傳感器原理及應(yīng)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(shì)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(hào)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(hào)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(fù)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(dòng)態(tài)特性14
2.2.1　傳感器動(dòng)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(zhǔn)21
思考題22
第3章　電阻式傳感器23
3.1　金屬絲電阻應(yīng)變片23
3.1.1　金屬絲電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)和種類23
3.1.2　金屬絲電阻應(yīng)變片工作原理24
3.1.3　金屬絲電阻應(yīng)變片的主要特性25
3.2　電阻應(yīng)變片測(cè)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(yīng)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(yīng)用35
3.3.1　測(cè)力與稱重傳感器35
3.3.2　膜片式壓力傳感器37
3.3.3　應(yīng)變式加速度傳感器38
3.3.4　電子秤39
3.4　半導(dǎo)體壓阻式傳感器40
3.4.1　壓阻效應(yīng)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(cè)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(yīng)用舉例54
4.4.1　壓差式電容壓力傳感器55
4.4.2　電容測(cè)厚儀56
4.4.3　電容傳聲器測(cè)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(dòng)變間隙式傳感器結(jié)構(gòu)原理65
5.1.4　測(cè)量轉(zhuǎn)換電路65
5.1.5　變磁阻式傳感器的應(yīng)用67
5.2　差動(dòng)變壓器式傳感器（互感式）68
5.2.1　螺線管式差動(dòng)變壓器工作原理68
5.2.2　基本特性69
5.2.3　零點(diǎn)殘余電壓70
5.2.4　測(cè)量電路71
5.2.5　應(yīng)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(qiáng)度74
5.3.4　測(cè)量電路75
5.3.5　電渦流傳感器的應(yīng)用77
思考題79
第6章　磁電、磁敏式傳感器80
6.1　磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)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(cè)量電路82
6.1.4　應(yīng)用83
6.2　霍爾傳感器84
6.2.1　霍爾效應(yīng)85
6.2.2　霍爾元件86
6.2.3　霍爾元件的應(yīng)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(yīng)99
7.1.1　正壓電效應(yīng)99
7.1.2　逆壓電效應(yīng)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(cè)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(cè)量電路105
7.4　壓電傳感器的應(yīng)用107
7.4.1　壓電加速度計(jì)傳感器108
7.4.2　壓電式玻璃破碎報(bào)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(yīng)用112
思考題118
第8章　光電效應(yīng)及光電器件119
8.1　光電效應(yīng)119
8.1.1　外光電效應(yīng)119
8.1.2　內(nèi)光電效應(yīng)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(dǎo)體色敏傳感器131
8.3　光電器件應(yīng)用實(shí)例132
8.3.1　遙控器檢測(cè)電路132
8.3.2　光敏電阻脈搏測(cè)量計(jì)132
8.3.3　光電鼠標(biāo)133
8.3.4　光電開關(guān)用于智能電動(dòng)小車134
8.3.5　紅外報(bào)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(cè)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(yīng)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(gè)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(yīng)用163
思考題166
第10章　半導(dǎo)體式化學(xué)傳感器168
10.1　氣敏傳感器168
10.1.1　電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器169
10.1.2　非電阻型半導(dǎo)體氣敏器件172
10.1.3　氣敏傳感器的應(yīng)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(dǎo)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(yīng)用179
10.3　離子敏傳感器181
10.3.1　MOSFET場(chǎng)效應(yīng)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(cè)量電路182
10.3.4　離子敏傳感器的應(yīng)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(cè)器187
11.3　射線式傳感器的應(yīng)用192
11.3.1　測(cè)厚192
11.3.2　物位測(cè)量193
11.3.3　煙霧報(bào)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(biāo)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(yīng)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(cè)量電路及應(yīng)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(yīng)用舉例207
12.4　集成溫度傳感器208
12.4.1　測(cè)溫原理208
12.4.2　PTAT信號(hào)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(cè)器212
12.5.3　紅外傳感器的應(yīng)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(diǎn)221
13.2　酶?jìng)鞲衅?22
13.2.1　酶的特性222
13.2.2　酶?jìng)鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)及原理222
13.2.3　酶的固化技術(shù)224
13.2.4　酶?jìng)鞲衅鞯膽?yīng)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(yīng)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(yīng)用231
13.5　其他常見(jiàn)生物傳感器及應(yīng)用233
13.5.1　血糖測(cè)試儀233
13.5.2　水源監(jiān)測(cè)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(diǎn)237
14.1.2　發(fā)展趨勢(shì)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(chǎng)傳感器253
14.5.1　HMC系列集成磁場(chǎng)傳感器253
14.5.2　AD22151型線性輸出集成磁場(chǎng)傳感器256
思考題258
第15章　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)261
15.2.1　智能傳感器與無(wú)線傳感器262
15.2.2　無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念263
15.2.3　無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)264
15.3　典型行業(yè)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)傳感器266
15.3.1　周界防護(hù)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(cè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器269
15.3.4　PPT系列網(wǎng)絡(luò)化智能壓力傳感器269
思考題273
第16章　實(shí)驗(yàn)指南與綜合練習(xí)274
16.1　傳感器實(shí)驗(yàn)274
16.1.1　基本實(shí)驗(yàn)275
16.1.2　設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)287
16.1.3　綜合性工程實(shí)驗(yàn)291
16.2　綜合練習(xí)299
16.2.1　填空299
16.2.2　選擇填空300
16.2.3　分析與計(jì)算301
16.2.4　簡(jiǎn)述題303
參考文獻(xiàn)305