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第1章　传感器的基本知识1

1.1　传感器的基本概念2

1.1.1　传感器的定义与组成3

1.1.2　传感器的分类4

1.1.3　传感器的物理定律5

1.2　传感器的基本特性6

1.2.1　传感器的静态特性7

1.2.2　传感器的动态数学模型12

1.2.3　传感器系统实现动态测试不失真的频率响应特性16

1.2.4　典型传感器系统的动态特性分析17

1.3　传感器的技术性能指标24

1.3.1 传感器的主要性能指标24

1.3.2　改善传感器性能的技术途径25

1.4　传感器技术的发展27

1.4.1　传感器需求的新动向27

1.4.2　传感器技术的发展动向28

1.5　传感器的选用原则30

本章小结32

习题32

第2章　电阻应变式传感器34

2.1 电阻应变片的工作原理35

2.2　电阻应变片的结构、种类和材料35

2.2.1　电阻应变片的基本结构35

2.2.2　电阻应变片的种类36

2.2.3 电阻应变片的材料37

2.3 电阻应变片的主要参数39

2.4　电阻应变片的应用43

2.4.1 电阻应变片的选择43

2.4.2 电阻应变片的使用44

2.5　转换电路45

2.5.1　直流电桥45

2.5.2　恒流源电桥48

2.5.3　交流电桥48

2.6 电阻应变片的温度误差及其补偿49

2.7 电阻应变式传感器52

2.7.1　电阻应变式力传感器52

2.7.2　电阻应变式压力传感器57

2.7.3 电阻应变式加速度传感器58

2.8 电阻应变仪59

2.9　压阻式传感器61

2.9.1　基本工作原理62

2.9.2　半导体应变片63

2.9.3　压阻式传感器63

2.9.4　压阻式传感器输出信号调理64

本章小结66

习题67

第3章 电感式传感器70

3.1 自感式传感器工作原理及其特性分析71

3.1.1 工作原理71

3.1.2 电感计算与输出特性分析72

3.1.3　传感器的信号调节电路76

3.1.4　影响传感器精度的因素分析78

3.2　差动变压器式传感器79

3.2.1 螺线管式差动变压器80

3.2.2　差动变压器的测量电路84

3.3　涡流式传感器86

3.4 电感式传感器应用举例90

3.4.1 自感式传感器的应用90

3.4.2　差动变压器的应用92

3.4.3 电涡流传感器的应用94

本章小结96

习题96

第4章 电容式传感器98

4.1 电容式传感器的工作原理和特性99

4.1.1　工作原理及类型99

4.1.2 电容传感器特性分析99

4.2　电容式传感器的特点及设计要点107

4.2.1 电容传感器的特点107

4.2.2 电容传感器设计要点108

4.3 电容式传感器的等效电路110

4.4 电容式传感器的测量电路111

4.4.1 调频测量电路111

4.4.2　交流电桥测量电路112

4.4.3　运算放大器式测量电路113

4.4.4　二极管双T型交流电桥114

4.4.5　差动脉冲调宽电路115

4.5 电容式传感器的应用116

4.6　容栅式传感器119

本章小结121

习题121

第5章　压电式传感器125

5.1　压电效应126

5.2　压电材料及其主要特性127

5.2.1　石英晶体127

5.2.2　压电陶瓷130

5.2.3 压电材料的主要特性132

5.3 压电元件的常的常用结构形式135

5.3.1 压电元件的基本变形方式135

5.3.2　压电元件的结构形式135

5.4　等效电路与测量电路136

5.4.1 压电式传感器的等效电路136

5.4.2　压电式传感器的信号调理电路138

5.5　压电式传感器的应用143

5.5.1　压电式加速度传感器143

5.5.2　压电式测力传感器151

5.5.3　压电式压力传感器152

本章小结153

习题153

第6章　磁电式传感器155

6.1　磁电感应式传感器156

6.1.1　恒磁通式磁电感应传感器结构与工作原理156

6.1.2　变磁通式磁电感应传感器结构与工作原理157

6.1.3　磁电感应式传感器的应用158

6.2　霍尔式传感器160

6.2.1 霍尔传感器的工作原理160

6.2.2　霍尔元件的误差及补偿164

6.2.3　霍尔传感器的应用168

6.3　磁栅式传感器175

6.3.1 磁栅式传感器的工作原理和结构175

6.3.2　磁栅式传感器的信号处理方法178

6.3.3　磁栅式传感器的应用179

本章小结179

习题180

第7章　热电式传感器181

7.1 概论182

7.2　热电偶183

7.2.1　热电偶的工作原理183

7.2.2　热电偶的常用类型和结构186

7.2.3　热电偶的冷端温度补偿190

7.2.4　热电偶的测量电路及应用194

7.3 热电阻195

7.3.1　热电阻的工作原理195

7.3.2　常用热电阻（RTD）196

7.3.3　热电阻的测量电路197

7.4　热敏电阻198

7.4.1　热敏电阻的结构198

7.4.2　热敏电阻的类型和特性199

7.4.3　热敏电阻的测量电路及应用201

7.5　新型温度传感器202

7.5.1　PN结温度传感器及应用202

7.5.2　集成温度传感器及应用203

本章小结216

习题216

第8章　光电式传感器217

8.1 光电效应218

8.1.1　外光电效应218

8.1.2　内光电效应218

8.2　常用光电转换器件220

8.2.1 外光电效应器件220

8.2.2　内光电效应器件223

8.2.3　半导体光电器件的应用选择231

8.3　位置敏感器件（PSD）232

8.3.1　PSD的工作原理232

83.2　PSD的特性233

8.4　固态图像传感器235

8.4.1 CCD的结构和基本原理235

8.4.2 线阵CCD图像传感器237

8.4.3 面阵CCD图像传感器237

8.5 光电传感器的应用238

8.5.1 模拟式光电传感器的应用238

8.5.2　数字式光电传感器的应用242

8.6　光栅传感器243

8.6.1 计量光栅的种类244

8.6.2　莫尔条纹244

8.6.3　光栅式传感器247

8.7　光学编码器250

8.7.1　绝对编码器250

8.7.2 增量编码器252

本章小结254

习题254

第9章　光纤传感器256

9.1 光纤传感器的基本知识257

9.1.1　光纤的结构257

9.1.2　光纤的传光原理257

9.1.3　光纤的种类259

9.1.4　光纤传感器的基本组成260

9.2 光纤传感器的分类及其工作原理262

9.2.1 光纤传感器分类263

9.2.2　光调制技术265

9.3 光纤传感器的应用269

9.3.1 光纤位移传感器269

9.3.2　光纤液体浓度传感器271

9.3.3　光纤陀螺仪271

9.3.4　光纤高温测量系统273

9.3.5　光纤气体传感器275

本章小结277

习题277

第10章　红外传感器278

10.1　红外辐射的基本知识278

10.1.1 红外辐射278

10.1.2　红外辐射的重要参数279

10.1.3　黑体、白体和透明体280

10.1.4　红外辐射的基本定律281

10.2　红外传感器283

10.2.1 红外光子传感器284

10.2.2　红外热传感器285

10.3　红外传感器的主要性能参数288

10.4　红外传感器应用举例291

10.4.1 红外测温291

10.4.2　热释电红外探测器警戒系统295

10.4.3　红外气体浓度检测系统296

本章小结298

习题298

第11章　其他传感器299

11.1　气敏传感器300

11.1.1　气敏传感器概述300

11.1.2　半导体气体传感器300

11.1.3　主要特性及其改善303

11.1.4　气敏传感器的应用306

11.2　湿敏传感器307

11.2.1　绝对湿度与相对湿度307

11.2.2　湿敏传感器308

11.2.3　湿敏传感器的应用311

11.3　超声波传感器312

11.3.1　超声波的传输特性312

11.3.2　超声波换能器312

11.3.3　超声波传感器的应用313

11.4　微波传感器316

11.4.1　微波的性质与特点316

11.4.2　微波传感器的组成及其分类316

11.4.3　微波传感器的应用317

11.5 光纤光栅传感器319

11.5.1　光纤光栅的形成及其分类319

11.5.2　光纤布拉格光栅传感器的工作原理320

11.5.3　光纤光栅传感器系统的构成321

11.5.4　光纤光栅传感器应用322

11.6　智能传感器323

11.6.1 概述323

11.6.2　智能传感器的结构和功能324

11.6.3　智能传感器数据预处理方法325

11.6.4　智能传感器的实现途径327

11.6.5　几种智能传感器示例329

本章小结332

习题333

第12章　传感器的标定334

12.1　传感器静态特性的标定334

12.2　传感器动态特性的标定336

12.3　常用的标定设备338

12.3.1　静态标定设备338

12.3.2　动态标定设备342

12.4　传感器标定举例344

本章小结348

习题348

参考文献350