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目录1

第1章 绪论1

1.1 传感器技术概述1

1.1.1 传感器技术与信息技术1

1.1.2 自动检测技术1

1.2 传感器的定义、组成及分类2

1.2.1 传感器的定义2

1.2.2 传感器的组成2

1.2.3 传感器的分类3

1.3 传感器发展的新趋势5

思考题与习题16

2.1.1 测量范围和量程7

2.1 传感器的静特性7

第2章 传感器的一般特性7

2.1.2 线性度（非线性误差）8

2.1.3 迟滞9

2.1.4 重复性10

2.1.5 灵敏度与灵敏度误差10

2.1.6 分辨力与阈值11

2.1.7 稳定性11

2.1.8 漂移11

2.1.9 精确度（精度）12

2.1.10 误差表达12

2.2 传感器的动态特性13

2.2.1 动态特性的一般模型13

2.2.2 传感器对任意输入信号的时域响应与脉冲响应函数15

2.2.3 传感器的频率响应特性17

2.2.4 传感器典型环节的动态响应18

2.2.5 传感器的无失真检测条件21

2.2.6 传感器的动态性能指标22

2.3 传感器的标定与校准23

2.3.1 传感器的标定23

2.3.2 传感器的静态标定24

2.3.3 传感器的动态标定24

思考题与习题226

第3章 电阻式传感器28

3.1 应变式电阻传感器28

3.1.1 电阻应变片的工作原理28

3.1.2 电阻应变片的种类和材料30

3.1.3 电阻应变片的主要特性36

3.1.4 电阻应变片的测量电路40

3.1.5 电阻应变片的温度误差及补偿46

3.1.6 应变式传感器50

3.2 压阻式传感器57

3.2.1 压阻效应与压阻系数57

3.2.2 结构与特性65

3.2.3 测量电路67

3.2.4 温度补偿69

3.2.5 压阻式传感器及应用69

3.3 电位器式传感器70

3.3.1 线性电位器71

3.3.2 非线性电位器73

3.3.3 负载特性及负载误差76

思考题与习题379

第4章 电感式传感器81

4.1 自感式传感器81

4.1.1 工作原理81

4.1.2 结构形式及特性82

4.1.3 转换电路85

4.1.4 误差分析87

4.1.5 自感式传感器的应用88

4.2 差动变压器式传感器89

4.2.1 工作原理89

4.2.2 结构形式及特性91

4.2.3 转换电路93

4.2.5 差动变压器的应用94

4.2.4 误差分析94

4.3 电涡流式传感器97

4.3.1 工作原理及等效电路97

4.3.2 结构特点99

4.3.3 转换电路100

4.3.4 电涡流式传感器的应用102

4.4 自感式和差动变压器式传感器设计104

4.4.1 设计步骤105

4.4.2 设计举例107

思考题与习题4109

第5章 电容式传感器111

5.1 工作原理、类型及性能111

5.1.1 工作原理111

5.1.2 基本类型111

5.1.3 主要性能116

5.2 转换电路118

5.2.1 电容式传感器的等效电路118

5.2.2 电桥电路119

5.2.3 运算放大器式电路121

5.3 误差分析121

5.4 电容式传感器的特点及应用124

5.4.1 电容式传感器的特点124

5.4.2 电容式传感器的应用126

思考题与习题5128

第6章 磁电式传感器130

6.1 磁电式传感器理论基础130

6.2 磁电式传感器131

6.2.1 恒定磁通磁电式传感器131

6.2.2 变磁阻磁电式传感器132

6.3 磁电式传感器设计基础133

6.3.1 磁路设计133

6.3.2 线圈参数计算与设计138

6.3.3 传感器固有频率的确定及弹簧刚度的计算139

6.3.4 阻尼器设计及阻尼系数的计算142

6.4 磁电式传感器的误差143

6.4.1 电流和电压灵敏度的误差143

6.4.2 温度误差144

6.4.3 永久磁铁不稳定误差145

6.4.4 非线性误差145

6.5 磁电式传感器的应用146

6.5.1 振动测量146

6.5.3 流量测量148

6.5.2 扭矩测量148

思考题与习题6149

第7章 压电式传感器150

7.1 压电效应与压电材料150

7.1.1 压电效应150

7.1.2 压电材料154

7.2 压电式传感器测量电路157

7.2.1 压电式传感器等效电路157

7.2.2 电压放大器158

7.2.3 电荷放大器160

7.3 压电式传感器的误差161

7.3.1 环境温度的影响161

7.3.2 环境湿度的影响162

7.3.3 横向灵敏度163

7.3.4 基座应变的影响163

7.3.5 电缆噪声163

7.3.6 接地回路噪声164

7.4 压电式传感器的应用164

7.4.1 压电式加速度传感器164

7.4.2 压电式力传感器170

7.4.3 压电式压力传感器171

7.4.4 压电式超声波传感器173

7.4.5 压电式微位移传感器175

思考题与习题7175

8.1 光电效应及光电器件177

8.1.1 光电效应177

第8章 光电式传感器177

8.1.2 外光电型光电器件179

8.1.3 光电导型光电器件180

8.1.4 光伏型光电器件184

8.1.5 光电传感器的应用189

8.2 光纤传感器191

8.2.1 光纤的结构和传光原理191

8.2.2 光纤的性能192

8.2.3 光纤传感器及应用193

8.3 电荷耦合器件204

8.3.1 CCD的基本结构和工作原理205

8.3.2 电荷的注入和输出206

8.3.3 CCD图像传感器207

8.3.4 CCD的主要参数209

8.3.5 CCD传感器的应用211

思考题与习题8213

第9章 热电式传感器214

9.1 热电偶传感器214

9.1.1 热电偶测温原理214

9.1.2 热电偶的基本定律216

9.1.3 热电偶传感器218

9.1.4 热电偶的误差及补偿措施222

9.1.5 热电偶的标定228

9.2 热电阻传感器230

9.2.1 热电阻测温原理230

9.2.2 金属热电阻230

9.2.3 半导体热敏电阻232

9.3.1 晶体管PN结温度传感器236

9.3 其他测温传感器236

9.3.2 晶体三极管温度传感器237

9.3.3 集成温度传感器238

9.3.4 薄膜热敏传感器238

思考题与习题9239

第10章 气、湿敏传感器240

10.1 气敏传感器240

10.1.1 半导体气敏传感器240

10.1.2 固体电解质气敏传感器243

10.2 湿敏传感器244

10.2.1 烧结型半导体陶瓷湿敏传感器244

10.2.2 多孔氧化物湿敏传感器247

10.2.3 结型和MOS型湿敏传感器250

10.2.4 其它湿敏传感器251

10.3 气、湿敏传感器的应用253

10.3.1 自动吸排油烟机254

10.3.2 便携式缺氧监视器255

10.3.3 SMC-2型湿度传感器的应用256

10.3.4 自动去湿器257

10.3.5 自动烹调湿度检测系统257

思考题与习题10258

第11章 磁敏传感器259

11.1 霍尔传感器259

11.1.1 霍尔效应259

11.1.2 霍尔元件260

11.1.3 霍尔传感器的应用268

11.2.2 磁阻元件271

11.2 磁阻传感器271

11.2.1 磁阻效应271

11.2.3 磁阻传感器的应用272

11.3 磁敏二极管和磁敏三极管274

11.3.1 磁敏二级管275

11.3.2 磁敏三极管278

11.3.3 磁敏二极管和磁敏三极管的应用281

思考题与习题11283

第12章 智能传感器284

12.1 概述284

12.1.1 智能传感器的概念284

12.1.2 智能传感器的特点及结构284

12.2.2 数据采集285

12.2.1 信号的预处理285

12.2 智能传感器的数据采集285

12.3 智能传感器的数据处理技术287

12.3.1 标度变换技术288

12.3.2 非线性补偿技术289

12.3.3 温度误差补偿技术291

12.3.4 数字滤波技术293

12.4 智能传感器设计294

12.4.1 结构设计295

12.4.2 敏感元件设计295

12.4.3 传感器工艺设计295

12.4.4 软件设计296

思考题与习题12297

参考文献298