传感器与传感器技术

目录
第四版前言
**版前言
绪论 1
0.1.1 传感器与传感器技术的地位和作用 1
0.1.2 传感器 2
0.1.3 传感器技术 3
0.1.4 传感器与传感器技术的发展趋势 4
第1章 传感器的一般特性 6
1.1 传感器的静态特性 6
1.1.1 线性度（非线性误差） 6
1.1.2 灵敏度 8
1.1.3 分辨率和分辨力 8
1.1.4 迟滞（滞环） 8
1.1.5 重复性 8
1.1.6 精度 9
1.1.7 改善传感器性能的技术措施 9
1.2 传感器的动态特性 11
1.2.1 动态参数测试的特殊问题 11
1.2.2 研究传感器动态特性的方法及其指标 12
1.2.3 传感器的数学模型（微分方程） 13
1.2.4 传递函数 14
1.2.5 频率响应函数（频率特性） 14
1.2.6 冲激响应函数 15
1.3 传感器动态特性分析 16
1.3.1 传感器的频率响应 16
1.3.2 传感器的瞬态响应 19
1.3.3 动态误差 21
1.4 传感器无失真测试条件 23
1.5 机电模拟和变量分类 24
1.5.1 机电模拟 24
1.5.2 变量分类 26
思考题与习题 27
第2章 电阻应变式传感器 29
2.1 金属电阻应变式传感器 29
2.1.1 金属电阻应变片 29
2.1.2 测量电路 38
2.1.3 电阻应变式传感器 42
2.1.4 电阻应变式传感器应用示例 50
2.2 压阻式传感器 52
2.2.1 半导体材料的压阻效应 52
2.2.2 压阻式传感器 53
2.2.3 应用示例 58
2.3 电位计式传感器 60
2.3.1 线绕电位计 60
2.3.2 非线绕电位计 62
思考题与习题 63
第3章 电感式传感器 65
3.1 电感式传感器 65
3.1.1 气隙型电感式传感器 65
3.1.2 螺管式电感传感器 68
3.1.3 电感线圈的等效电路 71
3.1.4 测量电路 71
3.1.5 电感式传感器的设计原则 77
3.1.6 电感式传感器的应用 78
3.2 差动变压器 79
3.2.1 结构和工作原理 79
3.2.2 基本特性 80
3.2.3 测量电路 83
3.2.4 差动变压器设计 85
3.2.5 差动变压器的应用 87
3.3 电涡流式传感器 89
3.3.1 高频反射式电涡流传感器 89
3.3.2 低频透射式电涡流传感器 93
3.3.3 电涡流式传感器的应用 94
思考题与习题 96
第4章 电容式传感器 98
4.1 电容式传感器的工作原理及结构类型 98
4.1.1 工作原理 98
4.1.2 结构类型 98
4.2 电容式传感器的静态特性 99
4.2.1 变间隙式电容传感器 99
4.2.2 变面积式电容传感器 102
4.2.3 变介电常数式电容传感器 103
4.3 电容式传感器的等效电路 104
4.4 电容式传感器的测量电路 104
4.4.1 运算放大器测量电路 105
4.4.2 电桥电路 105
4.4.3 二极管T型网络 106
4.4.4 差动脉冲宽度调制电路 107
4.4.5 调频测量电路 109
4.5 电容式传感器的应用 109
4.5.1 电容式压力传感器 110
4.5.2 电容式差压传感器 111
4.5.3 电容式加速度传感器 114
4.5.4 电容式应变计 114
4.5.5 电容式荷重传感器 114
4.5.6 电容式振动?位移测量仪 115
4.5.7 电容测厚仪 115
4.5.8 电容式物位计 116
思考题与习题 117
第5章 压电式传感器 120
5.1 压电式传感器的工作原理 120
5.1.1 压电效应 120
5.1.2 压电方程 120
5.2 压电材料及其压电机理 121
5.2.1 压电晶体 121
5.2.2 压电陶瓷 124
5.2.3 压电材料的主要特性 126
5.3 压电元件常用的结构形式 126
5.3.1 压电元件的基本变形 126
5.3.2 压电元件的结构形式 127
5.4 压电式传感器的信号调理电路 128
5.4.1 压电式传感器的等效电路 128
5.4.2 压电式传感器的信号调理电路 129
5.5 压电式传感器的应用 133
5.5.1 压电式加速度传感器 133
5.5.2 压电式测力传感器 137
5.5.3 压电新材料传感器及其应用 137
5.6 压电式超声波传感器 139
5.6.1 超声波及其基本特性 139
5.6.2 压电式超声波传感器 141
5.6.3 压电式超声波传感器的应用 142
思考题与习题 151
第6章 磁电式传感器 153
6.1 磁电式传感器的原理和结构 153
6.1.1 恒定磁通式 153
6.1.2 变磁通式 154
6.2 磁电式传感器的设计要点 155
6.3 磁电式传感器的应用 157
6.3.1 磁电式振动速度传感器 157
6.3.2 磁电式扭矩传感器 158
6.3.3 磁电式转速传感器 159
思考题与习题 159
第7章 热电式传感器 160
7.1 热电阻 160
7.1.1 金属热电阻 160
7.1.2 半导体热敏电阻 167
7.2 PN结型温度传感器 170
7.2.1 二极管温度传感器 171
7.2.2 晶体管温度传感器 171
7.2.3 集成温度传感器 171
7.2.4 集成温度传感器的典型应用 173
7.3 热电偶 175
7.3.1 热电偶的工作原理 175
7.3.2 热电偶的基本定律 177
7.3.3 热电偶的种类和结构 178
7.3.4 热电偶的冷端处理及补偿 182
7.3.5 热电偶测温应用举例 186
7.4 温度变送器 186
思考题与习题 190
附录 热电阻?热电偶分度表 191
第8章 光电式传感器 196
8.1 光电效应 196
8.1.1 外光电效应 196
8.1.2 内光电效应 197
8.2 光电器件 197
8.2.1 光电管 197
8.2.2 光电倍增管 199
8.2.3 光敏电阻 201
8.2.4 光敏晶体管 204
8.2.5 光电池 206
8.2.6 光控晶闸管 209
8.3 光源及光学元件 210
8.3.1 光源 210
8.3.2 光学元件和光路 212
8.4 光电式传感器的应用 212
8.4.1 模拟式光电传感器 213
8.4.2 脉冲式光电传感器 213
8.4.3 应用实例 213
8.5 光纤传感器 217
8.5.1 光导纤维导光的基本原理 217
8.5.2 光纤传感器的结构和类型 219
8.5.3 光纤传感器的应用 220
8.6 红外传感器 230
8.6.1 红外辐射基本知识 230
8.6.2 红外探测器 231
8.6.3 红外传感器的应用 235
8.7 图像传感器简介 241
8.7.1 感光原理 241
8.7.2 转移原理 242
思考题与习题 243
第9章 磁敏传感器 245
9.1 霍尔传感器 245
9.1.1 霍尔效应 245
9.1.2 霍尔元件主要技术参数 246
9.1.3 基本误差及其补偿 247
9.1.4 霍尔元件的应用电路 249
9.1.5 集成霍尔器件 252
9.1.6 霍尔传感器的应用 254
9.2 磁敏电阻 260
9.2.1 磁阻效应 260
9.2.2 半导体磁敏电阻 260
9.2.3 强磁性金属薄膜磁敏电阻 262
9.2.4 磁敏电阻传感器的应用 263
9.3 结型磁敏管 267
9.3.1 磁敏二极管 267
9.3.2 磁敏三极管 269
9.3.3 结型磁敏管传感器的应用 272
思考题与习题 273
第10章 数字式传感器 274
10.1 光栅传感器 274
10.1.1 光栅传感器的结构和工作原理 274
10.1.2 光栅传感器的测量电路 276
10.1.3 零位光栅和绝对零位 279
10.1.4 反射光栅 280
10.1.5 圆光栅及其莫尔条纹 280
10.1.6 光栅传感器的应用 282
10.2 磁栅传感器 282
10.2.1 磁栅传感器的结构和工作原理 282
10.2.2 磁栅传感器测量系统 285
10.2.3 磁栅传感器的特点和误差分析 285
10.3 感应同步器 286
10.3.1 感应同步器的结构和工作原理 286
10.3.2 信号处理方式 288
10.3.3 直线式感应同步器的接长与定尺激励方式 289
10.3.4 感应同步器的绝对坐标测量系统 290
10.3.5 误差分析 290
10.4 角数字编码器 291
10.4.1 绝对式编码器 291
10.4.2 增量式光电编码器 294
10.5 频率式数字传感器 295
10.5.1 犚犆振荡器式频率传感器 295
10.5.2 振筒式频率传感器 296
10.5.3 振膜式频率传感器 299
10.5.4 振弦式频率传感器 299
10.5.5 频率式传感器的基本测量电路 304
思考题与习题 305
第11章 气体传感器 306
11.1 热导式气体传感器 306
11.1.1 热线式气体传感器 306
11.1.2 热敏电阻气体传感器 307
11.2 接触燃烧式气敏传感器 307
11.3 半导体气体传感器 308
11.3.1 半导体气体传感器及其分类 308
11.3.2 主要特性及其改善 309
11.3.3 电阻式半导体气体传感器 310
11.3.4 非电阻式半导体气体传感器 315
11.3.5 半导体气体传感器的应用 316
11.4 红外气体传感器 319
11.5 湿式气体传感器 320
思考题与习题 320
第12章 湿度传感器 321
12.1 湿度及湿度传感器的特性和分类 321
12.1.1 湿度的定义及其表示方法 321
12.1.2 湿度传感器的基本原理和分类 321
12.1.3 湿敏元件的主要特性参数 322
12.2 电解质系湿度传感器 323
12.2.1 无机电解质湿度传感器 323
12.2.2 高分子电解质湿度传感器 324
12.3 半导体及陶瓷湿度传感器 326
12.3.1 涂覆膜型 326
12.3.2 烧结体