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第一章传感器的基本概念1

第一节 传感器的定义与组成1

第二节传感器的分类1

一、按工作机理分类3

二、按被测量分类3

三、按敏感材料分类6

四、按能量的关系分类6

五、其他分类法6

第三节传感器的技术特点7

一、内容范围广且离散7

二、知识密集程度甚高、边缘学科色彩极浓7

三、技术复杂、工艺要求高7

四、功能优、性能好7

五、品种繁多、应用广泛7

第四节传感器的数学模型概述8

一、静态模型8

二、动态模型8

第五节传感器的基本特性10

一、静态特性10

二、动态特性13

习题与思考题16

第二章电阻式传感器18

第一节电位器式电阻传感器18

一、线绕式电位器传感器18

二、非线绕式电位器21

第二节应变式电阻传感器22

一、应变效应22

二、电阻应变片的结构和工作原理23

三、电阻应变片的种类24

四、电阻应变片的测量电路26

第三节电阻式传感器应用举例32

一、电阻应变仪32

二、电位器式压力传感器33

三、电阻应变片在轧制力检测中的应用33

四、应变传感器在衡器中的应用35

五、应变传感器对加速度的测量37

习题与思考题38

第三章电容式传感器39

第一节电容式传感器的工作原理和结构39

一、基本工作原理39

二、变极距型电容式传感器40

三、变极板面积型电容式传感器41

四、变介质型电容式传感器42

五、电容位移传感器的结构形式42

六、电容式传感器的输出特性42

第二节 电容式传感器的等效电路44

第三节电容式传感器的测量电路45

一、调频电路45

二、谐振电路47

三、运算放大器式电路47

四、二极管双T形交流电桥48

五、脉冲宽度调制电路48

六、电桥电路50

第四节电容式传感器应用举例51

一、电容传感器在板材轧制装置中的应用——电容式测厚仪51

二、电容传感器在真空注油机溢油自动控制中的应用53

三、电容式压力传感器55

四、高分子电容式湿度变送器55

五、石英挠性伺服加速度计56

习题与思考题57

第四章电感式传感器58

第一节变磁阻式传感器58

一、结构和工作原理58

二、等效电路59

三、变气隙式电感传感器输出特性60

四、差动自感传感器60

第二节互感式传感器63

一、结构与工作原理63

二、等效电路64

三、测量电路65

第三节电涡流式传感器68

一、基本原理68

二、等效电路69

三、测量电路70

第四节电感式传感器应用举例71

一、差动式电感测厚仪71

二、涡流式传感器应用举例72

习题与思考题74

第五章压电式传感器75

第一节压电效应和压电材料75

一、压电效应75

二、压电材料简介75

三、石英晶体的压电特性76

四、压电陶瓷的压电现象78

第二节压电传感器等效电路和测量电路79

一、压电晶片的连接方式79

二、压电传感器的等效电路80

三、压电传感器的测量电路81

第三节压电传感器应用举例84

一、压电式测力传感器85

二、压电式压力传感器87

三、压电式加速度传感器87

四、微重力压电晶体生物传感器88

习题与思考题89

第六章热电式传感器90

第一节热电偶90

一、热电效应90

二、热电偶基本定律92

三、热电偶结构和种类94

四、热电偶实用测量电路97

五、热电偶冷端补偿方式99

第二节热电阻101

一、常用的几种热电阻101

二、热电阻的测量电路与应用举例105

第三节热敏电阻107

一、热敏电阻的结构形式107

二、热敏电阻的温度特性107

三、热敏电阻输出特性的线性化处理108

第四节PN结型温度传感器111

一、温敏二极管111

二、温敏三极管112

三、集成温度传感器113

第五节热电式温度传感器应用举例116

一、温敏二极管的温度调节 器116

二、温敏晶体管的温差检测电路116

三、集成温度传感器的典型应用117

四、基于热电偶的多功能高精度钢水测温仪120

习题与思考题123

第七章光电式传感器125

第一节光电效应125

一、外光电效应125

二、内光电效应126

第二节外光电效应的光电器件127

一、光电管及其基本特性127

二、光电倍增管及其基本特性128

第三节内光电效应器件130

一、光敏电阻130

二、光电池133

三、光敏二极管和光敏三极管135

第四节新型光电传感器138

一、高速光电二极管138

二、色敏光电传感器139

三、光位置传感器139

四、光固态图像传感器140

第五节光电传感器应用举例145

一、烟尘浊度监测仪145

二、光电转速传感器145

三、光电池应用146

习题与思考题151

附表7-1光电管参数152

附表7-2 光电倍增管参数152

附表7-3 光敏电阻参数153

附表7-4 2CR型硅光电池参数154

附表7-5 2CU型硅光敏二极管参数154

附表7-6 3DU型硅光敏三极管参数155

第八章气、湿敏传感器156

第一节半导体气敏传感器156

一、电阻型半导体气敏材料的导电机理157

二、电阻型半导体气敏传感器的结构157

三、气敏器件的基本特性159

四、非电阻型气敏器件161

第二节湿敏传感器162

一、水分子亲和力型湿敏元件163

二、非水分子亲和力型湿敏传感器168

第三节气、湿敏传感器应用举例168

一、SnO2气敏传感器的自动吸排油烟机168

二、便携式缺氧监视器169

三、SMC-2型湿度传感器及其测量电路170

四、自动去湿器172

习题与思考题173

第九章磁敏式传感器174

第一节霍尔传感器174

一、霍尔效应和工作原理174

二、霍尔元件的主要技术参数177

三、霍尔元件连接方式和输出电路178

四、霍尔元件的测量误差和补偿方法180

第二节磁敏电阻器182

一、磁阻效应183

二、磁敏电阻的结构183

第三节磁敏二极管和磁敏三极管184

一、磁敏二极管的结构和工作原理184

二、磁敏三极管的结构和工作原理188

第四节磁敏式传感器应用举例191

一、霍尔位移传感器191

二、汽车霍尔点火器191

三、磁敏二极管漏磁探伤仪192

四、磁敏三极管电位器193

五、锑化铟（InSb）磁阻传感器在磁性油墨鉴伪点钞机中的应用193

习题与思考题195

第十章辐射式传感器196

第一节红外辐射传感器196

一、红外辐射的基本特点196

二、红外辐射的基本定律197

三、红外探测器（传感器）199

第二节超声波传感器201

一、超声波的基本特性202

二、超声波传感器205

第三节核辐射传感器206

一、核辐射源——放射性同位素206

二、核辐射的物理特性207

三、核辐射传感器209

第四节辐射式传感器应用举例210

一、红外气体分析仪210

二、红外无损探伤仪211

三、超声波测量厚度——脉冲反射式超声测厚仪212

四、超声波诊断仪215

五、核辐射流量计217

六、核辐射测厚仪217

习题与思考题218

第十一章数字式传感器219

第一节栅式数字传感器219

一、栅式数字传感器的分类219

二、栅式传感器的结构和工作原理220

三、栅式传感器的测量电路223

第二节编码器226

一、接触式编码器227

二、光电式编码器229

三、电磁式编码器231

四、脉冲盘式数字传感器231

第三节频率式数字传感器232

一、RC振荡器式频率传感器232

二、弹性体频率式传感器233

三、频率式传感器的基本测量电路235

第四节感应同步器236

一、感应同步器的类型236

二、感应同步器的结构237

三、感应同步器的工作原理238

第五节数字式传感器应用举例239

一、光电增量编码器在电脑绣花机中的应用239

二、转速测量241

三、压控振荡式频率传感器在测温上的应用241

习题与思考题242

第十二章新型传感器243

第一节光纤传感器243

一、光纤结构243

二、光纤的传光原理244

三、光纤分类245

四、光纤传感器基本工作原理及类型247

五、光纤传感器的调制器原理249

六、光纤传感器应用举例257

第二节激光探测器（传感器）263

一、激光产生的机理263

二、激光的特性263

三、激光器及其特性264

四、激光探测器的应用265

第三节生物分子传感器①267

一、生物分子传感器的基本结构与工作原理267

二、酶传感器及其应用270

三、微生物传感器及其应用275

四、免疫传感器及其应用282

五、生物电子学传感器及其应用289

第四节仿生传感器292

一、仿生传感器的主要类型及其作用292

二、视觉传感器293

三、听觉传感器295

四、接触觉传感器296

五、压觉传感器297

六、接近觉传感器299

七、力觉传感器300

八、滑觉传感器300

第五节超导传感器①301

一、超导效应301

二、SCQID超导传感器的工作原理302

三、几种超导传感器件的结构303

四、超导传感器304

五、SCQID测量系统307

第六节智能传感器308

一、智能传感器的定义及其功能308

二、传感器智能化的技术途径309

三、智能传感器举例311

四、智能传感器的发展前景312

习题与思考题314

第十三章正确使用传感器的一些技术问题316

第一节传感器非线性处理方法316

一、硬件线性化处理方法316

二、软件线性方法318

第二节传感器的正确选用328

一、与测量条件有关的因素329

二、与传感器有关的技术指标329

三、与使用环境条件有关的因素329

四、与购买和维修有关的因素329

习题与思考题330

附录实验内容331

参考文献332