.6.3基于硅微机械谐振传感器的稳幅式真空计143

3.6.4机器人力学量传感器144

3.6.5力敏传感器的发展趋势144

习题与思考题144

第4章 磁敏传感器146

4.1霍尔器件146

4.1.1霍尔效应147

4.1.2霍尔元件148

4.1.3霍尔集成传感器154

4.1.4霍尔器件的应用156

4.2半导体磁阻器件159

4.2.1磁阻效应159

4.2.2磁阻元件162

4.2.3磁敏电阻的应用163

4.3结型磁敏器件164

4.3.1磁敏二极管164

4.3.2磁敏三极管167

4.3.3结型磁敏元件的应用170

4.4铁磁性磁敏元件171

4.4.1强磁性金属薄膜磁阻传感器172

4.4.2巨磁阻抗传感器174

4.5电感式磁传感器177

4.5.1电涡流磁传感器177

4.5.2磁通门181

4.6新型磁敏传感器及其发展趋势189

4.6.1 CMOS磁敏器件189

4.6.2电磁式流量传感器190

4.6.3磁栅式传感器190

4.6.4磁敏传感器的发展前景194

习题和思考题194

第5章 气敏传感器195

5.1概述195

5.2半导体电阻式气敏传感器196

5.2.1表面电阻控制型气敏传感器196

5.2.2体电阻控制型气敏传感器201

5.2.3多层薄膜及复合型气敏传感器204

5.3结型气敏传感器205

5.3.1气敏二极管205

5.3.2 MOSFET型气敏元件207

5.4浓差电池式气敏传感器208

5.4.1 O2传感器208

5.4.2 SO2和H2S传感器212

5.5接触燃烧式气敏传感器212

5.5.1气敏元件结构及其工艺212

5.5.2检测原理213

5.5.3气敏元件的优点及特性214

5.6光学类气敏传感器215

5.6.1红外吸收式气敏传感器215

5.6.2检测中的干扰因素及补偿方法218

5.6.3光纤吸收式气敏传感器221

5.7气敏传感器的应用及其发展225

5.7.1气敏传感器的典型应用225

5.7.2新型气敏传感器227

5.7.3气敏传感器的发展趋势232

习题与思考题232

第6章 湿敏传感器234

6.1概述234

6.2湿敏电阻235

6.2.1无机电解质湿敏传感器235

6.2.2高分子湿敏传感器236

6.2.3其他电阻式湿敏传感器238

6.3电容式湿敏传感器239

6.3.1湿敏电容器结构239

6.3.2多孔陶瓷湿敏电容器240

6.3.3高分子湿敏电容器242

6.4光学湿敏传感器245

6.4.1光敏薄膜式湿敏传感器245

6.4.2光纤式湿敏传感器246

6.4.3平面光波导式湿敏传感器248

6.5其他类型湿敏传感器248

6.5.1 MOS型湿敏传感器248

6.5.2界限电流式高温湿敏传感器248

6.5.3射频湿敏传感器250

6.6湿敏传感器的应用及发展251

6.6.1湿度/电压与电容湿度/频率转换电路251

6.6.2湿敏传感器的实用电路252

6.6.3新型湿敏传感器及其发展254

习题与思考题255

第7章 声波传感器256

7.1概述256

7.1.1声波256

7.1.2声波的物理性质257

7.2声波传感器的类型259

7.2.1电阻变换型声波传感器260

7.2.2静电变换型声波传感器260

7.2.3电磁变换型声波传感器263

7.2.4光电变换型声波传感器264

7.3超声波及其传感器265

7.3.1超声波265

7.3.2超声波换能器265

7.3.3超声波传感器266

7.3.4常用超声波传感器应用电路271

7.4声表面波传感器274

7.4.1 SAW传感器的工作原理275

7.4.2实用的SAW传感器276

7.5声板波及其传感器282

7.5.1声板波282

7.5.2 APM传感器283

7.5.3 APM传感器的应用283

7.6次声波及其传感器284

7.6.1次声波及其特性284

7.6.2次声波传感器284

7.6.3次声波传感器的应用285

7.7微波声波及其延迟线286

7.7.1微波声波286

7.7.2微波声波延迟线287

7.7.3微波声波延迟线的应用287

7.8新型声波传感器及其发展288

7.8.1新型次声波传感器288

7.8.2听觉传感器289

7.8.3波传感器的发展趋势289

习题与思考题289

第8章 智能传感器291

8.1概述291

8.2智能传感器的原理292

8.2.1计算机型智能传感器292

8.2.2材料型智能传感器294

8.2.3结构型智能传感器294

8.2.4集成智能传感器295

8.3智能传感器的数据处理技术298

8.3.1非线性校正298

8.3.2自校准302

8.3.3自补偿305

8.3.4自适应305

8.3.5自诊断306

8.3.6噪声抑制与弱信号检测306

8.4智能传感器的接口技术307

8.4.1数据输出接口电路307

8.4.2智能传感器的接口芯片307

8.4.3 IEEE 1451智能传感器的接口标准308

8.4.4基于IEEE 1451标准的传感器310

8.5智能传感器应用实例312

8.5.1智能温度传感器312

8.5.2其他智能传感器314

8.6智能传感器新技术及其发展317

8.6.1多传感器信息融合技术317

8.6.2模糊传感器320

8.6.3人工神经网络322

8.6.4新型智能传感器系统324

8.6.5智能传感器的发展方向325

习题与思考题326

第9章 网络传感器327

9.1概述327

9.1.1网络传感器的概念与结构327

9.1.2网络传感器信息交换体系329

9.1.3网络传感器测控系统体系结构329

9.2网络传感器的通信协议330

9.2.1 IEEE 802.15.4协议330

9.2.2蓝牙协议330

9.3无线传感器网络336

9.3.1 WSN的特征337

9.3.2 WSN的体系结构337

9.3.3 WSN的通信技术338

9.3.4 WSN的网络管理343

9.3.5 WSN网络优化处理技术350

9.3.6 WSN的应用356

9.3.7网络传感器的展望360

习题与思考题360

参考文献361