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第一章 传感器概述1

第一节 传感器与非电量电测1

一、非电量与非电量电测1

二、非电量电测系统1

第二节 传感器的定义2

第三节 传感器的分类3

第四节 传感器的基本特性4

一、传感器的静态特性4

二、传感器的动态特性5

第五节 传感器的应用领域5

第六节 传感器的发展方向7

第二章 温度传感器9

第一节 电接点玻璃水银温度计9

第二节 电接点压力式温度计10

第三节 双金属温度传感器11

第四节 热电偶13

一、热电偶的基本工作原理13

二、热电极的材料14

三、常用热电偶14

四、热电偶的结构15

五、热电偶冷端的温度补偿16

第五节 热电阻18

一、工作原理18

二、热电阻的材料及要求18

三、常用热电阻19

四、热电阻的结构19

第六节 热敏电阻21

一、工作原理21

二、热敏电阻的基本类型21

三、热敏电阻的主要参数25

第七节 聚合热开关26

一、聚合热开关的工作原理26

二、聚合热开关的主要特性26

第八节 热敏铁氧体28

第九节 热舌簧开关30

第十节 半导体管温度传感器32

一、温敏二极管32

二、温敏三极管34

三、温控晶闸管34

第十一节 集成温度传感器35

一、基本工作原理35

二、集成温度传感器的信号输出方式36

三、一些常用集成温度传感器37

第十二节 温度控制器41

一、TC620型温度控制器41

二、DS1620型温度控制器43

第十三节 热释电红外传感器44

一、热释电效应44

二、热释电红外传感器45

三、热释电红外探测模块46

第十四节 NQR温度计48

一、NQR现象的产生48

二、NQR温度计的特点49

三、NQR温度计的基本工作原理49

第十五节 其它温度传感器50

一、石英温度传感器50

二、电容式温度传感器52

三、热噪声温度传感器52

第十六节 温度传感器的应用实例53

一、温度控制53

二、温度检测62

三、温度监视与报警67

四、保护电路73

第三章 湿度传感器75

第一节 湿度传感器的基本概念76

一、大气的湿度及露点76

二、温敏传感器的分类76

第二节 碳膜湿度传感器77

第三节 金属氧化物陶瓷湿度传感器78

一、MgCr2O4-TiO2陶瓷湿度传感器78

二、NiO陶瓷湿度传感器79

三、TiO2-V2O5陶瓷湿度传感器80

第四节 金属氧化物膜湿度传感器81

第五节 金属氧化物湿度传感器应用电路82

第六节 氯化锂(LiCl)湿敏电阻83

一、早期的氯化锂湿敏电阻83

二、DWS-P型氯化锂湿敏电阻85

第七节 高分子湿度传感器86

一、高分子电容式湿度传感器86

二、高分子电阻式湿度传感器87

第八节 其它一些水分子亲和力型湿度传感器88

一、硒蒸发膜湿度传感器88

二、多孔氧化铝湿度传感器88

三、铌酸锂晶体湿度传感器89

四、石英湿度传感器89

第九节 热敏电阻式湿度传感器90

第十节 结露传感器91

一、电阻型结露传感器91

二、电容型结露传感器92

第十一节 水分传感器93

一、电阻式水分传感器93

二、电容式水分传感器94

三、微波水分传感器95

第十二节 湿度传感器应用实例96

一、直读式湿度计96

二、湿度检测器96

三、石英相对湿度计97

四、高湿度显示器97

五、湿度控制电路98

六、仓储湿度控制电路99

七、鸡、鸭雏室湿度控制器99

八、汽车后窗玻璃自动去湿装置100

九、浴室镜面水汽清除器101

十、简易秧棚湿度指示器102

十一、盆花缺水指示器103

十二、土壤缺水告知器104

十三、电容式谷物水分测量仪104

第四章 力学传感器106

第一节 力学传感器中的弹性元件106

一、变换力的弹性元件106

二、变换压力的弹性元件107

第二节 电阻应变片109

一、金属电阻应变片的结构109

二、金属电阻应变片材料110

三、金属电阻应变片的工作原理111

四、金属电阻应变片的主要参数111

五、金属电阻应变片的温度误差及补偿方法112

六、金属电阻应变片电桥电路113

七、半导体应变片114

第三节 应变式传感器116

一、工作原理116

二、应变式传感器的用途118

第四节 压阻式压力传感器120

一、工作原理与主要特点120

二、温度漂移的补偿120

三、MPX2050、MPX2100压阻式压力传感器121

第五节 压电传感器122

一、压电效应123

二、压电材料123

三、压电元件的应用特点126

四、压电传感器的工作原理127

五、压电式测力传感器127

六、压电式压力传感器128

七、压电式加速度传感器128

八、高分子材料压电传感器129

第六节 电容式传感器129

一、电容式传感器的工作原理130

二、电容式传感器的特点130

三、电容式荷重传感器131

四、电容式压力传感器131

五、电容式加速度传感器132

六、ADXL50电容式集成加速度传感器133

第七节 谐振传感器135

一、振弦式压力传感器135

二、振筒式压力传感器136

三、振膜式压力传感器137

第八节 电感式压力传感器138

一、工作原理138

二、气隙电感式压力传感器138

三、电感式油压传感器139

四、变隙式差动电感压力传感器140

第九节 感压导电橡胶140

第十节 开关式加速度传感器142

一、永磁钢球式加速度传感器142

二、偏心转子式加速度传感器142

三、偏心轮式加速度传感器143

第十一节 扭矩传感器144

一、工作原理144

二、应变片式扭矩传感器144

三、磁致伸缩式扭矩传感器145

四、磁电式扭矩传感器146

第十二节 力学传感器的应用实例147

一、金属加工切削力的测量147

二、压电引信147

三、泥浆材料测重仪148

四、电子皮带秤150

五、气体发生器输出特性测试150

六、千斤顶荷重测试151

七、续航发动机燃烧室压力及推力测试152

八、火炮膛内压力测试153

九、指套式电子血压计153

十、水深测量仪154

十一、石英加速度传感器用于冲击试验台的标定和检测155

十二、振动测量仪156

十三、加速度传感器在汽车安全气囊系统上的应用156

十四、玻璃破碎报警器157

十五、开关式加速度传感器在电火工品保险装置上的应用158

十六、利用磁电扭矩传感器测电机转矩158

十七、加速度测试仪159

第五章 光传感器160

第一节 基本概念160

一、电磁波与光谱160

二、光子的能量160

三、光电效应160

第二节 光电管161

第三节 光电倍增管163

第四节 光敏器件166

一、光敏电阻166

二、光敏二极管169

三、光敏三极管172

四、光控晶闸管174

五、光敏开关管175

第五节 光耦器件176

一、光电耦合器176

二、光断续器178

第六节 太阳电池180

一、硒太阳电池180

二、硅太阳电池181

第七节 红外光传感器183

一、量子型红外光敏器件的结构及工作原理183

二、红外光敏器件的主要特性184

第八节 紫外线传感器184

一、紫外线传感器的结构及工作原理184

二、紫外线传感器的主要技术特性186

第九节 光纤式光电传感器188

一、结构及工作原理188

二、光纤式光电传感器的一些特性189

三、光纤式光电传感器的应用190

第十节 色彩传感器190

一、双结二极管色彩传感器190

二、a-Si色彩传感器192

第十一节 CCD图像传感器194

一、电荷耦合器件195

二、CCD图像传感器197

三、CCD图像传感器的应用199

第十二节 光传感器的应用实例199

一、光电管在电影放映机上的应用199

二、灯光亮度自动控制器200

三、路灯光电控制器200

四、光控闪光标志灯201

五、光控闪烁安全警示灯202

六、注油液位控制装置203

七、采用光纤式光电传感器检测液位203

八、一种测量心率的新方法204

九、测光文具盒205

十、使用光敏电阻制作的测光器205

十一、红外检测器207

十二、光电式转矩测量仪207

十三、简易光强度计208

十四、紫外线传感器应用电路208

十五、太阳能自动跟踪控制器209

十六、光控自动水龙头210

十七、声控光敏延时开关211

十八、条形码扫描笔211

十九、石英钟金鸡报晓电路212

二十、石英钟光控报时电路213

二十一、戒烟缸213

二十二、烟雾报警器214

二十三、红外线警戒报警器214

二十四、简易感光报警器216

二十五、大米光电分选机216

二十六、产品计数器217

二十七、可逆计数器218

二十八、光控定时报栏灯219

二十九、红外自动干手器221

三十、冲床光电保护装置221

第六章 磁传感器226

第一节 霍尔元件226

一、霍尔元件的工作原理及结构226

二、霍尔元件的主要特性227

三、霍尔元件的应用典型电路229

四、霍尔元件的特点及应用范围230

第二节 霍尔开关集成传感器230

一、霍尔开关集成传感器的结构及工作原理230

二、霍尔开关集成传感器的工作特性231

三、霍尔开关集成传感器的应用232

第三节 霍尔线性集成传感器237

一、霍尔线性集成传感器的结构及工作原理237

二、霍尔线性集成传感器的主要技术特性238

第四节 磁阻元件239

一、基本工作原理239

二、磁阻元件的基本特性240

三、磁阻元件的应用241

第五节 磁敏二极管241

一、磁敏二极管的基本结构及工作原理241

二、磁敏二极管的主要技术特性及参数242

第六节 磁敏三极管244

一、磁敏三极管的基本结构及工作原理244

二、磁敏三极管的主要技术特性245

第七节 磁传感器的应用实例245

一、磁感应强度测量仪245

二、霍尔元件在转速测量上的应用246

三、直流功率测量仪246

四、利用霍尔线性集成传感器进行磁法覆盖层厚度测量247

五、霍尔元件在电流测量上的应用248

六、霍尔元件在磁性材料研究上的应用250

七、海洋用霍尔罗盘250

八、霍尔计数装置251

九、无触点开关252

十、无触点电位器252

十一、无接触式仿型加工253

十二、霍尔汽车点火器253

十三、霍尔无刷直流电机254

十四、自动供水装置255

十五、大件金属物件检测器256

第七章 机械位移传感器258

第一节 电位器式传感器258

一、电位器的基本概念258

二、一些具有代表性的电位器式传感器259

三、电位器的主要技术特性261

第二节 电容式位移传感器262

一、变极距式电容传感器262

二、变面积式电容传感器264

三、电容式位移传感器的实用结构264

第三节 电阻应变式位移传感器265

第四节 电感式位移传感器265

一、变隙式电感位移传感器266

二、螺管式电感位移传感器267

三、差动螺管式电感位移传感器267

四、差动变压器268

第五节 涡流式位移传感器269

一、涡流式位移传感器的基本结构和工作原理269

二、涡流式位移传感器的特性270

三、涡流式位移传感器的检测电路272

四、涡流式厚度传感器273

第六节 光电式位移传感器273

第七节 光纤位移传感器274

一、反射式光纤位移传感器的工作原理274

二、光电转换及放大电路275

第八节 光栅位移传感器276

一、莫尔条纹276

二、光栅位移传感器的结构及工作原理277

三、光栅位移传感器的应用277

第九节 光电编码器278

第十节 磁栅式位移传感器280

一、磁栅280

二、磁栅式位移传感器的结构及工作原理281

第十一节 感应同步器282

一、感应同步器的结构282

二、感应同步器的工作原理284

三、感应同步器的细分原理286

四、数显表287

第十二节 其他位移传感器288

一、霍尔式微量位移传感器288

二、振弦式位移传感器289

三、磁阻式位移传感器291

四、旋转变压器291

五、偏光式角位移传感器292

六、陀螺仪292

七、射频位移传感器293

第十三节 机械位移传感器应用实例293

一、电感测微仪293

二、可变气隙式电感测微仪294

三、高频涡流测厚仪294

四、使用电位器式角位移传感器测量导弹航摆时间295

五、电位器式液面高度测试仪296

六、光电位移传感器的应用297

七、机床纵向切削进给速度的控制298

八、数显划线尺298

九、感应同步器在镗床上的使用299

十、大工件壁厚测试台299

十一、剪切机的控制301

十二、接近报警器301

第八章 转速及线速度传感器304

第一节 磁电式转速传感器304

第二节 光电式转速传感器305

一、直射式光电转速传感器305

二、反射式光电转速传感器305

第三节 光断续器式转速传感器306

第四节 离心式转速传感器308

第五节 电涡流式转速传感器309

第六节 霍尔式转速传感器310

第七节 直流测速发电机311

第八节 电动式速度传感器312

第九节 电磁式速度传感器313

第十节 空间滤波器313

第十一节 多卜勒效应测速315

一、多卜勒效应315

二、多卜勒雷达测速316

第十二节 测速传感器的应用实例317

一、霍尔转速表317

二、摩托车电子速度表319

三、磁电式转速计320

四、多卜勒血流计321

第九章 流量及流速传感器322

第一节 电磁式流量传感器322

一、电磁式流量传感器的工作原理及使用322

二、电磁式流速传感器的电路323

第二节 涡流流量传感器324

一、涡流流量传感器工作原理324

二、涡流流量计的结构324

三、涡流流量传感器的特性及使用325

第三节 超声波流量传感器325

第四节 热导式流速传感器326

第五节 激光流速传感器328

第六节 光纤流速传感器329

第七节 浮子式流量传感器329

第八节 涡轮式流量传感器331

第九节 空间滤波器式流量传感器331

第十节 流量传感器的实用实例333

一、热风速计333

二、压差式流量计333

三、光纤风速计334

第十章 物位传感器335

第一节 导电式水位传感器335

第二节 压电式微型料位传感器337

一、压电式料位传感器的工作原理337

二、压电式微型物料传感器的应用电路338

第三节 压差式液位传感器339

第四节 电容式料位传感器340

第五节 超声物位传感器342

第六节 物位传感器应用实例343

一、深井水位测量仪343

二、高性能水位控制器344

三、太阳能热水器水位报警器345

四、远距离水位遥测仪345

五、自动水位控制模块CZ-96的应用348

六、油箱油量检测系统348

七、干簧管式自动水位控制装置349

第十一章 气体传感器352

第一节 半导体气敏元件352

一、半导体气敏元件的工作原理352

二、SnO2气敏元件352

三、Fe2O3系气敏元件353

四、一些应用半导体气敏元件的特性355

第二节 接触燃烧式气体传感器357

第三节 氢敏器件359

一、氢敏MOS场效应管359

二、氢敏集成传感器360

第四节 气敏二极管360

一、Pd-TiO2气敏二极管360

二、Pd-MIS气敏二极管361

第五节 原电池式气体传感器361

一、原电池式氧传感器361

二、原电池式氨传感器362

第六节 气体传感器的实用实例363

一、实用瓦斯报警器363

二、可燃气体监漏报警器364

三、实用酒精测试仪365

四、酒精检测报警控制器365

第十二章 接近传感器367

第一节 电容式接近传感器367

一、电容式接近传感器的工作原理及结构367

二、电容式接近传感器的特性368

三、使用电容式接近传感器应注意的几个问题369

第二节 电感式接近传感器370

一、电感式接近传感器的工作原理370

二、电感式接近传感器的主要特性370

三、SC205接近开关专用集成电路372

第三节 接近传感器的应用实例373

一、接近传感器在工业控制中的应用373

二、接近传感器在安全、防盗方面的应用375

三、金属探寻器379

第十三章 其它传感器382

第一节 水银开关382

第二节 火灾传感器383

一、火灾发生时的现象及检测方法383

二、感烟传感器384

三、感温式火灾传感器387

四、火灾报警器应用电路387

第三节 声敏传感器390

一、电阻变换型声敏传感器390

二、压电声敏传感器391

三、电容式声敏传感器392

四、动圈式话筒392

五、拾音器392

第四节 接触传感器393

一、超精密微动开关式接触传感器393

二、触摸式接触传感器394

第五节 粉状体传感器396

第十四章 传感器在家用电器中的应用398

第一节 传感器在小家电中的应用399

一、衡温电烙铁399

二、PTC电热鞋399

三、自动温奶器400

四、触摸式定时台灯400

五、家用远红外烘手器401

六、控温电熨斗402

七、常用自动照明开关402

八、助听器403

第二节 传感器在厨具中的应用403

一、温度传感器在加热器具中的应用403

二、全自动洗碗机403

三、微波炉405

四、自动换气扇405

五、自动抽油烟机406

第三节 传感器在淋浴热水器中的应用408

一、水箱式电热淋浴器408

二、燃气直流式热水器408

第四节 传感器在洗衣机中的应用409

第五节 传感器在电冰箱中的应用411

一、传感器在电冰箱中的作用411

二、电冰箱中的温度传感器412

第六节 传感器在家用吸尘器中的应用416

第七节 传感器在室内空调器中的应用417

第八节 传感器在照相机中的应用417

一、半自动电子曝光照相机417

二、“傻瓜”相机的电子快门418

三、自动调光式闪光灯419

第九节 传感器在彩色电视机中的应用419

一、彩色电视机消磁419

二、传感器在遥控器上的应用421

三、压电元件在彩电上的应用421

第十节 传感器在录像机中的应用422

一、传感器在录像机中的作用422

二、录像机中的传感器422

第十一节 传感器在家庭安全方面的应用424

一、家用有害气体报警器424

二、可燃气体泄漏报警器424

三、敲击防盗报警器425

四、冲击防盗报警器425

第十五章 传感器接口电路427

第一节 传感器信号的处理方法及作用427

一、传感器输出信号的特点427

二、传感器信号的处理方法427

第二节 传感器与检测电路的一般结构形式428

第三节 阻抗匹配器429

第四节 电桥电路430

一、直流电桥430

二、交流电桥433

第五节 放大电路434

一、反相放大器435

二、同相放大器435

三、差动放大器435

四、电荷放大器436

五、传感器与放大电路配接的示例437

第六节 噪声的抑制439

一、噪声产生的根源439

二、噪声的抑制方法440

第七节 传感器和微型计算机的连接442

一、传感器与微型计算机结合的重要性442

二、检测信号在输入微型计算机前的处理443

三、A/D模数接口电路445

四、采样保持电路及模拟多路转换器447

五、电压-频率转换电路448