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第1章 导论1

1.1概述1

1.2敏感材料类别2

1.2.1按工作原理分类2

1.2.2按功能类型分类3

1.2.3按材料结构类型分类4

1.2.4其他分类法4

1.3信号传感方式及材料传感效应机理5

1.3.1采用固定信号的直接传感方式6

1.3.2采用补偿信号的传感结构方式7

1.3.3采用差动信号的传感结构方式8

1.3.4采用平均信号的传感结构方式8

1.3.5采用零示法和反馈法方式9

1.4传感器系统的特性及其数学模型11

1.4.1传感器特性的静态模型及静态特性11

1.4.2传感器特性的动态模型及动态特性18

1.5传感技术与高新科技23

1.5.1传感器网络技术23

1.5.2传感器智能化及智能传感器结构24

1.5.3微电子－机械系统（MEMS）技术25

1.5.4传感器技术在现代探测控制系统中的应用26

参考文献26

第2章 力学量敏感材料与力传感器27

2.1金属应变材料与应变传感器27

2.1.1应变效应和电阻应变工作原理27

2.1.2应变计测量桥路31

2.1.3应变传感器应用实验——电阻变片式电子秤34

2.2电容式力学量敏感材料与传感器35

2.2.1电容式力学量传感器工作原理36

2.2.2电容式力学量传感器的应用41

2.3压电材料及压电传感器43

2.3.1压电效应及压电方程43

2.3.2常见压电材料49

2.3.3压电元件的主要性能57

2.3.4压电敏感材料与传感器的应用61

2.4电流变材料及智能控制机构67

2.4.1概述67

2.4.2电流变现象和电流变效应68

2.4.3电流变体的结构及组成71

2.4.4电流变效应机理74

2.4.5电流变材料在智能控制中的应用实例79

参考文献84

第3章 温度敏感材料与温度传感器85

3.1金属电阻温度计87

3.1.1金属电阻温度计的工作原理87

3.1.2铂电阻温度计91

3.1.3铜电阻温度计93

3.1.4镍电阻温度计95

3.1.5铂薄膜温度传感器96

3.1.6厚膜铂电阻98

3.2.1热电偶的工作原理100

3.2热电式传感器100

3.2.2热电极材料及常用热电偶103

3.2.3热电偶的结构105

3.2.4热电偶冷端补偿方式106

3.3热敏电阻107

3.3.1工作原理108

3.3.2热敏电阻的主要特性108

3.3.3热敏电阻的主要参数111

3.3.4热敏电阻的结构和应用112

3.3.5 SiC薄膜热敏电阻114

3.4 pn结温度传感器115

3.4.1温敏二极管115

3.4.2温敏三极管117

3.4.3集成温度传感器119

3.5红外温度传感器121

3.5.1红外辐射的基本特性121

3.5.2红外传感器的分类和特性参数122

3.5.3热释电型红外温度传感器126

参考文献128

第4章 湿度敏感材料与湿敏传感器129

4.1概述129

4.1.1湿度的定义129

4.1.2湿度测定原理130

4.1.3湿度敏感材料及传感器发展简况131

4.2.1电解质感湿机理132

4.2电解质湿度敏感材料132

4.2.2 LiCl电解质133

4.3陶瓷湿度敏感材料135

4.3.1多孔陶瓷的感湿机理135

4.3.2尖晶石型陶瓷敏感材料138

4.3.3钙钛矿型结构陶瓷湿度敏感材料145

4.3.4厚膜型陶瓷温度敏感材料149

4.4半导体结型与MOS型湿度敏感材料153

4.4.1 SnO2结型湿敏敏感材料153

4.4.2半导体多孔SiO2湿度敏感材料154

4.4.3硅MOS型Al2O3湿度敏感材料156

4.5.1高分子湿度敏感材料的分类158

4.5高分子湿度敏感材料158

4.5.2羟乙基纤维素碳湿度敏感材料160

4.5.3聚苯乙烯磺酸锂湿度敏感材料164

4.6湿度传感器166

4.6.1湿敏传感器的参数166

4.6.2湿敏传感器的种类167

参考文献174

第5章 气敏材料与气敏传感器177

5.1气敏传感器的分类177

5.2半导体气敏材料及气敏传感器179

5.2.1电阻式半导体气敏传感器器件结构184

5.2.2电阻式半导体气敏传感器工作原理及基本特性190

5.2.3电阻式半导体气敏传感器敏感材料195

5.2.4结型与MOS型半导体气敏传感器206

5.3燃烧式气体传感器207

5.4电化学气体传感器208

5.4.1固体电解质氧传感器210

5.4.2 固体电解质SOx传感器211

5.4.3固体电解质CO2传感器212

参考文献212

第6章 光敏材料与光传感器214

6.1概述214

6.2 光电导效应217

6.2.1本征光电导效应218

6.2.2杂质光电导效应220

6.2.3杂质光电导与本征光电导的比较220

6.2.4光电导探测器种类和结构222

6.2.5光导探测器材料223

6.3光生伏特效应225

6.3.1 p-n结光生伏特效应225

6.3.2肖特基势垒光生伏特效应227

6.3.3异质结光生伏特效应229

6.3.4体积光生伏特效应230

6.3.5光伏型光敏传感器232

6.4外光电效应与光电管242

6.4.1金属光电发射242

6.4.2碱金属光电发射243

6.4.3半导体光电发射244

6.4.4光电管和光电倍增管247

6.5固体图像传感器249

6.6.1线性光学与非线性光学254

6.6与光有关的效应254

6.6.2电光效应256

6.6.3磁光效应258

6.6.4光与运动物体有关的效应260

6.6.5喇曼和布里渊效应262

6.6.6声光效应和压光效应264

6.7光纤材料及传感器266

6.7.1光纤的基本结构266

6.7.2光纤的传输特性268

6.7.3光纤传感器273

参考文献277

7.1概述279

第7章 磁性敏感材料与磁传感器279

7.2霍尔传感器283

7.2.1霍尔效应283

7.2.2霍尔传感器材料286

7.2.3霍尔传感器的结构与特性287

7.2.4霍尔传感器的典型应用294

7.3磁电阻材料与传感器298

7.3.1引言298

7.3.2非磁体的磁电阻效应——洛仑兹磁电阻效应300

7.3.3各向异性磁电阻效应及传感器303

7.3.4巨磁电阻效应及传感器304

7.4巨磁阻抗效应与传感器318

7.4.1巨磁阻抗效应318

7.4.2巨磁阻抗材料与性能319

7.4.3巨磁阻抗效应的应用322

7.5磁致伸缩材料与传感器323

7.5.1引言323

7.5.2磁致伸缩效应的表征324

7.5.3巨磁致伸缩材料327

7.5.4磁致伸缩传感器的应用329

7.6磁通门传感技术333

7.6.1磁通门的基本原理333

7.6.2磁通门传感器探头磁芯材料335

7.6.3微型磁通门传感器335

参考文献338

8.1.1生物功能物质分子识别原理340

8.1概述340

第8章 生物医学敏感材料及生物传感器340

8.1.2生物传感器的分类343

8.2生物敏感膜的固定技术343

8.2.1生物组分固定化方法的类别343

8.2.2吸附法344

8.2.3包埋法345

8.2.4共价键固定法347

8.2.5 LB膜法349

8.3酶敏感材料350

8.3.1酶的本质350

8.3.2应用实例352

8.4免疫敏感材料352

8.4.1基本抗体结构353

8.4.2单克隆抗体354

8.4.3免疫传感器的类型354

8.5微生物敏感材料356

8.5.1微生物的特征356

8.5.2应用实例357

8.6细胞及细胞器和组织敏感材料358

8.7基因敏感材料359

8.7.1 DNA生物传感器的设计原理359

8.7.2 DNA生物传感器的优点359

参考文献361

第9章 展望——从敏感、灵巧材料到智能材料363

9.1敏感、灵巧材料与智能材料365

9.1.1灵巧与智能材料的含义366

9.1.2智能材料与结构的基本特征369

9.2智能材料与结构的仿生思考374

9.2.1仿生材料学374

9.2.2仿生材料复合结构的研究375

9.3智能超分子体系382

9.3.1超分子LB人工膜技术383

9.3.2超分子自组装SA和SO人工膜技术387

9.4多传感器信息融合技术390

9.4.1多传感器的系统数据融合设计及建模391

9.4.2多传感器信息融合系统结构及控制方法393

9.4.3多传感器系统信息融合技术394

参考文献397