傳感器原理及應用（第3版）

前言
第1章　概述1
1.1　傳感器的作用和地位1
1.1.1　什么是傳感器1
1.1.2　傳感器的作用2
1.2　傳感器現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢3
1.2.1　傳感器現(xiàn)狀3
1.2.2　傳感器的發(fā)展4
1.3　傳感器的定義、組成、分類及圖形符號5
1.3.1　傳感器定義5
1.3.2　傳感器組成6
1.3.3　傳感器分類6
1.3.4　傳感器圖形符號與命名7
思考題8
第2章　傳感器的基本特性9
2.1　傳感器的靜態(tài)特性9
2.1.1　線性度10
2.1.2　遲滯特性11
2.1.3　重復性12
2.1.4　靈敏度12
2.1.5　漂移和穩(wěn)定性13
2.1.6　分辨率和閾值13
2.2　傳感器的動態(tài)特性14
2.2.1　傳感器動態(tài)誤差14
2.2.2　傳遞函數(shù)15
2.2.3　一階傳感器系統(tǒng)17
2.2.4　二階傳感器系統(tǒng)19
2.3　傳感器的校準21
思考題22
第3章　電阻式傳感器23
3.1　金屬絲電阻應變片23
3.1.1　金屬絲電阻應變片結(jié)構(gòu)和種類23
3.1.2　金屬絲電阻應變片工作原理24
3.1.3　金屬絲電阻應變片的主要特性25
3.2　電阻應變片測量電路27
3.2.1　直流電橋28
3.2.2　交流電橋30
3.2.3　電阻應變儀原理32
3.2.4　相敏檢波電路34
3.3　電阻式傳感器的應用35
3.3.1　測力與稱重傳感器35
3.3.2　膜片式壓力傳感器37
3.3.3　應變式加速度傳感器38
3.3.4　電子秤39
3.4　半導體壓阻式傳感器40
3.4.1　壓阻效應40
3.4.2　壓阻式傳感器41
思考題42
第4章　電容式傳感器44
4.1　電容式傳感器概述44
4.1.1　工作原理44
4.1.2　結(jié)構(gòu)類型44
4.2　電容式傳感器的輸出特性45
4.2.1　變極距型45
4.2.2　平板變面積型47
4.2.3　變介電常數(shù)型48
4.3　測量電路49
4.3.1　電容式傳感器等效電路49
4.3.2　轉(zhuǎn)換電路50
4.4　應用舉例54
4.4.1　壓差式電容壓力傳感器55
4.4.2　電容測厚儀56
4.4.3　電容傳聲器測聲56
4.5　電容式集成傳感器57
4.5.1　硅電容式集成傳感器57
4.5.2　新型電容式指紋傳感器59
思考題62
第5章　電感式傳感器63
5.1　變磁阻式傳感器（自感式）63
5.1.1　工作原理63
5.1.2　輸出特性64
5.1.3　差動變間隙式傳感器結(jié)構(gòu)原理65
5.1.4　測量轉(zhuǎn)換電路65
5.1.5　變磁阻式傳感器的應用67
5.2　差動變壓器式傳感器（互感式）68
5.2.1　螺線管式差動變壓器工作原理68
5.2.2　基本特性69
5.2.3　零點殘余電壓70
5.2.4　測量電路71
5.2.5　應用舉例72
5.3　電渦流式傳感器73
5.3.1　工作原理73
5.3.2　等效電路分析73
5.3.3　渦流的分布和強度74
5.3.4　測量電路75
5.3.5　電渦流傳感器的應用77
思考題79
第6章　磁電、磁敏式傳感器80
6.1　磁電感應式傳感器（電動式）80
6.1.1　工作原理和結(jié)構(gòu)形式80
6.1.2　基本特性81
6.1.3　測量電路82
6.1.4　應用83
6.2　霍爾傳感器84
6.2.1　霍爾效應85
6.2.2　霍爾元件86
6.2.3　霍爾元件的應用87
6.2.4　集成霍爾傳感器89
6.3　磁敏元件91
6.3.1　磁敏電阻器91
6.3.2　磁敏晶體管95
思考題98
第7章　壓電元件與超聲波傳感器99
7.1　壓電效應99
7.1.1　正壓電效應99
7.1.2　逆壓電效應99
7.2　壓電材料100
7.2.1　石英晶體100
7.2.2　壓電陶瓷101
7.2.3　聚偏氟乙烯壓電材料103
7.3　測量電路103
7.3.1　壓電元件結(jié)構(gòu)103
7.3.2　壓電傳感器等效電路104
7.3.3　壓電傳感器測量電路105
7.4　壓電傳感器的應用107
7.4.1　壓電加速度計傳感器108
7.4.2　壓電式玻璃破碎報警器108
7.4.3　壓電引信108
7.5　超聲波傳感器109
7.5.1　超聲波及其物理性質(zhì)109
7.5.2　超聲波傳感器結(jié)構(gòu)原理111
7.5.3　超聲波傳感器的應用112
思考題118
第8章　光電效應及光電器件119
8.1　光電效應119
8.1.1　外光電效應119
8.1.2　內(nèi)光電效應120
8.2　光電器件121
8.2.1　光電管121
8.2.2　光電倍增管121
8.2.3　光敏電阻123
8.2.4　光敏二極管和光敏三極管125
8.2.5　光電池128
8.2.6　其他特性的光電器件130
8.2.7　半導體色敏傳感器131
8.3　光電器件應用實例132
8.3.1　遙控器檢測電路132
8.3.2　光敏電阻脈搏測量計132
8.3.3　光電鼠標133
8.3.4　光電開關(guān)用于智能電動小車134
8.3.5　紅外報警器135
8.4　光柵式傳感器136
8.4.1　莫爾條紋136
8.4.2　光柵測量裝置138
思考題140
第9章　新型光敏傳感器142
9.1　新型固態(tài)光敏傳感器142
9.1.1　普通光敏器件陣列142
9.1.2　PSD光敏位置傳感器144
9.1.3　SSPD自掃描光敏二極管陣列145
9.2　CCD148
9.2.1　CCD工作原理及特性148
9.2.2　CCD器件151
9.2.3　CCD傳感器的應用155
9.3　光纖傳感器157
9.3.1　光纖的結(jié)構(gòu)和傳光原理158
9.3.2　幾個重要參數(shù)158
9.3.3　光波調(diào)制技術(shù)160
9.3.4　光纖傳感器的應用163
思考題166
第10章　半導體式化學傳感器168
10.1　氣敏傳感器168
10.1.1　電阻型半導體氣敏傳感器169
10.1.2　非電阻型半導體氣敏器件172
10.1.3　氣敏傳感器的應用173
10.2　濕敏傳感器176
10.2.1　濕度及其表示方法176
10.2.2　氯化鋰濕敏電阻177
10.2.3　半導體陶瓷濕敏電阻178
10.2.4　濕度傳感器的特性參數(shù)178
10.2.5　濕度傳感器的應用179
10.3　離子敏傳感器181
10.3.1　MOSFET場效應晶體管181
10.3.2　離子敏傳感器工作原理182
10.3.3　離子敏傳感器測量電路182
10.3.4　離子敏傳感器的應用182
思考題183
第11章　射線式傳感器184
11.1　核輻射物理基礎(chǔ)184
11.1.1　放射性同位素185
11.1.2　核輻射與物質(zhì)間的相互作用185
11.2　射線式傳感器186
11.2.1　輻射源187
11.2.2　核輻射探測器187
11.3　射線式傳感器的應用192
11.3.1　測厚192
11.3.2　物位測量193
11.3.3　煙霧報警器（電離室）193
11.3.4　探傷194
11.3.5　X射線熒光分析儀194
11.3.6　CT技術(shù)195
11.3.7　核子秤197
思考題197
第12章　熱電式傳感器198
12.1　溫度傳感器的分類及溫標198
12.1.1　溫度傳感器分類方法198
12.1.2　溫度單位199
12.2　熱電偶199
12.2.1　工作原理和熱電效應199
12.2.2　熱電偶基本定律202
12.2.3　熱電偶的分類和結(jié)構(gòu)203
12.2.4　熱電偶測量電路及應用204
12.3　熱電阻與熱敏電阻205
12.3.1　熱電阻205
12.3.2　熱敏電阻206
12.3.3　應用舉例207
12.4　集成溫度傳感器208
12.4.1　測溫原理208
12.4.2　PTAT信號輸出方式209
12.5　紅外傳感器211
12.5.1　紅外輻射211
12.5.2　紅外探測器212
12.5.3　紅外傳感器的應用214
思考題217
第13章　生物傳感器219
13.1　概述219
13.1.1　生物傳感器的工作原理219
13.1.2　生物傳感器的分類221
13.1.3　生物傳感器的特點221
13.2　酶傳感器222
13.2.1　酶的特性222
13.2.2　酶傳感器的結(jié)構(gòu)及原理222
13.2.3　酶的固化技術(shù)224
13.2.4　酶傳感器的應用225
13.3　免疫傳感器226
13.3.1　免疫傳感器的基本原理226
13.3.2　抗體的固定228
13.3.3　免疫傳感器的應用229
13.4　微生物傳感器229
13.4.1　微生物傳感器的原理230
13.4.2　微生物的固定化231
13.4.3　微生物傳感器的應用231
13.5　其他常見生物傳感器及應用233
13.5.1　血糖測試儀233
13.5.2　水源監(jiān)測光纖陣列傳感器235
思考題236
第14章　集成智能傳感器237
14.1　概述237
14.1.1　基本特點237
14.1.2　發(fā)展趨勢238
14.1.3　主要產(chǎn)品240
14.2　單片智能溫度傳感器240
14.2.1　基于1-Wire總線的DS18B20型智能溫度傳感器240
14.2.2　基于SMBus的MAX6654型智能溫度傳感器243
14.3　集成濕度傳感器244
14.3.1　HM1500/HM1520型電壓輸出式集成濕度傳感器245
14.3.2　SHT10型數(shù)字濕度/溫度傳感器247
14.4　單片硅壓力傳感器249
14.4.1　MPX2100/4100/5100/5700系列集成硅壓力傳感器249
14.4.2　ST3000系列智能壓力傳感器251
14.5　單片集成磁場傳感器253
14.5.1　HMC系列集成磁場傳感器253
14.5.2　AD22151型線性輸出集成磁場傳感器256
思考題258
第15章　無線傳感器網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)259
15.1　物聯(lián)網(wǎng)概述259
15.1.1　物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)259
15.1.2　支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)261
15.2　無線傳感器網(wǎng)絡261
15.2.1　智能傳感器與無線傳感器262
15.2.2　無線傳感網(wǎng)絡的概念263
15.2.3　無線傳感網(wǎng)絡技術(shù)264
15.3　典型行業(yè)應用的物聯(lián)網(wǎng)傳感器266
15.3.1　周界防護物聯(lián)網(wǎng)傳感器266
15.3.2　智能家居物聯(lián)網(wǎng)傳感器268
15.3.3　環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)傳感器269
15.3.4　PPT系列網(wǎng)絡化智能壓力傳感器269
思考題273
第16章　實驗指南與綜合練習274
16.1　傳感器實驗274
16.1.1　基本實驗275
16.1.2　設計型實驗287
16.1.3　綜合性工程實驗291
16.2　綜合練習299
16.2.1　填空299
16.2.2　選擇填空300
16.2.3　分析與計算301
16.2.4　簡述題303
參考文獻305