Principle and application of sensor

出版者的话
前言
教学建议
第1章　概述1
　1.1　传感器的作用和地位1
　　1.1.1　什么是传感器1
　　1.1.2　传感器的作用2
　1.2　传感器现状和发展趋势3
　　1.2.1　传感器现状3
　　1.2.2　传感器的发展4
　1.3　传感器的定义、组成、分类及图形符号5
　　1.3.1　传感器定义5
　　1.3.2　传感器组成6
　　1.3.3　传感器分类6
　　1.3.4　传感器图形符号与命名方法7
　思考题8
第2章　传感器的基本特性9
　2.1　传感器的静态特性9
　　2.1.1　线性度10
　　2.1.2　迟滞11
　　2.1.3　重复性12
　　2.1.4　灵敏度12
　　2.1.5　漂移和稳定性13
　　2.1.6　分辨率和阈值13
　2.2　传感器的动态特性14
　　2.2.1　传感器动态误差14
　　2.2.2　传递函数15
　　2.2.3　一阶传感器系统17
　　2.2.4　二阶传感器系统19
　思考题21
第3章　电阻式传感器22
　3.1　金属丝电阻应变片22
　　3.1.1　金属丝电阻应变片结构和种类22
　　3.1.2　金属丝电阻应变片工作原理23
　　3.1.3　金属丝电阻应变片的主要特性24
　3.2　电阻应变片测量电路26
　　3.2.1　直流电桥27
　　3.2.2　交流电桥29
　　3.2.3　电阻应变仪原理31
　　3.2.4　相敏检波电路33
　3.3　电阻式传感器的应用34
　　3.3.1　测力与称重传感器34
　　3.3.2　膜片式压力传感器36
　　3.3.3　应变式加速度传感器37
　　3.3.4　电子秤38
　3.4　半导体压阻式传感器39
　　3.4.1　压阻效应39
　　3.4.2　压阻式传感器40
　思考题41
第4章　电容式传感器43
　4.1　电容式传感器概述43
　　4.1.1　工作原理43
　　4.1.2　结构类型43
　4.2　电容式传感器的输出特性44
　　4.2.1　变极距型44
　　4.2.2　平板变面积型46
　　4.2.3　变介电常数型47
　4.3　测量电路48
　　4.3.1　电容式传感器等效电路48
　　4.3.2　转换电路49
　4.4　应用举例53
　　4.4.1　压差式电容压力传感器54
　　4.4.2　电容测厚仪55
　　4.4.3　力平衡式加速度传感器55
　　4.4.4　电容传声器测声56
　思考题57
第5章　电感式传感器58
　5.1　变磁阻式传感器（自感式）58
　　5.1.1　工作原理58
　　5.1.2　输出特性59
　　5.1.3　差动变间隙式传感器结构原理60
　　5.1.4　测量转换电路60
　　5.1.5　变磁阻式传感器的应用62
　5.2　差动变压器式传感器（互感式）63
　　5.2.1　螺线管式差动变压器工作原理63
　　5.2.2　基本特性64
　　5.2.3　零点残余电压65
　　5.2.4　测量电路66
　　5.2.5　应用举例67
　5.3　电涡流式传感器68
　　5.3.1　工作原理68
　　5.3.2　等效电路分析68
　　5.3.3　涡流的分布和强度69
　　5.3.4　测量电路70
　　5.3.5　电涡流传感器的应用72
　思考题74
第6章　磁电、磁敏式传感器75
　6.1　磁电感应式传感器（电动式）75
　　6.1.1　工作原理和结构形式75
　　6.1.2　基本特性76
　　6.1.3　测量电路77
　　6.1.4　应用78
　6.2　霍尔传感器79
　　6.2.1　霍尔效应80
　　6.2.2　霍尔元件81
　　6.2.3　霍尔元件的应用82
　　6.2.4　集成霍尔传感器84
　6.3　磁敏元件86
　　6.3.1　磁敏电阻器86
　　6.3.2　磁敏晶体管90
　思考题93
第7章　压电元件与超声波传感器94
　7.1　压电效应94
　　7.1.1　正压电效应94
　　7.1.2　逆压电效应94
　7.2　压电材料95
　　7.2.1　石英晶体95
　　7.2.2　压电陶瓷96
　　7.2.3　聚偏氟乙烯压电材料98
　7.3　测量电路98
　　7.3.1　压电元件结构98
　　7.3.2　压电传感器等效电路99
　　7.3.3　压电传感器测量电路100
　7.4　压电传感器的应用102
　　7.4.1　压电加速度计传感器103
　　7.4.2　压电式玻璃破碎报警器103
　　7.4.3　压电引信103
　7.5　超声波传感器104
　　7.5.1　超声波及其物理性质104
　　7.5.2　超声波传感器结构原理106
　　7.5.3　超声波传感器的应用107
　思考题113
第8章　光电效应及光电器件114
　8.1　光电效应114
　　8.1.1　外光电效应114
　　8.1.2　内光电效应115
　8.2　光电器件116
　　8.2.1　光电管116
　　8.2.2　光电倍增管116
　　8.2.3　光敏电阻118
　　8.2.4　光敏二极管和光敏三极管120
　　8.2.5　光电池123
　　8.2.6　其他特性的光电器件125
　　8.2.7　半导体色敏传感器126
　8.3　光电器件应用实例127
　　8.3.1　遥控器检测电路127
　　8.3.2　光敏电阻脉搏测量计127
　　8.3.3　光电鼠标128
　　8.3.4　光电开关用于智能电动小车129
　　8.3.5　红外报警器130
　8.4　光栅式传感器131
　　8.4.1　莫尔条纹131
　　8.4.2　光栅测量装置133
　思考题135
第9章　新型光电传感器137
　9.1　新型固态光电传感器137
　　9.1.1　普通光敏器件阵列137
　　9.1.2　PSD光电位置传感器139
　　9.1.3　SSPD自扫描光电二极管阵列140
　9.2　CCD（电荷耦合器件）143
　　9.2.1　CCD工作原理及特性143
　　9.2.2　CCD器件146
　　9.2.3　CCD传感器的应用150
　9.3　光纤传感器152
　　9.3.1　光纤的结构和传光原理153
　　9.3.2　几个重要参数153
　　9.3.3　光波调制技术155
　　9.3.4　光纤传感器的应用158
　思考题161
第10章　半导体式化学传感器163
　10.1　气敏传感器163
　　10.1.1　电阻型半导体气敏传感器164
　　10.1.2　非电阻型半导体气敏器件167
　　10.1.3　气敏传感器的应用168
　10.2　湿敏传感器171
　　10.2.1　湿度及其表示方法171
　　10.2.2　氯化锂湿敏电阻172
　　10.2.3　半导体陶瓷湿敏电阻173
　　10.2.4　湿度传感器的特性参数173
　　10.2.5　湿度传感器的应用174
　10.3　离子敏传感器176
　　10.3.1　MOSFET场效应晶体管176
　　10.3.2　离子敏传感器工作原理177
　　10.3.3　离子敏传感器测量电路177
　　10.3.4　离子敏传感器的应用177
　思考题178
第11章　射线式传感器179
　11.1　核辐射物理基础179
　　11.1.1　放射性同位素180
　　11.1.2　核辐射与物质间的相互作用180
　11.2　射线式传感器181
　　11.2.1　辐射源182
　　11.2.2　核辐射探测器182
　11.3　射线式传感器的应用187
　　11.3.1　测厚187
　　11.3.2　物位测量188
　　11.3.3　流量测量188
　　11.3.4　烟雾报警器（电离室）188
　　11.3.5　探伤189
　　11.3.6　X射线荧光分析仪189
　　11.3.7　CT技术190
　　11.3.8　核子秤192
　思考题192
第12章　热电式传感器193
　12.1　温度传感器的分类及温标193
　　12.1.1　温度传感器分类方法193
　　12.1.2　温度单位194
　12.2　热电偶194
　　12.2.1　工作原理和热电效应194
　　12.2.2　热电偶基本定律197
　　12.2.3　热电偶的分类和结构198
　　12.2.4　热电偶测量电路及应用199
　12.3　热电阻与热敏电阻200
　　12.3.1　热电阻200
　　12.3.2　热敏电阻201
　　12.3.3　应用举例202
　12.4　集成温度传感器203
　　12.4.1　测温原理203
　　12.4.2　PTAT集成温度传感器信号输出方式204
　12.5　红外传感器206
　　12.5.1　红外辐射206
　　12.5.2　红外探测器207
　　12.5.3　红外传感器的应用209
　思考题212
第13章　集成智能传感器214
　13.1　概述214
　　13.1.1　基本特点214
　　13.1.2　发展趋势215
　　13.1.3　主要产品217
　13.2　单片智能温度传感器217
　　13.2.1　基于1-Wire总线的DS18B20型智能温度传感器217
　　13.2.2　基于SMBus的MAX6654型智能温度传感器220
　13.3　集成湿度传感器221
　　13.3.1　HM1500/HM1520型电压输出式集成湿度传感器222
　　13.3.2　HTF3223型频率/温度输出式集成湿度传感器224
　　13.3.3　SHT10型数字湿度/温度传感器225
　13.4　单片硅压力传感器227
　　13.4.1　MPX2100/4100/5100/5700系列集成硅压力传感器227
　　13.4.2　ST3000系列智能压力传感器229
　　13.4.3　PPT系列网络化智能压力传感器231
　13.5　单片集成磁场传感器234
　　13.5.1　HMC系列集成磁场传感器235
　　13.5.2　AD22151型线性输出集成磁场传感器237
　13.6　电容式集成传感器240
　　13.6.1　硅电容式集成传感器240
　　13.6.2　新型电容式指纹传感器243
　思考题245
第14章　实验指南与综合练习246
　14.1　传感器实验246
　　14.1.1　基本实验247
　　14.1.2　设计型实验259
　　14.1.3　综合性工程实验263
　14.2　综合练习267
　　14.2.1　填空267
　　14.2.2　选择填空269
　　14.2.3　分析与计算269
　　14.2.4　简述题271
参考文献273