傳感器與傳感器技術(shù)（第四版）

目錄
第四版前言
第一版前言
緒論 1
0.1.1 傳感器與傳感器技術(shù)的地位和作用 1
0.1.2 傳感器 2
0.1.3 傳感器技術(shù) 3
0.1.4 傳感器與傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 4
第1章 傳感器的一般特性 6
1.1 傳感器的靜態(tài)特性 6
1.1.1 線性度（非線性誤差） 6
1.1.2 靈敏度 8
1.1.3 分辨率和分辨力 8
1.1.4 遲滯（滯環(huán)） 8
1.1.5 重復(fù)性 8
1.1.6 精度 9
1.1.7 改善傳感器性能的技術(shù)措施 9
1.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性 11
1.2.1 動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的特殊問題 11
1.2.2 研究傳感器動(dòng)態(tài)特性的方法及其指標(biāo) 12
1.2.3 傳感器的數(shù)學(xué)模型（微分方程） 13
1.2.4 傳遞函數(shù) 14
1.2.5 頻率響應(yīng)函數(shù)（頻率特性） 14
1.2.6 沖激響應(yīng)函數(shù) 15
1.3 傳感器動(dòng)態(tài)特性分析 16
1.3.1 傳感器的頻率響應(yīng) 16
1.3.2 傳感器的瞬態(tài)響應(yīng) 19
1.3.3 動(dòng)態(tài)誤差 21
1.4 傳感器無失真測(cè)試條件 23
1.5 機(jī)電模擬和變量分類 24
1.5.1 機(jī)電模擬 24
1.5.2 變量分類 26
思考題與習(xí)題 27
第2章 電阻應(yīng)變式傳感器 29
2.1 金屬電阻應(yīng)變式傳感器 29
2.1.1 金屬電阻應(yīng)變片 29
2.1.2 測(cè)量電路 38
2.1.3 電阻應(yīng)變式傳感器 42
2.1.4 電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用示例 50
2.2 壓阻式傳感器 52
2.2.1 半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng) 52
2.2.2 壓阻式傳感器 53
2.2.3 應(yīng)用示例 58
2.3 電位計(jì)式傳感器 60
2.3.1 線繞電位計(jì) 60
2.3.2 非線繞電位計(jì) 62
思考題與習(xí)題 63
第3章 電感式傳感器 65
3.1 電感式傳感器 65
3.1.1 氣隙型電感式傳感器 65
3.1.2 螺管式電感傳感器 68
3.1.3 電感線圈的等效電路 71
3.1.4 測(cè)量電路 71
3.1.5 電感式傳感器的設(shè)計(jì)原則 77
3.1.6 電感式傳感器的應(yīng)用 78
3.2 差動(dòng)變壓器 79
3.2.1 結(jié)構(gòu)和工作原理 79
3.2.2 基本特性 80
3.2.3 測(cè)量電路 83
3.2.4 差動(dòng)變壓器設(shè)計(jì) 85
3.2.5 差動(dòng)變壓器的應(yīng)用 87
3.3 電渦流式傳感器 89
3.3.1 高頻反射式電渦流傳感器 89
3.3.2 低頻透射式電渦流傳感器 93
3.3.3 電渦流式傳感器的應(yīng)用 94
思考題與習(xí)題 96
第4章 電容式傳感器 98
4.1 電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)類型 98
4.1.1 工作原理 98
4.1.2 結(jié)構(gòu)類型 98
4.2 電容式傳感器的靜態(tài)特性 99
4.2.1 變間隙式電容傳感器 99
4.2.2 變面積式電容傳感器 102
4.2.3 變介電常數(shù)式電容傳感器 103
4.3 電容式傳感器的等效電路 104
4.4 電容式傳感器的測(cè)量電路 104
4.4.1 運(yùn)算放大器測(cè)量電路 105
4.4.2 電橋電路 105
4.4.3 二極管T型網(wǎng)絡(luò) 106
4.4.4 差動(dòng)脈沖寬度調(diào)制電路 107
4.4.5 調(diào)頻測(cè)量電路 109
4.5 電容式傳感器的應(yīng)用 109
4.5.1 電容式壓力傳感器 110
4.5.2 電容式差壓傳感器 111
4.5.3 電容式加速度傳感器 114
4.5.4 電容式應(yīng)變計(jì) 114
4.5.5 電容式荷重傳感器 114
4.5.6 電容式振動(dòng)?位移測(cè)量?jī)x 115
4.5.7 電容測(cè)厚儀 115
4.5.8 電容式物位計(jì) 116
思考題與習(xí)題 117
第5章 壓電式傳感器 120
5.1 壓電式傳感器的工作原理 120
5.1.1 壓電效應(yīng) 120
5.1.2 壓電方程 120
5.2 壓電材料及其壓電機(jī)理 121
5.2.1 壓電晶體 121
5.2.2 壓電陶瓷 124
5.2.3 壓電材料的主要特性 126
5.3 壓電元件常用的結(jié)構(gòu)形式 126
5.3.1 壓電元件的基本變形 126
5.3.2 壓電元件的結(jié)構(gòu)形式 127
5.4 壓電式傳感器的信號(hào)調(diào)理電路 128
5.4.1 壓電式傳感器的等效電路 128
5.4.2 壓電式傳感器的信號(hào)調(diào)理電路 129
5.5 壓電式傳感器的應(yīng)用 133
5.5.1 壓電式加速度傳感器 133
5.5.2 壓電式測(cè)力傳感器 137
5.5.3 壓電新材料傳感器及其應(yīng)用 137
5.6 壓電式超聲波傳感器 139
5.6.1 超聲波及其基本特性 139
5.6.2 壓電式超聲波傳感器 141
5.6.3 壓電式超聲波傳感器的應(yīng)用 142
思考題與習(xí)題 151
第6章 磁電式傳感器 153
6.1 磁電式傳感器的原理和結(jié)構(gòu) 153
6.1.1 恒定磁通式 153
6.1.2 變磁通式 154
6.2 磁電式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 155
6.3 磁電式傳感器的應(yīng)用 157
6.3.1 磁電式振動(dòng)速度傳感器 157
6.3.2 磁電式扭矩傳感器 158
6.3.3 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器 159
思考題與習(xí)題 159
第7章 熱電式傳感器 160
7.1 熱電阻 160
7.1.1 金屬熱電阻 160
7.1.2 半導(dǎo)體熱敏電阻 167
7.2 PN結(jié)型溫度傳感器 170
7.2.1 二極管溫度傳感器 171
7.2.2 晶體管溫度傳感器 171
7.2.3 集成溫度傳感器 171
7.2.4 集成溫度傳感器的典型應(yīng)用 173
7.3 熱電偶 175
7.3.1 熱電偶的工作原理 175
7.3.2 熱電偶的基本定律 177
7.3.3 熱電偶的種類和結(jié)構(gòu) 178
7.3.4 熱電偶的冷端處理及補(bǔ)償 182
7.3.5 熱電偶測(cè)溫應(yīng)用舉例 186
7.4 溫度變送器 186
思考題與習(xí)題 190
附錄 熱電阻?熱電偶分度表 191
第8章 光電式傳感器 196
8.1 光電效應(yīng) 196
8.1.1 外光電效應(yīng) 196
8.1.2 內(nèi)光電效應(yīng) 197
8.2 光電器件 197
8.2.1 光電管 197
8.2.2 光電倍增管 199
8.2.3 光敏電阻 201
8.2.4 光敏晶體管 204
8.2.5 光電池 206
8.2.6 光控晶閘管 209
8.3 光源及光學(xué)元件 210
8.3.1 光源 210
8.3.2 光學(xué)元件和光路 212
8.4 光電式傳感器的應(yīng)用 212
8.4.1 模擬式光電傳感器 213
8.4.2 脈沖式光電傳感器 213
8.4.3 應(yīng)用實(shí)例 213
8.5 光纖傳感器 217
8.5.1 光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的基本原理 217
8.5.2 光纖傳感器的結(jié)構(gòu)和類型 219
8.5.3 光纖傳感器的應(yīng)用 220
8.6 紅外傳感器 230
8.6.1 紅外輻射基本知識(shí) 230
8.6.2 紅外探測(cè)器 231
8.6.3 紅外傳感器的應(yīng)用 235
8.7 圖像傳感器簡(jiǎn)介 241
8.7.1 感光原理 241
8.7.2 轉(zhuǎn)移原理 242
思考題與習(xí)題 243
第9章 磁敏傳感器 245
9.1 霍爾傳感器 245
9.1.1 霍爾效應(yīng) 245
9.1.2 霍爾元件主要技術(shù)參數(shù) 246
9.1.3 基本誤差及其補(bǔ)償 247
9.1.4 霍爾元件的應(yīng)用電路 249
9.1.5 集成霍爾器件 252
9.1.6 霍爾傳感器的應(yīng)用 254
9.2 磁敏電阻 260
9.2.1 磁阻效應(yīng) 260
9.2.2 半導(dǎo)體磁敏電阻 260
9.2.3 強(qiáng)磁性金屬薄膜磁敏電阻 262
9.2.4 磁敏電阻傳感器的應(yīng)用 263
9.3 結(jié)型磁敏管 267
9.3.1 磁敏二極管 267
9.3.2 磁敏三極管 269
9.3.3 結(jié)型磁敏管傳感器的應(yīng)用 272
思考題與習(xí)題 273
第10章 數(shù)字式傳感器 274
10.1 光柵傳感器 274
10.1.1 光柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理 274
10.1.2 光柵傳感器的測(cè)量電路 276
10.1.3 零位光柵和絕對(duì)零位 279
10.1.4 反射光柵 280
10.1.5 圓光柵及其莫爾條紋 280
10.1.6 光柵傳感器的應(yīng)用 282
10.2 磁柵傳感器 282
10.2.1 磁柵傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理 282
10.2.2 磁柵傳感器測(cè)量系統(tǒng) 285
10.2.3 磁柵傳感器的特點(diǎn)和誤差分析 285
10.3 感應(yīng)同步器 286
10.3.1 感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和工作原理 286
10.3.2 信號(hào)處理方式 288
10.3.3 直線式感應(yīng)同步器的接長(zhǎng)與定尺激勵(lì)方式 289
10.3.4 感應(yīng)同步器的絕對(duì)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng) 290
10.3.5 誤差分析 290
10.4 角數(shù)字編碼器 291
10.4.1 絕對(duì)式編碼器 291
10.4.2 增量式光電編碼器 294
10.5 頻率式數(shù)字傳感器 295
10.5.1 犚犆振蕩器式頻率傳感器 295
10.5.2 振筒式頻率傳感器 296
10.5.3 振膜式頻率傳感器 299
10.5.4 振弦式頻率傳感器 299
10.5.5 頻率式傳感器的基本測(cè)量電路 304
思考題與習(xí)題 305
第11章 氣體傳感器 306
11.1 熱導(dǎo)式氣體傳感器 306
11.1.1 熱線式氣體傳感器 306
11.1.2 熱敏電阻氣體傳感器 307
11.2 接觸燃燒式氣敏傳感器 307
11.3 半導(dǎo)體氣體傳感器 308
11.3.1 半導(dǎo)體氣體傳感器及其分類 308
11.3.2 主要特性及其改善 309
11.3.3 電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器 310
11.3.4 非電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器 315
11.3.5 半導(dǎo)體氣體傳感器的應(yīng)用 316
11.4 紅外氣體傳感器 319
11.5 濕式氣體傳感器 320
思考題與習(xí)題 320
第12章 濕度傳感器 321
12.1 濕度及濕度傳感器的特性和分類 321
12.1.1 濕度的定義及其表示方法 321
12.1.2 濕度傳感器的基本原理和分類 321
12.1.3 濕敏元件的主要特性參數(shù) 322
12.2 電解質(zhì)系濕度傳感器 323
12.2.1 無機(jī)電解質(zhì)濕度傳感器 323
12.2.2 高分子電解質(zhì)濕度傳感器 324
12.3 半導(dǎo)體及陶瓷濕度傳感器 326
12.3.1 涂覆膜型 326
12.3.2 燒結(jié)體