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绪论1

第1章 传感器的特性5

1．1传感器的组成与分类5

传感器的组成5

传感器的分类6

1．2传感器的基本特性7

静态特性7

动态特性14

思考题与习题16

第2章 热电传感器17

2．1热电势式测温传感器17

工作原理17

热电偶中引入第三导体19

标准热电极20

热电偶冷端温度误差及其补偿21

常用热电偶的特性23

热电偶的测量电路30

2．2热电阻式温度传感器34

金属测温电阻器34

半导体热敏电阻器38

2．3 PN结型测温传感器43

温敏二极管及其应用44

温敏晶体管及其应用47

2．4集成电路温度传感器49

基本原理及PTAT核心电路49

电压输出型51

电流输出型54

可编程集成数字温度传感器56

2．5热释电式传感器57

热释电效应及其机理57

热释电红外传感器57

热释电探测模块59

典型应用61

2．6热电传感器应用实例62

思考题与习题64

第3章 应变传感器65

3．1电阻应变式传感器65

应变片的结构和类型65

常用的应变片66

3．2薄膜应变电阻及传感器67

薄膜分类67

薄膜的工作原理68

薄膜应变传感器的特点69

3．3电阻应变传感器使用中应注意的一些问题71

思考题与习题73

第4章 磁敏传感器74

4．1磁敏传感器的物理基础——霍尔、磁阻、形状效应74

基础知识74

霍尔效应74

磁阻效应75

形状效应75

4．2霍尔元件76

霍尔元件的工作原理76

霍尔元件的结构77

基本电路77

电磁特性80

误差分析及误差补偿81

4．3磁阻元件84

长方形磁阻元件84

科尔宾元件85

平面电极元件85

InSb-NiSb共晶磁阻元件86

曲折形磁阻元件86

磁阻元件的温度补偿87

4．4磁敏二极管87

磁敏二极管的结构87

磁敏二极管的工作原理88

磁敏二极管的特性89

磁敏二极管的补偿技术91

4．5磁敏三极管92

磁敏三极管的结构92

磁敏三极管的工作原理93

磁敏三极管的特性93

温度补偿技术95

4．6磁敏传感器的应用97

霍尔元件的应用97

磁阻元件的应用104

思考题与习题110

第5章 压电传感器111

5．1压电效应111

石英晶体的压电效应111

压电常数113

压电陶瓷的压电效应114

5．2压电材料115

压电晶体115

压电陶瓷116

新型压电材料116

5．3等效电路与测量电路117

等效电路117

测量电路118

5．4压电传感器及其应用122

压电传感器中压电片的连接122

压电式力传感器123

压电式压力传感器125

压电式加速度传感器126

应用实例131

思考题与习题134

第6章 光纤传感器135

6．1基础知识135

光纤的结构135

光纤的种类135

光纤的传光原理136

光纤的特性138

光纤的耦合140

6．2光纤传感器的分类及构成141

分类141

构成部件143

6．3功能型光纤传感器举例146

相位调制型光纤传感器146

光强调制型光纤传感器148

偏振态调制型光纤传感器149

6．4非功能型光纤传感器举例150

传输光强调制型光纤传感器150

反射光强调制型光纤传感器152

频率调制型光纤传感器153

光纤液位传感器155

思考题与习题157

第7章 光栅传感器159

7．1光栅基础159

光栅的分类及结构159

莫尔条纹的原理160

莫尔条纹的特点161

7．2光栅传感器的工作原理162

光电转换原理162

莫尔条纹测量位移的原理162

辨向原理163

7．3莫尔条纹细分技术164

细分方法164

光电元件直接细分164

CCD直接细分165

光栅传感器的误差166

7．4常用光学系统167

透射直读式光路167

反射直读式光路167

反射积分式光路167

思考题与习题168

第8章 光电传感器169

8．1光电传感器的基本效应169

半导体的粒子特性169

光电效应170

8．2外光电效应光电元件170

光电管170

光电倍增管171

8．3光电导效应及光电元件172

光敏电阻的结构及原理172

光敏电阻的特性173

8．4光电伏特效应及光电元件175

光电导结型光电元件175

光电伏特型光电元件176

8．5 CCD图像传感器178

8．6应用光路181

反射式182

透射式182

线纹瞄准用光电传感器182

脉冲式光电传感器183

思考题与习题185

第9章 气、湿敏传感器186

9．1气敏传感器186

半导体气敏元件的分类及必备条件186

表面控制型电阻式半导体气敏元件187

基于MEMS的新型微结构气敏传感器191

应用举例194

9．2湿敏传感器195

湿度及其表示195

对湿敏传感器的基本要求196

电阻式湿敏传感器196

陶瓷湿敏传感器197

电容式湿敏传感器198

电解质式湿敏传感器200

应用范围及应用实例200

思考题与习题204

第10章 智能传感器205

10．1智能传感器及无线传感器网络205

10．2智能传感器的结构框图207

uP主机模板208

模拟量输入模板209

IEEE-488标准总线模板209

接口模板210

10．3信号处理与μP接口技术211

传感器输出信号的类型211

传感器输出的模拟信号的处理211

10．4智能传感器中的数据处理219

查表与搜索219

分段插值法220

曲线拟合修正法221

数字滤波222

10．5智能传感器的设计222

智能压力传感器的设计思路222

简单智能温度传感器设计实例225

智能有害气体传感器设计231

思考题与习题235

第11章 传感器应用技术236

11．1信号变换236

电流-电压（I-U）变换器236

电压-电流（U-I）变换器238

交流电压-直流电压（u-U）变换器和交流电流-直流电压（i-U）变换器240

电阻-电压（R-U或Ω-U）变换器241

电容-电压（C-U）变换器242

电压-频率（U-f）变换器（简称VFC）和频率-电压（f-U）变换器（简称FVC）243

电压-脉宽（U-H）变换器246

11．2驱动电路分析及外围电路器件选择248

驱动电路分析248

外围电路器件选择255

思考题与习题256

第12章 传感器的选择与使用257

12．1传感器的正确选择257

12．2传感器的合理使用258

线性化及补偿258

传感器的定标260

电磁兼容问题261

抗干扰技术263

思考题与习题267

附录 国际单位制（SI）的主要单位及其换算268

参考文献273