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目录1

第1章　绪论1

1.1　传感技术的地位与作用1

1.2　传感器的应用1

1.3　传感器最新进展2

1.3.1　力学量传感器2

1.3.2　热学量传感器4

1.3.3　光学量传感器4

1.3.4　磁学量传感器5

1.3.5　声学量传感器5

1.4　传感器技术动向6

1.5　传感器的定义及分类7

1.6　传感器命名方法及代号9

2.1.1　一般感测系统的组成10

2.1　感测系统的组成10

第2章　传感器基础理论10

2.1.2　计算机控制的感测系统11

2.2　信号及其特性分析13

2.2.1　信号的分类13

2.2.2　周期信号及其频谱分析14

2.2.3　非周期信号及其频谱分析17

2.2.4　随机信号及其描述24

2.3　传感器的静态特性27

2.3.1　测量范围和量程27

2.3.2　分辨力和阈值28

2.3.3　灵敏度28

2.3.4　线性度、迟滞、重复性28

2.3.5　零漂和温漂32

2.3.6　总精度及其计算33

2.4.1　传感器动态分析的基本特点34

2.4　传感器的动态特性34

2.4.2　传递函数和频率响应函数35

2.4.3　典型系统的频率特性37

2.4.4　传感器动态响应指标与评价40

2.4.5　动态响应指标实验确定方法41

2.4.6　提高与改善传感器动态性能指标的途径43

第3章　传感器的基础效应44

3.1　概述44

3.2　电光效应45

3.3　磁光效应46

3.4　热磁效应46

3.5　热磁纵向效应47

3.6　约瑟夫森效应与核磁共振47

3.7　与光有关的效应49

3.8　与声波有关的效应51

3.9　放射线效应54

3.10　击波动态效应56

3.11　吸附效应及表面场效应56

3.12　与化学有关的效应57

第4章　电位器、电感及电容式传感器59

4.1　电位器式传感器59

4.1.1　电位器式传感器的工作原理59

4.1.2　电位器式传感器的应用60

4.2　电感式传感器62

4.2.1　自感式传感器62

4.2.2　互感式传感器63

4.2.3　电感式传感器的应用64

4.3　电涡流式传感器65

4.3.1　电涡流式传感器的工作原理65

4.3.2　电涡流式传感器的应用67

4.4　电容式传感器69

4.4.1　电容式传感器的工作原理69

4.4.2　电容式传感器的应用70

第5章　应变式传感器72

5.1　应变片的工作原理72

5.2　应变片75

5.3　应变式传感器的测量电路76

5.3.1　电桥电路的发展动向76

5.3.2　电桥电路77

5.4　应变式传感器的应用80

5.4.1　力与称重传感器80

5.4.2　压力传感器83

5.4.3　加速度传感器86

6.1.1　压电效应87

6.1　压电式传感器的基本特性87

第6章　压电式传感器87

6.1.2　压电方程与压电常数88

6.2　压电式传感器的测量电路90

6.2.1　压电式传感器的等效电路90

6.2.2　电压放大器91

6.2.3　电荷放大器93

6.3　压电式传感器的应用94

6.3.1　压电式力传感器94

6.3.2　压电式加速度传感器95

6.3.3　压电式压力传感器98

第7章　压阻式传感器101

7.1　晶体的晶面、晶向101

7.2　压阻式传感器原理与设计102

7.2.1　压阻效应102

7.2.2　压阻系数103

7.2.3　压阻式传感器的设计与制造108

第8章　磁弹性传感器113

8.1　磁弹性效应及传感器工作原理113

8.1.1　磁致伸缩效应及其逆效应113

8.1.2　维德曼效应及其逆效应114

8.1.3　巴克豪森效应114

8.2　磁弹性传感器的典型结构115

8.3　磁弹性传感器的测量电路120

8.4　磁弹性传感器的特性122

第9章　热学量传感器124

9.1　热电偶124

9.1.1　热电偶的物理基础124

9.1.2　热电偶的结构及材料127

9.1.3　热电偶的类型128

9.1.4　热电偶的分度方法及主要特性130

9.1.5　热电偶实用测温电路133

9.1.6　热电偶参考端温度134

9.1.7　热电偶误差137

9.2　热电阻传感器138

9.2.1　工作原理138

9.2.2　热电阻材料及其结构139

9.2.3　热电阻的主要性能指标和测量误差140

9.3　半导体热敏电阻141

9.3.1　热敏电阻的工作机理142

9.3.2　热敏电阻的主要参数142

9.3.3　热敏电阻的主要特性及其应用143

9.4　热敏铁淦氧温度传感器144

9.5　晶体管温度传感器145

10.2　光电器件的基本特性147

第10章　光学传感器147

10.1　光电效应147

10.3　光电器件149

10.3.1　光敏电阻149

10.3.2　光敏二极管和光敏三极管152

10.3.3　光电池154

10.3.4　半导体色敏元件156

10.3.5　光电位置敏感器件158

10.4　固体图像传感器161

10.5　红外传感器163

10.5.1　红外基础知识163

10.5.2　红外探测器165

10.6　激光传感器169

10.6.1　激光概述169

10.6.2　激光器170

10.6.3　激光检测应用171

第11章　光纤传感器174

11.1　概述174

11.2　光纤175

11.2.1　光纤的结构和导波原理175

11.2.2　光纤的主要参数176

11.2.3　光纤的类型178

11.3　光纤传感器元件之间的耦合与连接179

11.3.1　光纤的激励179

11.3.2　光纤元件的连接180

11.4　光纤的光波调制技术182

11.4.1　光强度调制182

11.4.2　光相位调制及干涉测量法184

11.4.3　偏振调制186

11.4.4　频率调制186

11.5.1　光强调制光纤传感器188

11.4.5　颜色（光谱）调制188

11.5　典型的光纤传感器188

11.5.2　相位调制光纤传感器192

第12章　磁传感器193

12.1　霍尔器件193

12.1.1　霍尔效应193

12.1.2　霍尔器件的结构和测量电路194

12.1.3　霍尔器件的主要特性参数195

12.1.4　不等位电势和温度误差的补偿196

12.2　磁敏二极管和磁敏三极管198

12.2.1　磁敏二极管的工作原理和主要特性199

12.2.2　磁敏三极管的工作原理和主要特性202

12.3　CMOS磁敏器件204

12.4.1　物理磁阻效应和几何磁阻效应206

12.4　半导体磁敏电阻206

12.4.2　磁阻元件207

12.5　强磁性金属薄膜磁敏电阻209

12.6　韦根德磁敏器件210

12.7　半导体三维磁矢量器件211

12.8　Z元件212

第13章　声传感器214

13.1　声学基础知识214

13.1.1　声波214

13.1.2　声波的特性215

13.1.3　声波的传播217

13.2　声传感器及特性219

13.2.1　动圈式传声器221

13.2.2　电容式传声器223

13.2.4　无线传声器224

13.2.3　驻极体传声器224

13.3　超声波传感器225

13.3.1　压电换能器的结构225

13.3.2　超声波传感器的工作原理226

13.3.3　超声波传感器的应用227

13.4　声发射传感器235

13.4.1　声发射与声发射传感器235

13.4.2　声发射检测系统的组成236

13.4.3　声发射传感器的工作原理236

13.4.4　声发射技术的应用领域237

第14章　数字式传感器240

14.1　编码器240

14.2　计量光栅244

14.2.1　计量光栅的类型244

14.2.2　光栅传感器的结构和原理246

14.2.3　辨向原理249

14.2.4　细分技术250

14.3　感应同步器255

14.4　容栅258

14.5　谐振式传感器259

14.5.1　谐振式传感器的工作原理259

14.5.2　谐振式传感器的应用260

第15章　微机械传感器264

15.1　微机械传感器的概念及特点264

15.2　微机电系统的主要加工技术265

15.2.1　集成电路制造工艺基础265

15.2.2　微机械加工技术基础268

15.3　微机械传感器原理275

15.3.1　微机械加速度传感器275

15.3.2　微机械压力传感器287

15.3.3　其他微机械传感器289

15.3.4　微机械陀螺292

第16章　计算机在感测系统中的应用296

16.1　传感器与计算机的接口296

16.1.1　开关量输入接口296

16.1.2　数字量输入接口298

16.1.3　模拟量输入接口300

16.2　感测信号的计算机处理304

16.2.1　非线性校正305

16.2.2　误差补偿309

16.2.3　量纲变换311

16.2.4　数字滤波314

17.1　干扰与噪声319

第17章　系统抗干扰技术319

17.2　干扰的耦合方式322

17.3　抑制电磁噪声的基本方法与措施324

17.3.1　电场屏蔽324

17.3.2　磁场屏蔽326

17.4　接地技术329

17.4.1　安全接地329

17.4.2　信号接地330

17.4.3　电缆屏蔽层的接地333

17.4.4　隔离334

第18章　传感器性能测试与校准337

18.1　传感器性能测试337

18.2　振动与冲击传感器的校准337

18.3　压力传感器的校准342

参考文献347