传感器原理及应用

第1章 绪论1

1.1 物联网与传感器1

1.2 传感器的基本概念2

1.2.1 传感器的概念2

1.2.2 传感器的组成2

1.2.3 传感器的分类4

1.3 传感器的功能与地位7

1.4 传感器的发展现状与趋势8

习题9

第2章 传感器的理论及技术基础10

2.1 传感器的基础效应10

2.1.1 光电效应10

2.1.2 磁电效应13

2.1.3 压电效应和压阻效应15

2.1.4 表面效应和界面效应16

2.2 传感器的基本特性17

2.2.1 传感器的静态特性17

2.2.2 传感器的动态特性23

习题29

第3章 物理量传感器31

3.1 物理量传感器概述31

3.2 力学传感器31

3.2.1 应变式力学传感器32

3.2.2 压电式力学传感器38

3.3 热学传感器43

3.3.1 温标与温度的测量43

3.3.2 热电阻温度传感器44

3.3.3 热电偶温度传感器47

3.4 光学传感器50

3.4.1 光电传感器51

3.4.2 光纤传感器57

3.5 磁学传感器60

3.5.1 磁电感应式传感器60

3.5.2 霍尔式传感器62

3.6 声学传感器64

3.6.1 超声波传感器64

3.6.2 声表面波传感器68

习题71

第4章 化学量传感器73

4.1 化学量传感器概述73

4.1.1 化学量传感器的构成与分类73

4.1.2 主要性能衡量指标75

4.2 气体传感器75

4.2.1 气体传感器概述75

4.2.2 半导体气体传感器77

4.2.3 其他类型气体传感器79

4.3 湿度传感器80

4.3.1 概述80

4.3.2 电容式湿度传感器83

4.3.3 半导体陶瓷湿度传感器84

4.3.4 结露传感器87

4.3.5 湿度传感器的应用88

4.4 离子传感器89

4.4.1 离子选择电极离子传感器90

4.4.2 场效应晶体管型离子传感器92

习题93

第5章 生物量传感器95

5.1 生物量传感器原理及特点95

5.2 酶传感器96

5.2.1 酶传感器的基本结构、工作原理97

5.2.2 酶的固定化技术98

5.3 微生物传感器100

5.3.1 微生物传感器的原理特性及分类100

5.3.2 两类微生物传感器100

5.3.3 微生物传感器的应用与发展101

5.4 细胞传感器102

5.5 免疫传感器102

5.5.1 免疫传感器原理103

5.5.2 免疫传感器的主要类型104

5.5.3 免疫传感器的应用与前景107

5.6 组织传感器108

5.6.1 动物组织传感器108

5.6.2 植物组织电极109

5.7 生物量传感器的应用110

5.7.1 在传统医学方面的应用110

5.7.2 在非传统医学方面的应用111

习题112

第6章 微机电(MEMS)传感器技术114

6.1 MEMS概况及发展现状114

6.1.1 MEMS的定义114

6.1.2 MEMS的特点115

6.1.3 面向物联网应用的MEMS传感器技术116

6.2 MEMS常用材料117

6.3 MEMS的设计118

6.3.1 设计概述118

6.3.2 设计时需要考虑的因素119

6.3.3 MEMS的分层设计120

6.4 MEMS的制造工艺121

6.5 MEMS传感器122

6.5.1 MEMS传感器的分类122

6.5.2 MEMS压力传感器123

6.5.3 MEMS加速度计126

6.5.4 MEMS陀螺仪(角速率传感器)129

6.5.5 MEMS气体传感器132

6.5.6 MEMS温度传感器134

6.5.7 MEMS湿度传感器135

6.6 MEMS传感器在物联网中的应用实例138

习题140

第7章 集成传感器141

7.1 集成温度传感器DS18B20141

7.1.1 DS18B20的结构和工作原理141

7.1.2 基于单片机的软件编程147

7.2 集成压力传感器MLX9080×153

7.2.1 MLX9080×的结构和工作原理154

7.2.2 MLX90807的编程与校准157

7.3 集成光电开关ULN-3330159

7.3.1 ULN-3330的主要结构与工作原理159

7.3.2 ULN-3330的应用161

习题162

第8章 传感器在物联网中的应用163

8.1 基于物联网的激光传感器在智能家居中的应用163

8.1.1 智能家居物联网体系164

8.1.2 基于物联网的激光传感器智能家居控制系统研究164

8.1.3 基于物联网的激光传感器智能家居控制系统的应用166

8.2 基于无线传感器网络的精准农业环境监测系统167

8.2.1 系统总体设计167

8.2.2 硬件系统设计169

8.2.3 系统软件设计170

习题170

参考文献173