传感器原理与应用

第1章 绪论 1.1 测量技术基础 1.1.1 测量与检测 1.1.2 测量的基本方法 1.1.3 测量误差处理 1.1.4 测量误差分类 1.2 传感器的定义及组成 1.2.1 自动检测系统 1.2.2 传感器的定义 1.2.3 传感器的组成 1.3 传感器的分类及基本特性 1.3.1 传感器的分类 1.3.2 传感器的基本特性 1.4 传感器的地位与作用 1.4.1 传感技术的特点 1.4.2 传感技术的地位与作用 1.5 传感器的发展趋势 1.5.1 改善传感器性能的技术途径 1.5.2 现代传感技术的发展现状 1.5.3 传感器的发展方向 小结 习题 第2章 电阻式传感器的原理与应用 2.1 电阻应变式传感器 2.1.1 应变效应 2.1.2 应变片的测量原理 2.1.3 应变片的类型 2.1.4 应变片的结构与材料 2.2 电阻应变片的测量电路 2.2.1 直流电桥电路 2.2.2 交流电桥 2.2.3 直流电桥、交流电桥比较 2.3 测量电路的温度误差及补偿 2.3.1 应变片的温度误差 2.3.2 温度补偿方法 2.4 应变式传感器的应用 2.4.1 测力传感器 2.4.2 压阻式传感器的压力测量 2.4.3 液位测量 2.5 电位器的原理与应用 2.5.1 电位器式传感器的工作原理 2.5.2 电位器的分类 2.5.3 使用时的注意事项 2.5.4 电位器传感器的应用 小结 习题 第3章 电容传感器的原理与应用 3.1 电容传感器的工作原理及类型 3.1.1 变面积式电容传感器 3.1.2 变极距式电容传感器 3.1.3 变介电常数式电容传感器 3.2 电容传感器测量电路 3.2.1 桥式电路 3.2.2 调频电路 3.2.3 运算放大式测量电路 3.2.4 差动脉冲宽度调制电路 3.3 电容传感器的应用 3.3.1 电容式压力传感器 3.3.2 电容式位移传感器 3.3.3 电容式加速度传感器 3.3.4 电容式厚度传感器 3.3.5 电容式液位传感器 小结 习题 第4章 电感传感器的原理与应用 4.1 自感式传感器 4.1.1 自感式传感器的原理及分类 4.1.2 自感式电感传感器的测量电路 4.2 互感式传感器 4.2.1 差动变压器的工作原理 4.2.2 误差分析 4.2.3 测量电路 4.3 电感传感器的应用 4.3.1 差动压力传感器 4.3.2 加速度测量 小结 习题 第5章 电涡流传感器的原理与应用 5.1 电涡流传感器的工作原理 5.1.1 高频反射式电涡流传感器 5.1.2 低频透射式电涡流传感器 5.1.3 电涡流传感器的等效电路 5.1.4 电涡流的强度和分布 5.1.5 电涡流传感器的常用测量电路 5.2 电涡流式传感器的应用 5.2.1 电涡流式转速传感器 5.2.2 振动的测量 5.2.3 电涡流探伤 5.2.4 位移的测量 5.2.5 温度测量 5.2.6 电涡流安全通道检查门 5.3 接近开关及应用 5.3.1 接近开关的主要功能 5.3.2 接近开关分类及结构 5.3.3 接近开关选型 5.3.4 接近开关的特点及性能指标 5.3.5 接近开关的规格及接线方法 5.3.6 接近开关的应用 小结 习题 第6章 磁电感应式传感器的原理与应用 6.1 磁电感应式传感器 6.1.1 磁电感应式传感器的工作原理 6.1.2 磁电感应式传感器的分类 6.1.3 磁电感应式传感器的测量电路 6.1.4 磁电感应式传感器的基本特性 6.1.5 磁电感应式传感器的应用 6.2 霍尔传感器 6.2.1 霍尔效应 6.2.2 霍尔元件的材料及结构 6.2.3 霍尔元件的主要技术参数 6.2.4 霍尔元件的测量、补偿电路 6.2.5 霍尔集成电路 6.3 霍尔传感器的应用 6.3.1 霍尔转速表 6.3.2 霍尔式无触点点火装置 6.3.3 霍尔式功率计 6.3.4 霍尔式无刷直流电机 6.3.5 钳型电流表 小结 习题 第7章 压电式传感器的原理与应用 7.1 压电效应 7.2 压电材料的分类 7.2.1 压电晶体 7.2.2 压电陶瓷 7.2.3 新型压电材料 7.3 压电式传感器的测量电路 7.3.1 等效电路 7.3.2 压电元件的串联与并联 7.3.3 测量电路 7.4 压电式传感器的应用 7.4.1 玻璃打碎报警装置 7.4.2 压电式加速度计的原理与设计 7.4.3 压电式传感器测表面粗糙程度 7.4.4 压电式煤气灶电子点火装置 7.4.5 压电式流量计 7.4.6 压电式水漏探测仪 7.4.7 压电式压力传感器 小结 习题 第8章 声波传感器的原理与应用 8.1 超声波及其物理性质 8.1.1 声波的分类 8.1.2 超声波的波形 8.1.3 超声波的传播速度 8.1.4 声波的特性 8.1.5 超声波的反射和折射 8.1.6 超声波的衰减 8.1.7 声波的多普勒效应 8.1.8 超声波传感器 8.2 超声波传感器的应用 8.2.1 超声波无损探伤 8.2.2 超声波传感器的应用 8.3 微波传感器 8.3.1 微波传感器的原理 8.3.2 微波传感器的应用 小结 习题 第9章 热电式传感器的原理与应用 9.1 热电偶传感器 9.1.1 热电偶的工作原理 9.1.2 热电偶的基本定律 9.1.3 热电偶材料 9.1.4 热电偶的结构形式 9.1.5 热电偶的冷端补偿 9.1.6 热电偶的选择、安装使用和校验 9.1.7 热电偶测温线路 9.1.8 热电偶的应用 9.2 热敏电阻传感器的原理 9.2.1 金属热电阻 9.2.2 热敏电阻 9.2.3 热电偶和热电阻的区别 9.3 红外辐射传感器 9.3.1 红外辐射原理 9.3.2 红外探测器 9.3.3 红外传感器的应用 小结 习题 第10章 光电式传感器的原理与应用 10.1 光电效应与光电元件 10.1.1 基于外光电效应的光电元件 10.1.2 基于内光电效应的光电元件 10.1.3 基于光生伏特效应的光电元件 10.2 图像传感器 10.2.1 CCD图像传感器 10.2.2 CMOS图像传感器 10.3 光纤传感器 10.3.1 光纤的结构 10.3.2 光纤的结构特征 10.3.3 光纤的传光原理 10.3.4 光纤的主要特性 10.3.5 光纤传感器原理 10.3.6 光纤传感器的分类 10.3.7 光纤传感器的调制方式 10.3.8 光纤传感器的应用 10.4 光栅式传感器 10.4.1 计量光栅的种类 10.4.2 光栅的结构和工作原理 10.4.3 计量光栅的组成 10.4.4 光栅的辨向与细分技术 10.4.5 计量光栅的应用 10.5 光电开关及其应用 10.5.1 光电开关的类型 10.5.2 光电开关工作原理 10.5.3 光电断续器 10.5.4 光电开关的应用 小结 习题 第11章 化学传感器的原理与应用 11.1 气体传感器 11.1.1 半导体式气体传感器 11.1.2 还原性气体传感器 11.1.3 二氧化钛氧浓度传感器 11.1.4 气敏电阻传感器的应用 11.2 湿敏电阻传感器 11.2.1 湿度的概述 11.2.2 湿度的分类 11.2.3 湿度传感器的类型 11.2.4 湿度传感器的特性参数 11.2.5 湿敏电阻传感器的应用 11.3 离子传感器 11.3.1 离子选择性电极 11.3.2 离子敏感场效应管 11.3.3 离子传感器的应用 小结 习题 第12章 生物传感器的原理与应用 12.1 生物传感器 12.1.1 生物传感器的定义 12.1.2 生物传感器的功能 12.1.3 生物传感器的特点 12.1.4 生物传感器的工作原理 12.1.5 生物传感技术的发展历史 12.1.6 生物传感器的分类 12.2 生物传感器的工作原理 12.2.1 酶反应 12.2.2 微生物反应 12.2.3 免疫反应 12.2.4 膜技术 12.3 生物传感器仪器技术及其应用 12.3.1 酶传感器 12.3.2 微生物传感器 12.3.3 免疫传感器 12.3.4 基因传感器 12.3.5 微悬臂梁生物传感器 小结 习题 第13章 量子传感器的原理与应用 13.1 量子力学的起源 13.2 量子传感技术的经典量子力学基础 13.3 时间频率基准的量子传感技术 13.3.1 原子频标的基本原理 13.3.2 原子频标的物理基础 13.3.3 原子的态选择技术 13.3.4 传统型原子频标 13.3.5 新一代原子频标 13.4 超导量子干涉器件(SQUID)及其应用 13.4.1 超导现象与约瑟夫森效应 13.4.2 SQUID的工作原理 13.4.3 SQUID的结构 13.4.4 SQUID的应用 小结 习题 第14章 智能传感器与现场总线技术 14.1 智能传感器概述 14.1.1 智能传感器的定义 14.1.2 智能传感器的结构 14.1.3 智能传感器的功能 14.1.4 智能传感器的特点 14.2 智能传感器的关键技术 14.2.1 间接传感 14.2.2 非线性的线性化校正 14.2.3 自诊断 14.2.4 动态特性校正 14.2.5 自校准与自适应量程 14.2.6 电磁兼容性 14.3 模糊传感器 14.4 微传感器 14.5 网络传感器 14.6 智能传感器的现场总线技术 14.6.1 现场总线技术概述 14.6.2 现场总线单元设备 14.6.3 现场总线仪表的主要特点 14.6.4 智能传感器系统的总线标准 小结 习题 第15章 检测系统中的抗干扰技术 15.1 干扰的来源 15.1.1 外部干扰 15.1.2 内部干扰 15.2 干扰的引入 15.2.1 串模干扰 15.2.2 共模干扰 15.2.3 干扰的抑制方法 15.3 电磁兼容技术 15.3.1 电磁兼容的基本原理 15.3.2 屏蔽技术 小结 习题 第16章 自动检测技术的综合应用 16.1 高炉炼铁自动检测与控制 16.1.1 高炉本体检测和控制 16.1.2 送风系统检测和控制 16.1.3 热风炉煤气燃烧自动控制 16.1.4 蒸馏塔自动检测与控制 16.1.5 蒸馏塔参数检测 16.1.6 蒸馏塔自动控制系统 16.2 传感器在汽车中的应用 16.2.1 汽车传感器的特点 16.2.2 汽车传感器的种类 16.2.3 防抱死制动系统 16.2.4 安全气囊 16.2.5 汽车电子防盗系统 16.3 传感器在空气污染监测中的应用 16.4 IC卡智能水表的应用 16.5 传感器在家用电器中的应用 16.5.1 传感器在全自动洗衣机中的应用 16.5.2 传感器在电冰箱中的应用 16.5.3 传感器在室空调器中的应用 16.5.4 传感器在厨具中的应用 16.5.5 热敏铁氧体传感器在电饭锅中的应用 16.5.6 传感器在燃气热水器中的应用 16.5.7 传感器在家用吸尘器中的应用 16.6 无线传感器网络应用实例 16.6.1 军事应用 16.6.2 城市生命线 16.6.3 人体健康监测 16.6.4 建筑物健康监测 16.6.5 环境监测 16.6.6 大型场馆安全监测 小结 习题 参考文献