传感器原理及应用

第1章 传感器概论 1.1 传感器的地位与作用 1.1.1 传感器的地位 1.1.2 传感器的作用 1.2 传感器的定义、组成与分类 1.2.1 传感器的定义 1.2.2 传感器的组成 1.2.3 传感器的分类 1.3 传感器的现状与发展方向 1.3.1 传感器的现状 1.3.2 传感器的发展方向 习题 第2章 传感器的一般特性 2.1 传感器的静态特性 2.1.1 线性度 2.1.2 灵敏度 2.1.3 迟滞 2.1.4 重复性 2.1.5 精度 2.1.6 分辨率和分辨力 2.2 传感器的动态特性 2.2.1 动态误差 2.2.2 数学模型 2.2.3 瞬态响应 2.2.4 频率响应 2.2.5 指标与分析 2.3 传感器无失真测试条件 习题 第3章 电阻应变式传感器 3.1 电阻应变片的工作原理 3.1.1 金属丝电阻应变片 3.1.2 半导体应变片 3.2 电阻应变片的测量原理 3.2.1 直流电桥 3.2.2 交流电桥 3.2.3 电桥的预调平衡 3.2.4 电阻应变仪 3.3 电阻应变式传感器的温度补偿 3.3.1 电阻应变片温度误差及其产生原因 3.3.2 温度补偿方法 3.4 电阻应变式传感器的应用 3.4.1 电阻应变式力传感器 3.4.2 应变式压力传感器 3.4.3 电子秤 习题 第4章 电容式传感器 4.1 电容式传感器的工作原理及结构类型 4.1.1 变极板间距型电容式传感器 4.1.2 变极板相对面积型电容式传感器 4.1.3 变介质型电容式传感器 4.2 电容式传感器的等效电路 4.3 电容式传感器的主要性能 4.3.1 边缘效应 4.3.2 温度影响 4.3.3 寄生电容 4.4 电容式传感器的测量电路 4.4.1 运算放大器式电路 4.4.2 二极管双T型交流电桥 4.4.3 脉冲宽度调制电路 4.4.4 调频电路 4.5 电容式传感器的应用案例 4.5.1 直接作用式电容液位计 4.5.2 膜片电容式压力传感器 4.5.3 电容测厚仪 习题 第5章 电感式传感器 5.1 变磁阻式传感器 5.1.1 工作原理 5.1.2 等效电路 5.1.3 输出特性 5.1.4 测量原理 5.1.5 应用案例 5.2 差动变压器式传感器 5.2.1 工作原理 5.2.2 基本特性 5.2.3 测量电路 5.2.4 应用案例 5.3 电涡流式传感器 5.3.1 高频反射式电涡流传感器 5.3.2 低频透射式涡流传感器 5.3.3 应用案例 习题 第6章 压电式传感器 6.1 压电式传感器的工作原理 6.2 压电材料 6.2.1 压电晶体 6.2.2 压电陶瓷 6.2.3 新型压电材料 6.3 压电常数和表面电荷的计算 6.4 压电元件的常用结构形式 6.5 压电式传感器的等效电路 6.6 压电式传感器的信号调节电路 6.6.1 电压放大器（阻抗变换器） 6.6.2 电荷放大器 6.7 压电式传感器的应用 6.7.1 压电式加速度传感器 6.7.2 压电式测力传感器 习题 第7章 磁电式传感器 7.1 磁电感应式传感器 7.1.1 工作原理与结构形式 7.1.2 特性分析 7.1.3 测量电路与误差分析 7.1.4 应用案例 7.2 霍尔式传感器 7.2.1 霍尔效应 7.2.2 霍尔元件的基本结构 7.2.3 霍尔元件的技术参数 7.2.4 霍尔元件的误差及补偿 7.2.5 应用案例 习题 第8章 热电式传感器 8.1 热电偶 8.1.1 热电偶测温的基本原理 8.1.2 热电偶的结构和种类 8.1.3 热电偶的冷端温度补偿 8.1.4 热电偶的测量电路 8.2 热电阻 8.2.1 热电阻测温原理 8.2.2 热电阻传感器的结构形式 8.2.3 热电阻传感器的测量电路 8.3.4 热电阻应用 8.3 热敏电阻 8.3.1 分类及特性 8.3.2 使用注意事项 8.3.3 热敏电阻的应用 8.4 PN结型温度传感器 8.4.1 温敏二极管 8.4.2 温敏晶体管 8.5 集成电路温度传感器 8.5.1 基本原理 8.5.2 电压输出型 8.5.3 电流输出型 8.6 热释电式传感器 8.6.1 热释电效应 8.6.2 热释电红外传感器 8.6.3 热释电红外探测模块 8.6.4 典型应用 习题 第9章 光电式传感器 9.1 外光电效应及器件 9.1.1 外光电效应 9.1.2 光电管 9.1.3 光电倍增管 9.1.4 光电倍增管的应用 9.2 光电导效应及器件 9.2.1 光电导效应 9.2.2 光敏电阻及其偏置电路 9.2.3 光敏电阻的应用 9.3 光生伏打效应及器件 9.3.1 光生伏打效应 9.3.2 光电二极管 9.3.3 光电晶体管 9.3.4 光电场效晶体管 9.3.5 光电池 9.4 光电式传感器的应用 9.4.1 光电倍增管的典型应用 9.4.2 光谱探测领域的应用 9.4.3 时间分辨荧光免疫分析中的应用 习题 第10章 超声波传感器 10.1 超声波及其性质 10.1.1 超声波及其波形 10.1.2 超声波的性质 10.2 超声波传感器的结构 10.3 超声波传感器的等效电路 10.4 超声波传感器的应用 10.4.1 超声波测厚 10.4.2 超声波物位检测 10.4.3 超声波流量检测 习题 第11章 智能传感器 11.1 基本概念 11.1.1 特点 11.1.2 智能传感器的功能 11.2 智能传感器的实现方式 11.2.1 计算机型智能传感器 11.2.2 材料型智能传感器 11.2.3 结构型智能传感器 11.3 智能传感器的实现技术 11.3.1 非线性自校正 11.3.2 自校零与自校准 11.3.3 自补偿 11.3.4 噪声抑制与弱信号检测 11.4 智能传感器应用实例 11.4.1 ST3000系列智能压力传感器 11.4.2 MAX6654型智能温度传感器 习题 第12章 无线传感器网络 12.1 基本概况 12.1.1 基本概念 12.1.2 含义与作用 12.1.3 物联网的基本概念 12.1.4 无线传感器网络与物联网的区别 12.2 体系结构 12.2.1 结点结构 12.2.2 网络拓扑结构 12.2.3 网络分类 12.3 相关技术 12.3.1 网络通信技术 12.3.2 自动控制技术 12.3.3 数据融合技术 12.3.4 其他关键技术 12.4 应用案例 12.4.1 基本情况 12.4.2 智能电网领域的应用 习题 第13章 实验与设计 实验1 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 实验2 金属箔式应变片——半桥性能实验 实验3 金属箔式应变片——全桥性能实验 实验4 移相器实验 实验5 相敏检波器实验 实验6 交流全桥的应用——振动测量实验 实验7 电容式传感器的位移特性实验 实验8 差动变压器的性能实验 实验9 差动变压器零点残余电势补偿实验 实验10 差动变压器的应用——振动测量实验 实验11 电涡流式传感器位移特性 实验12 被测体材质对电涡流式传感器的特性影响 实验13 被测体面积对电涡流式传感器的位移特性影响 实验14 压电式传感器测量振动实验 实验15 直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 实验16 Pt100热电阻测温特性实验 实验17 热电偶测温性能实验 实验18 智能温度控制系统的设计 实验19 智能转速控制系统的设计 实验20 电子秤应用设计实验 实验21 霍尔式传感器的位移特性设计实验 实验22 心电传感器模块设计实验 参考文献