《新型传感器原理》

第一章　概论1

§1-1　传感器1

目录1

§1-2　开发新型传感器的意义2

§1-3　光导纤维传感器3

一、光导纤维及光的传输3

二、光纤传感器原理4

三、光纤传感器实例5

一、电荷耦合器件7

§1-4　CCD光电传感器7

二、CCD传感器在检测中的应用9

§1-5　液晶传感器11

§1-6　陶瓷传感器12

一、概述12

二、湿度—气体陶瓷传感器12

三、温度—湿度陶瓷传感器15

第二章　磁敏传感器17

§2-1　概述17

一、霍尔效应18

§2-2　霍尔效应和霍尔元件18

二、霍尔元件19

三、霍尔探头24

四、霍尔集成电路24

§2-3　霍尔传感器26

一、霍尔高斯计27

二、霍尔角位移传感器27

三、霍尔直流—交流变换器27

四、霍尔乘法器和功率传感器28

七、霍尔转速传感器29

五、霍尔线位移传感器29

六、霍尔压力传感器29

八、多用途霍尔固态传感器30

九、弱磁场传感器与霍尔磁罗盘32

§2-4　磁敏电阻效应与传感器32

一、磁敏电阻效应32

二、磁敏电阻元件33

三、磁敏电阻传感器37

§2-5　结型磁敏元件39

一、磁敏二极管39

二、磁敏三极管（晶体管）40

三、4CCM型硅磁敏晶体管差分电路42

§2-6　利用磁敏二极管和三极管的传感器43

一、用来做输出连续信号的传感器原理与特性43

二、将该传感器做接近开关时的特性47

三、用来做输出频率信号传感器的原理与特性47

§2-7　韦甘德（Wiegand）磁敏器件与传感器49

§2-8　磁场向量硅集成传感器50

一、构造50

二、作用原理与特性50

三、磁场向量硅集成传感器51

第三章　铁电聚合物传感器53

§3-1　概述53

一、铁电体53

二、一类新的铁电材料——铁电聚合物54

§3-2　聚偏二氟乙烯的分子结构与晶体形态56

§3-3　聚偏二氟乙烯的铁电性57

§3-4　聚偏二氟乙烯材料处理与元件制作技术60

一、拉伸60

二、极化61

四、信号引线与连接技术65

三、电极65

§3-5　聚偏二氟乙烯及其它铁电聚合物在传感器技术上的应用67

一、电声传感器69

二、机械振动测量71

三、心音、血压等生理参数的测量73

四、医用超声换能器76

五、水听器与超声水听器探头81

六、投币传感器85

七、软接触式物体感知器件86

八、电校准式热释电辐射计88

九、红外成象器件——红外摄影视象管90

十、红外报警装置90

十一、机器人触觉传感器91

第四章　非晶态固体传感器96

§4-1　概述96

§4-2　用于传感器的非晶态合金材料及其性能98

一、非晶态合金材料的磁特性98

二、非晶态合金材料的非磁特性103

§4-3　利用λ？＝0的非晶态合金带或丝的传感器104

一、传感器的组成和特点104

三、用于传感器的非晶态合金材料的主要性能104

四、非晶态合金敏感元件和传感器的分类104

二、双磁芯多谐振荡器桥路106

三、位移传感器和电流传感器108

§4-4　利用高λ？非晶态合金带或丝的超声传播效应的传感器110

一、超声传播效应110

二、平均温度传感器110

三、脉冲序列振荡型距离传感器113

四、压力传感器114

一、力传感器116

§4-5　利用高λ？非晶态合金带应力一磁效应的传感器116

二、应变传感器119

三、扭矩传感器121

四、冲击应力传感器124

§4-6　利用高λ？非晶态合金带的大巴克好森效应和迈悌欧锡斯效应的传感器128

一、大巴克好森效应和迈悌欧锡斯效应128

二、利用卷状退火的富铁非晶态合金带的双稳态磁传感器130

三、利用扭卷富铁非晶态合金带的双稳态磁传感器133

四、利用塑性螺旋状富铁非晶态合金带的双稳态磁传感器136

一、非晶硅基本敏感特性简介139

§4-7　非晶硅传感器139

二、非晶硅光传感器141

三、非晶硅热电传感器145

四、非晶硅应变传感器147

第五章　半导体气体传感器151

§5-1　概述151

§5-2　气敏半导体材料153

一、典型气敏氧化物的晶体结构153

二、氧化物半导体中的结构缺陷154

三、氧化物半导体表面157

一、表面电导控制型气敏元件的检测机理158

§5-3　利用表面电导变化的气敏元件158

二、气敏半导体元件的选择性160

三、SnO2系气敏半导体元件161

四、ZnO系气敏半导体元件163

五、其它表面电导控制型元件165

§5-4　利用材料体电导的气敏元件166

一、原理166

二、γ-Fe2O3和α-Fe2O3气敏元件166

三、ABO3型材料气敏元件168

四、半导体型氧传感器168

一、二极管型气敏元件171

§5-5　结型半导体气敏元件171

二、MOS电容结构气敏元件172

三、MOS场效应气敏管（MOSFET）174

§5-6　气敏半导体的应用175

一、气敏半导体元件的特点175

二、气敏半导体的应用领域176

三、应用气敏半导体元件的检测回路176

四、使用气敏半导体元件应注意的问题177

第六章　固体电解质气体传感器181

§6-1　无机固体电解质气体传感器181

一、氧化物固体电解质的构造和导电特性181

二、氧浓差电池与氧传感器186

三、氧传感器的构造和分类195

四、氧固体电解质气体传感器的应用197

五、固体电解质SOx传感器202

§6-2　高聚物固体电解质气体传感器207

一、高聚物固体电解质膜的结构和类型207

二、恒电位电解电化学气体传感器的工作原理210

三、高聚物固体电解质气体传感器的构造和应用213

第七章　生物传感器219

§7-1　概述219

一、生物识别功能物质与固定化技术220

§7-2　功能膜的制备与传感器测量装置220

二、基本电极和测量方式222

§7-3　酶传感器224

一、酶的催化和分子识别功能224

二、酶传感器的原理、结构和特性225

三、酶传感器的应用227

§7-4　微生物传感器230

一、微生物传感器的分类230

二、微生物传感器的原理和特性230

三、微生物传感器的应用232

一、非标记免疫传感器236

§7-5　免疫传感器236

二、标记免疫传感器237

三、免疫传感器的应用238

§7-6　其它生物传感器239

一、细胞器传感器和组织传感器239

二、半导体生物传感器240

三、酶热敏电阻传感器241

四、光电生物传感器242

五、生物传感器的未来243