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第一章 绪论1

1.1 传感器概述1

1.1.1 传感器的定义1

1.1.2 传感器的组成1

1.1.3 传感器的分类2

1.1.4 自动检测系统的组成2

1.1.5 自动检测系统的发展趋势3

1.2 传感器的基本特性4

1.2.1 传感器的静态特性4

1.2.2 传感器的动态特性7

1.3 测量误差与处理10

1.3.1 误差的基本概念10

1.3.2 测量误差的合成11

1.3.3 测量误差分配13

1.3.4 最佳测量方案的选择13

1.4 传感器的标定和校准14

1.4.1 标定的基本概念14

1.4.2 传感器的静态标定15

1.4.3 传感器的动态标定15

本章小结17

习题与思考题17

第2章 电阻式传感器19

2.1 应变式传感器19

2.1.1 电阻应变片的工作原理19

2.1.2 电阻应变片的特性21

2.1.3 应变式传感器的信号调节电路25

2.1.4 应变式传感器的应用29

2.2 压阻式传感器38

2.2.1 压阻式传感器的工作原理38

2.2.2 测量桥路及温度补偿39

2.2.3 压阻式传感器的应用40

本章小结41

习题与思考题41

第3章 电感式传感器43

3.1 自感式传感器43

3.1.1 工作原理43

3.1.2 结构形式及特性44

3.1.3 自感式传感器应用举例46

3.2 差动变压器式传感器47

3.2.1 工作原理47

3.2.2 结构形式及特性48

3.2.3 差动变压器式传感器测量电路50

3.2.4 零点残余电压52

3.2.5 差动变压器式传感器应用举例53

3.3 电涡流式传感器54

3.3.1 工作原理54

3.3.2 结构形式及特性55

3.3.3 电涡流式传感器测量电路57

3.3.4 电涡流式传感器应用举例58

本章小结61

习题与思考题62

第4章 电容式传感器63

4.1 电容式传感器的工作原理和结构63

4.2 电容式传感器的线性及灵敏度64

4.2.1 变间隙式电容传感器64

4.2.2 变面积式电容传感器68

4.2.3 变介电常数式电容传感器68

4.3 电容式传感器的等效电路及测量电路70

4.3.1 电容式传感器的等效电路70

4.3.2 电容式传感器的测量电路70

4.4 电容式传感器的应用76

本章小结78

习题与思考题78

第5章 电动势式传感器79

5.1 压电式传感器79

5.1.1 工作原理79

5.1.2 等效电路及测量电路81

5.1.3 压电式传感器的应用86

5.2 磁电式传感器88

5.2.1 磁电式传感器的工作原理89

5.2.2 结构及工作特性89

5.2.3 磁电式传感器的测量电路93

5.2.4 磁电式传感器的应用93

5.3 霍尔传感器94

5.3.1 霍尔传感器的工作原理95

5.3.2 霍尔元件的结构及测量电路96

5.3.3 霍尔元件的误差及补偿97

5.3.4 霍尔传感器的应用99

本章小结100

习题与思考题100

第6章 热电式传感器101

6.1 热电偶传感器101

6.1.1 热电偶的基本原理101

6.1.2 热电偶的基本定律104

6.1.3 冷端处理及补偿104

6.1.4 热电偶的材料及结构108

6.1.5 热电偶的应用109

6.2 热电阻传感器110

6.2.1 金属热电阻110

6.2.2 半导体热敏电阻112

6.2.3 热电阻传感器的应用114

6.3 PN结温度传感器和集成温度传感器115

6.3.1 工作原理115

6.3.2 PN结温度传感器的应用116

6.3.3 集成温度传感器的分类及特性117

6.3.4 集成温度传感器的应用122

本章小结122

习题与思考题123

第7章 光电式传感器124

7.1 光电器件124

7.1.1 基于外光电效应的光电器件124

7.1.2 基于内光电效应的光电器件126

7.1.3 光电器件的应用133

7.2 电荷耦合器件134

7.2.1 CCD传感器的结构与工作原理134

7.2.2 CCD的分类及特性135

7.2.3 CCD的应用138

7.3 光纤传感器139

7.3.1 光纤的结构及种类139

7.3.2 光纤的传光原理140

7.3.3 光纤的传输特性141

7.3.4 光纤传感器的应用142

本章小结143

习题与思考题144

第8章 压磁式传感器145

8.1 压磁式传感器的工作原理145

8.1.1 磁致伸缩和压磁效应145

8.1.2 压磁式传感器的工作机理146

8.2 压磁式传感器的结构146

8.3 压磁式传感器的特性149

8.3.1 磁体介质能量关系149

8.3.2 磁介质磁化受力关系150

8.3.3 压磁式传感器的理论数学模型150

8.3.4 压磁式传感器参数的选取原则151

8.3.5 压磁式传感器的误差152

8.4 压磁式传感器的测量电路152

8.5 压磁式传感器的应用153

8.5.1 磁致伸缩式扭矩传感器153

8.5.2 压磁式测力传感器154

本章小结155

习题与思考题155

第9章 智能传感器156

9.1 智能传感器的组成及功能156

9.1.1 智能传感器的组成156

9.1.2 智能传感器的功能157

9.1.3 智能传感器的特点157

9.2 智能传感器实现的途径158

9.2.1 非集成化实现158

9.2.2 集成化实现158

9.2.3 混合实现159

9.2.4 集成化智能传感器的几种形式160

9.3 智能传感器输出信号的预处理161

9.3.1 传感器输出信号的分类161

9.3.2 开关信号的预处理161

9.3.3 模拟信号预处理161

9.4 数据采集163

9.4.1 数据采集的配置163

9.4.2 取样周期的选择164

9.4.3 A/D转换器的选择164

9.5 智能传感器的数据处理技术165

9.5.1 数据处理包含的内容165

9.5.2 标度变换技术165

9.5.3 非线性补偿技术166

9.5.4 数字滤波技术169

9.6 智能传感器的硬件设计170

9.6.1 正确选择微处理器170

9.6.2 智能传感器的输入输出技术172

9.6.3 智能传感器实例173

9.7 无线传感器网络技术174

9.7.1 无线传感器网络的结构及特点174

9.7.2 无线传感器网络的关键技术175

9.7.3 无线传感器网络的主要应用领域181

本章小结182

习题与思考题182

第10章 其他新型传感器183

10.1 红外传感器183

10.1.1 红外传感器的基本知识183

10.1.2 红外传感器的分类184

10.1.3 红外传感器的性能参数186

10.1.4 红外成像原理与应用188

10.1.5 红外无损检测应用190

10.2 微波传感器191

10.2.1 微波的基本知识191

10.2.2 微波传感器及其分类192

10.2.3 微波传感器的应用193

10.3 超导传感器195

10.4 生物传感器197

10.4.1 生物传感器的概念与基本原理197

10.4.2 生物活性材料固定化技术198

10.4.3 酶传感器199

10.4.4 微生物传感器200

10.4.5 免疫传感器与生物组织传感器202

本章小结203

习题与思考题203

第11章 传感器、检测系统及应用实例11.1 传感器应用举例204

11.1.1 提高半导体气体传感器温度稳定性的一种有效补偿技术204

11.1.2 互补型反射式光纤微位移的设计与实现208

11.1.3 电涡流式传感器及铜管内壁探伤系统的设计与建立211

11.2 虚拟仪器应用举例216

11.2.1 虚拟仪器的基本概念216

11.2.2 虚拟仪器的特点217

11.2.3 虚拟仪器的基本结构和类型218

11.2.4 基于虚拟仪器的应变测量技术设计219

11.2.5 非电量测量虚拟仪器体系结构分析举例220

11.3 检测系统应用举例222

11.3.1 计算机检测系统概述222

11.3.2 总线技术223

11.3.3 网络化检测系统227

本章小结230

附录231

附录1231

附录2233

参考文献235