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绪论1

0.1 传感技术的地位1

0.2 传感技术的作用2

0.3 传感技术的特点3

0.4 传感技术的发展趋势4

第1章 传感技术的基本概念与特性6

1.1 传感技术的定义6

1.2 传感器的组成7

1.3 传感器的分类与要求7

1.4 传感技术的基本定律9

1.5 新型敏感材料10

1.6 传感器的静态特性11

1.7 传感器无失真测试条件14

复习思考题15

第2章 电阻传感器16

2.1 电位器式传感器16

2.1.1 线绕电位器的结构和工作原理16

2.1.2 非线绕电位器式传感器17

2.2 金属应变式传感器19

2.2.1 应变效应19

2.2.2 金属电阻应变片的结构与工作原理19

2.2.3 金属电阻应变片的静态特性22

2.2.4 金属电阻应变片的测量电路23

2.2.5 金属电阻应变片的温度误差及其补偿29

2.3 压阻式传感器33

2.3.1 压阻效应33

2.3.2 半导体应变片的工作原理33

2.3.3 半导体应变片的主要特性34

2.3.4 半导体应变片的温度补偿方法36

2.4 电阻式传感器的应用37

2.4.1 电阻应变仪37

2.4.2 电位器式压力传感器37

2.4.3 金属电阻应变式传感器38

复习思考题42

第3章 电容传感器43

3.1 电容传感器的工作原理、类型和特点43

3.1.1 电容传感器的工作原理和特点43

3.1.2 变极距型电容传感器44

3.1.3 变面积型电容传感器47

3.1.4 变介质型电容传感器49

3.2 电容传感器的等效电路53

3.3 电容传感器的测量电路54

3.3.1 调频电路54

3.3.2 谐振电路55

3.3.3 脉冲电路55

3.3.4 运算放大器电路56

3.3.5 一般交流电桥电路56

3.3.6 紧耦合电桥电路57

3.3.7 变压器电桥电路58

3.3.8 二极管双T交流电桥电路59

3.3.9 脉冲调宽电路60

3.4 引起电容传感器测量误差的因素及改进措施62

3.4.1 温度对电容器结构尺寸的影响62

3.4.2 电容电场边缘效应的影响63

3.4.3 寄生电容与分布电容的影响64

3.4.4 外界干扰的影响65

3.4.5 温度对介质的介电常数的影响66

3.4.6 漏电阻的影响66

3.5 电容传感器的应用66

3.5.1 电容法测泥料水分66

3.5.2 电容测厚传感器在板材轧制中的应用67

3.5.3 电容式液位计68

3.5.4 电容式料位计69

3.5.5 电容式压力传感器70

3.5.6 电容式振动、位移测量仪71

3.5.7 电容式荷重传感器71

复习思考题72

第4章 电感传感器73

4.1 自感式传感器73

4.1.1 自感式传感器的结构与工作原理73

4.1.2 电感传感器的等效电路及并联电容C的影响74

4.1.3 变气隙厚度式自感传感器75

4.1.4 差动式变气隙厚度自感传感器76

4.1.5 变气隙面积式自感传感器77

4.1.6 自感式传感器的测量电路78

4.1.7 影响自感传感器精度的因素及改进措施81

4.2 互感式传感器83

4.2.1 互感式传感器的结构与工作原理83

4.2.2 互感式传感器等效电路84

4.2.3 互感式传感器测量电路87

4.3 电涡流式传感器89

4.3.1 电涡流传感器的基本结构与工作原理90

4.3.2 电涡流的形成范围90

4.3.3 电涡流传感器的等效电路与阻抗特性91

4.3.4 电涡流传感器的测量电路93

4.3.5 低频透射式电涡流传感器95

4.4 压磁式传感器96

4.4.1 压磁效应96

4.4.2 压磁传感器的工作原理96

4.4.3 压磁式测力传感器的结构97

4.4.4 压磁传感器的特性98

4.4.5 压磁传感器的测量电路99

4.5 电感式传感器的应用100

4.5.1 自感式传感器的应用100

4.5.2 差动变压器的应用100

4.5.3 电涡流传感器的应用102

4.5.4 压磁传感器的应用105

复习思考题106

第5章 压电传感器107

5.1 压电效应与压电材料107

5.1.1 压电效应107

5.1.2 压电材料108

5.1.3 石英晶体的压电特性110

5.1.4 压电陶瓷的压电特性112

5.2 压电传感器的等效电路和测量电路113

5.2.1 压电晶片的连接方式113

5.2.2 压电传感器的等效电路114

5.2.3 压电传感器的测量电路115

5.3 压电传感器的应用118

5.3.1 压电式测力传感器118

5.3.2 测表面粗糙度119

5.3.3 压电引爆119

5.3.4 煤气灶电子点火装置120

复习思考题120

第6章 磁电传感器121

6.1 磁电感应式传感器121

6.1.1 磁电感应式传感器的工作原理121

6.1.2 磁电感应式传感器的结构及要求122

6.2 霍尔传感器123

6.2.1 霍尔效应和工作原理123

6.2.2 霍尔元件的主要技术参数及类型125

6.2.3 霍尔元件的连接方式和输出电路127

6.3 磁敏电阻器128

6.3.1 磁阻效应128

6.3.2 磁敏电阻器的分类、结构及工作原理128

6.4 磁敏二极管和磁敏三极管130

6.4.1 磁敏二极管130

6.4.2 磁敏三极管132

6.5 磁电传感器的应用134

6.5.1 霍尔传感器的应用134

6.5.2 磁敏电阻的应用138

6.5.3 磁敏二极管漏磁探伤仪139

6.5.4 磁敏三极管电位器139

复习思考题140

第7章 热电传感器141

7.1 热电偶传感器141

7.1.1 热电效应141

7.1.2 热电偶的工作原理143

7.1.3 热电势性质与热电偶的基本定律145

7.1.4 热电偶的结构、种类和特点147

7.1.5 热电偶测温原理151

7.1.6 热电偶实用测量电路151

7.1.7 热电偶冷端温度误差及其补偿154

7.2 热电阻传感器157

7.2.1 热电阻材料的特点157

7.2.2 电阻与温度的关系157

7.2.3 常用热电阻158

7.2.4 热电阻的测温电路160

7.2.5 使用热电阻时应注意的事项161

7.3 热敏电阻传感器161

7.3.1 热敏电阻的工作原理161

7.3.2 热敏电阻的结构形式与基本类型162

7.3.3 热敏电阻的主要参数与特性164

7.3.4 热敏电阻输出特性的线性化处理166

7.4 PN结温度传感器168

7.4.1 温敏二极管168

7.4.2 温敏三极管170

7.4.3 温控晶闸管171

7.5 热释电红外传感器171

7.5.1 热释电效应172

7.5.2 热释电红外传感器结构与技术参数172

7.5.3 热释电红外探测模块174

7.6 热电传感器的应用175

复习思考题178

第8章 光电传感器179

8.1 光源179

8.1.1 光的特性179

8.1.2 常用光源及特性180

8.2 光电效应183

8.3 外光电效应及器件183

8.3.1 外光电效应183

8.3.2 光电管185

8.3.3 光电倍增管186

8.4 光电导效应及器件188

8.4.1 光电导效应188

8.4.2 光敏电阻189

8.4.3 光敏二极管192

8.4.4 光敏三极管193

8.4.5 光敏晶闸管195

8.4.6 光敏集成器件196

8.5 光生伏特效应及器件196

8.5.1 光生伏特效应196

8.5.2 光电池197

8.6 新型光电传感器200

8.6.1 PIN结光电二极管200

8.6.2 雪崩式光电二极管（APD）200

8.6.3 色敏光电传感器201

8.6.4 光电位置传感器202

8.7 光图像传感器205

8.7.1 电荷耦合器件（CCD）205

8.7.2 CCD图像传感器207

8.8 光电码盘208

8.9 光电传感器的应用210

8.9.1 光电传感器应用的几种基本形式210

8.9.2 烟尘浊度监测仪211

8.9.3 光电转速传感器212

8.9.4 光电池在路灯控制器中的应用213

8.9.5 光电传感器在输液监测中的应用213

8.9.6 声控光敏延时开关电路215

8.9.7 条形码扫描笔215

复习思考题216

第9章 化学传感器217

9.1 离子敏传感器217

9.1.1 MOSFET场效应管的结构与特性217

9.1.2 离子敏传感器的结构与工作原理218

9.1.3 ISFET的特点和参数220

9.1.4 ISFET的应用222

9.2 半导体气敏传感器222

9.2.1 半导体气敏传感器的分类222

9.2.2 半导体气敏传感器的工作原理223

9.2.3 半导体气敏传感器的结构及特性224

9.2.4 接触燃烧式气敏传感器227

9.2.5 电化学式气敏传感器227

9.2.6 红外线气敏传感器228

9.2.7 固体电解质氧气传感器229

9.2.8 电阻式气敏传感器229

9.2.9 氢敏MOS场效应管230

9.2.10 气敏二极管233

9.2.11 气敏传感器的应用233

9.3 湿敏传感器236

9.3.1 湿度与湿敏传感器的分类236

9.3.2 水分子亲和力型湿敏传感器237

9.3.3 非水分子亲和力型湿敏传感器245

9.3.4 湿敏传感器的应用247

9.4 电化学传感器251

复习思考题252

第10章 光纤传感器253

10.1 光纤的基本知识253

10.1.1 什么是光纤253

10.1.2 光纤的结构253

10.1.3 光纤的种类254

10.1.4 光纤的传光原理255

10.1.5 光纤的主要参数257

10.2 光纤传感器的基本原理、分类及结构259

10.2.1 光纤传感器的基本原理259

10.2.2 光纤传感器分类259

10.2.3 光纤传感器的特点263

10.2.4 光纤传感器的结构264

10.3 光纤传感器的应用266

10.3.1 光纤传感器的应用特点266

10.3.2 光纤传感器的构成、工作原理与检测方法267

10.4 功能型光纤传感器举例268

10.4.1 相位调制型光纤传感器268

10.4.2 光强调制型光纤传感器269

10.4.3 偏振态调制型光纤传感器270

10.4.4 光纤磁场传感器271

10.5 非功能型光纤传感器272

10.5.1 传输光强调制型光纤传感器272

10.5.2 反射光强调制型光纤传感器273

10.5.3 频率调制型光纤传感器274

10.5.4 光纤液位传感器275

10.5.5 光纤位移传感器276

10.5.6 光纤温度传感器276

复习思考题277

第11章 辐射传感器278

11.1 红外线光电传感器278

11.1.1 红外光的特点278

11.1.2 光电红外传感器278

11.1.3 红外检测的物理基础279

11.1.4 红外辐射检测技术的应用280

11.2 紫外线光电传感器283

11.3 激光传感器284

11.3.1 激光的形成284

11.3.2 激光的特性285

11.3.3 常用激光器及其特点285

11.3.4 激光检测技术的应用285

11.4 超声波传感器287

11.4.1 超声波的传播速度287

11.4.2 超声波的物理性质289

11.4.3 超声波传感器290

11.4.4 超声波检测技术的应用291

11.5 微波传感器299

11.5.1 微波的基础知识299

11.5.2 微波传感器299

11.5.3 微波传感器的应用300

11.6 核辐射传感器303

11.6.1 核辐射传感器的物理基础304

11.6.2 核辐射传感器306

11.6.3 核辐射传感器的应用308

复习思考题309

附录310

附表7-1 铂铑10-铂热电偶的分度表310

附表7-2 镍铬-镍硅（镍铬-镍铝）热电偶分度表314

附表7-3 WZB铂热电阻分度特性表318

附表7-4 铜热电阻分度特性表320

参考文献321