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第1章 传感器技术基础1

1.1 自动测控系统与传感器1

1.1.1 自动测控系统1

1.1.2 传感器2

1.2 传感器的分类3

1.2.1 按被测物理量分类3

1.2.2 按传感器工作原理分类3

1.3 传感器的数学模型5

1.3.1 传感器的静态数学模型5

1.3.2 传感器的动态数学模型6

1.4 传感器的特性与技术指标7

1.4.1 静态特性7

1.4.2 动态特性9

1.5 传感器的材料与制造11

1.5.1 传感器的材料11

1.5.2 传感器制造技术13

1.6 提高传感器性能的方法14

1.6.1 传感器性能指标14

1.6.2 提高性能指标的方法14

1.7 传感器的标定与校准16

1.7.1 标定与校准的方法16

1.7.2 静态标定16

1.7.3 动态标定17

1.8 小结17

1.9 习题18

2.2.1 热电偶测温原理19

2.2 热电偶传感器19

第2章 温度传感器19

2.1 温度测量概述19

2.2.2 热电偶的结构形式及热电偶材料22

2.2.3 热电偶测温及参考端温度补偿24

2.3 金属热电阻传感器26

2.3.1 热电阻的温度特性26

2.3.2 热电阻传感器的结构27

2.4 集成温度传感器27

2.4.1 集成温度传感器基本工作原理27

2.4.2 电压输出型集成温度传感器28

2.4.3 电流输出型集成温度传感器28

2.5.2 热敏电阻温度测量非线性修正29

2.5.1 热敏电阻的(Rt-t)特性29

2.5 半导体热敏电阻29

2.6 温度传感器应用举例30

2.6.1 双金属温度传感器的应用30

2.6.2 热敏电阻温度传感器的应用31

2.6.3 晶体管温度传感器的应用33

2.6.4 集成温度传感器应用举例34

2.7 小结36

2.8 习题36

第3章 力传感器37

3.1 弹性敏感元件37

3.1.1 弹性敏感元件的特性37

3.1.2 弹性敏感元件的分类38

3.2.1 电阻应变片工作原理41

3.2 电阻应变片传感器41

3.2.2 电阻应变片的分类42

3.2.3 电阻应变片的测量电路42

3.3 压电传感器44

3.3.1 石英晶体的压电效应44

3.3.2 压电陶瓷的压电效应46

3.3.3 压电式传感器的测量电路46

3.3.4 压电式传感器结构49

3.4 电容式传感器50

3.4.1 变极距式电容传感器50

3.4.2 变面积式电容传感器51

3.4.4 电容式传感器测量电路53

3.4.3 变介电常数式电容传感器53

3.5 电感式传感器56

3.5.1 自感式传感器56

3.5.2 测量电路57

3.5.3 互感式传感器58

3.5.4 差动变压器式传感器测量电路59

3.6 力传感器应用举例60

3.6.1 煤气灶电子点火器60

3.6.2 压电式玻璃破碎报警器61

3.6.3 2S5M压力传感器应用电路举例62

3.7 小结62

3.8 习题63

4.1.2 内光电效应64

4.1.1 外光电效应64

第4章 光电式传感器64

4.1 光电效应64

4.1.3 光生伏打效应65

4.2 光电器件65

4.2.1 光电管和光电倍增管65

4.2.2 光敏电阻66

4.2.3 光电二极管和光电三极管67

4.2.4 光电池67

4.2.5 光电元件的特性68

4.2.6 光电耦合器件73

4.3 红外线传感器74

4.3.1 概述74

4.3.2 热释电型红外传感器75

4.4 色彩传感器77

4.5 CCD图像传感器79

4.5.1 CCD电荷耦合器件79

4.5.2 CCD图像传感器80

4.6 光纤传感器81

4.6.1 光纤传感元件81

4.6.2 常用光纤传感器83

4.7 光传感器应用实例84

4.8 小结88

4.9 习题88

5.1 霍耳传感器工作原理90

5.1.1 霍耳效应90

第5章 霍耳传感器及其他磁传感器90

5.1.2 霍耳元件的主要技术参数92

5.2 霍耳传感器93

5.2.1 霍耳开关集成传感器93

5.2.2 霍耳线性集成传感器94

5.3 其他磁传感器94

5.3.1 磁阻元件94

5.3.2 磁敏二极管95

5.3.3 磁敏三极管96

5.4.1 霍耳汽车无触点点火器98

5.4.2 霍耳无刷直流电动机98

5.4 霍耳传感器及其他磁传感器应用实例98

5.4.3 自动供水装置99

5.5 小结100

5.6 习题101

第6章 位移传感器102

6.1 机械位移传感器102

6.1.1 电位器式位移传感器102

6.1.2 电容式位移传感器103

6.1.3 螺线管式电感位移传感器104

6.1.4 差动变压器104

6.2 光栅位移传感器105

6.2.1 莫尔条纹105

6.2.3 光栅位移传感器的应用106

6.3 磁栅位移传感器106

6.2.2 光栅位移传感器的结构及工作原理106

6.4 接近传感器108

6.4.1 电容式接近传感器108

6.4.2 电感式接近传感器108

6.4.3 热释电红外传感器接近电路108

6.5 转速传感器110

6.5.1 磁电式转速传感器110

6.5.2 光电式转速传感器111

6.6 多普勒传感器112

6.6.1 多普勒效应112

6.6.2 多普勒雷达测速112

6.7 液位传感器113

6.7.1 导电式水位传感器113

6.7.2 压差式液位传感器114

6.8 流量及流速传感器115

6.8.1 电磁式流量传感器116

6.8.2 涡轮式流速传感器117

6.9 小结118

6.10 习题118

第7章 气体和湿度传感器120

7.1 气体传感器120

7.1.1 半导体型气体传感器121

7.1.2 固体电解质式气体传感器122

7.1.3 接触燃烧式气体传感器122

7.1.4 电化学式气体传感器123

7.1.5 集成型气体传感器124

7.1.6 气体传感器的应用124

7.1.7 烟雾传感器125

7.2.1 概述126

7.2 湿度传感器126

7.2.2 陶瓷型湿度传感器128

7.2.3 有机高分子湿度传感器129

7.2.4 半导体型湿度传感器130

7.2.5 含水量检测130

7.3 气体和湿度传感器的应用131

7.3.1 气体报警器131

7.3.2 自动空气净化换气扇131

7.3.3 自动去湿装置132

7.3.4 录像机结露报警控制电路132

7.3.5 气体报警器与控制器电路133

7.5 习题134

7.4 小结134

第8章 新型传感器135

8.1 生物传感器135

8.1.1 概述135

8.1.2 生物传感器的工作原理及结构136

8.2 微波传感器140

8.2.1 概述140

8.2.2 微波传感器及其分类140

8.2.3 微波传感器的优点及存在的问题141

8.2.4 微波传感器的应用——微波温度传感器142

8.3 超声波传感器142

8.3.1 超声波传感器的物理基础142

8.3.2 超声波换能器及耦合技术144

8.3.3 超声波传感器的应用146

8.4 机器人传感器149

8.4.1 机器人与传感器149

8.4.2 机器人传感器的分类150

8.4.3 触觉传感器150

8.4.4 接近觉传感器152

8.4.5 视觉传感器153

8.4.6 听觉、嗅觉、味觉及其他传感器156

8.5 小结158

8.6 习题158

9.1 传感器输出信号的处理方法159

9.1.1 输出信号的特点159

第9章 传感器接口电路159

9.1.2 输出信号的处理方法160

9.2 传感器信号检测电路160

9.2.1 检测电路形式160

9.2.2 常用电路161

9.3 传感器和微型计算机的连接166

9.3.1 传感器与微型计算机结合的重要性166

9.3.2 检测信号在输入微型计算机前的处理167

9.3.3 模-数转换电路168

9.3.4 电压-频率转换电路169

9.4 传感器应用系统实例171

9.5 小结174

9.6 习题174

参考文献175