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第1章 概述1

1.1 传感器技术的作用和地位1

1.1.1 传感器在工业检测和自动控制系统中的应用3

1.1.2 传感器在汽车中的应用4

1.1.3 传感器在家用电器、机器人、医学及环境保护中的应用4

1.1.4 传感器在航空航天、遥感遥测及军事方面的应用4

1.1.5 传感器技术的发展推动着现代科学技术的进步4

1.2 传感器技术的基本概念5

1.3 传感器的基本分类6

1.4 传感器技术的发展趋势7

1.4.1 传感器性能的改善7

1.4.2 开展传感器相关的基础理论研究8

1.4.3 传感器的集成化10

1.4.4 传感器的智能化10

1.4.5 传感器的网络化11

第2章 传感器技术基础12

2.1 能量变换与信号变换12

2.1.1 能量变换12

2.1.2 信号变换14

2.2 传感器基本效应15

2.2.1 应变效应与压阻效应15

2.2.2 压电效应16

2.2.3 电磁效应16

2.2.4 热电效应16

2.2.5 光电效应17

2.2.6 吸附效应17

2.3 传感器基本材料18

2.3.1 金属敏感材料18

2.3.2 半导体敏感材料19

2.3.3 敏感功能陶瓷材料20

2.3.4 有机敏感功能材料21

第3章 红外传感器24

3.1 红外传感器的工作原理24

3.1.1 红外辐射24

3.1.2 红外探测27

3.1.3 红外探测器的性能参数31

3.1.4 红外探测器使用中应注意的问题33

3.2 基于氧化钒的微测辐射热计及红外成像系统34

3.2.1 微测辐射热计的工作原理34

3.2.2 微测辐射热计热学参数的测试37

3.2.3 非制冷红外焦平面探测器读出电路42

3.2.4 单元积分放大电路43

3.2.5 采样保持电路44

3.2.6 行／列选通控制及功率放大电路44

3.2.7 非制冷红外焦平面探测器的封装45

3.2.5 非制冷红外热成像仪47

3.3 红外测温60

3.3.1 红外测温的特点60

3.3.2 红外测温的原理60

3.3.3 红外测温仪60

3.4 红外成像62

3.4.1 红外成像原理62

3.4.2 红外成像仪63

3.5 红外分析仪64

3.6 红外无损检测65

3.6.1 焊接缺陷的无损检测65

3.6.2 铸件内部缺陷探测65

3.6.3 疲劳裂纹探测66

3.7 红外传感器在军事上的应用66

3.7.1 红外侦察66

3.7.2 红外夜视66

3.7.3 红外制导67

3.7.4 用于探测隐身飞机67

3.7.5 袭击告警67

第4章 微波传感器68

4.1 微波68

4.2 微波传感器69

4.2.1 微波传感器的组成69

4.2.2 微波传感器分类70

4.3 微波传感器应用70

4.3.1 微波雷达70

4.3.2 微波测量80

第5章 超声波传感器89

5.1 超声波传感器的工作原理89

5.1.1 超声波及其物理性质89

5.1.2 超声波传感器的工作原理93

5.1.3 超声波传感器的特性95

5.2 超声波传感器检测方式96

5.3 超声波传感器系统的构成98

5.4 超声波传感器的应用99

5.4.1 超声波物位传感器99

5.4.2 超声波流量传感器100

5.4.3 超声波厚度传感器101

第6章 光纤传感器103

6.1 引言103

6.1.1 光纤传感器技术的特点103

6.1.2 光纤传感器的组成与分类103

6.2 光导纤维及光的传输104

6.2.1 光导纤维的传光原理104

6.2.2 光在光导纤维内的传输106

6.2.3 光在特殊光导纤维内的传输107

6.3 光纤传感器的光源108

6.4 光纤传感器中的光探测器110

6.5 光调制技术111

6.5.1 相位调制111

6.5.2 频率调制112

6.5.3 强度调制114

6.5.4 相位调制116

6.6 光纤位移传感器117

6.6.1 光纤开关与定位装置117

6.6.2 传光型光纤位移传感器118

6.7 光纤速度、加速度传感器119

6.7.1 光纤激光渡越速度计120

6.7.2 利用马赫—泽德干涉仪的光纤加速度计120

6.8 光纤振动传感器121

6.9 光纤温度传感器122

第7章 磁敏传感器125

7.1 霍尔式磁传感器125

7.1.1 霍尔元件的原理125

7.1.2 霍尔元件的特性126

7.1.3 霍尔开关集成传感器127

7.1.4 霍尔线性集成传感器128

7.2 结型磁敏器件129

7.2.1 磁敏二极管129

7.2.2 磁敏三极管131

7.2.3 CMOS磁敏器件133

7.3 磁阻式磁传感器134

7.3.1 半导体磁阻传感器134

7.3.2 韦根德器件137

7.3.3 铁磁性金属薄膜磁敏电阻139

7.4 SQUID磁传感器141

7.4.1 SQUID磁传感器的基本原理142

7.4.2 SQUID磁传感器的构成类型146

7.5 其他磁传感器149

7.5.1 光纤磁传感器149

7.5.2 机械式磁传感器151

7.5.3 感应式磁传感器152

第8章 核辐射传感器155

8.1 核辐射的特性155

8.1.1 核辐射的定义155

8.1.2 辐射的单位156

8.1.3 核辐射的种类及性质156

8.1.4 核辐射的危害157

8.2 核辐射传感器158

8.2.1 核辐射放射源158

8.2.2 测量中常用的同位素160

13.2.3 核辐射探测器161

8.3 核辐射传感应用170

8.2.1 核辐射厚度计170

8.3.2 辐射式物位计171

8.3.3 X荧光材料成分分析仪172

8.4 核辐射传感器的发展前景173

第9章 液晶传感器174

9.1 液晶及其性质174

9.1.1 液晶的基本概念174

9.1.2 液晶的分类174

9.1.3 液晶分子特性175

9.1.4 液晶配向的方法176

9.2 液晶传感器178

9.2.1 液晶温度传感器178

9.2.2 液晶光学传感器179

9.2.3 液晶化学传感器180

9.2.4 液晶生物传感器183

第10章 声表面波传感器185

10.1 SAW传感器的基本原理186

10.1.1 SAW气体传感器敏感机理186

10.1.2 SAW液相传感原理188

10.2 SAW传感器的基本组成189

10.2.1 SAW类型189

10.2.2 SAW的基本结构形式191

10.2.3 基底材料192

10.2.4 叉指换能器193

10.2.5 敏感薄膜材料194

10.3 基于氧化锌波导层的乐甫波器件的制备及特性195

10.4 SAW生化传感器电路设计与特性研究206

10.5 SAW传感器的应用221

10.5.1 SAW气体传感器的应用221

10.5.2 SAW在液相检测中的应用228

第11章 数字式传感器231

11.1 光栅传感器231

11.1.1 光栅传感器的结构和工作原理232

11.1.2 光栅传感器的测量电路234

11.2 磁栅传感器237

11.2.1 磁栅传感结构与工作原理237

11.2.2 磁栅传感器测量系统238

11.2.3 磁栅传感器的特点和误差分析239

11.3 频率式传感器239

11.3.1 电压—频率转换路239

11.3.2 振筒式传感器242

11.4 感应同步器244

11.4.1 感应同步器的结构与工作原理244

11.4.2 信号处理方式246

11.4.3 直线式感应同步器的接长与定尺激励方式247

11.4.4 感应同步器的绝对坐标测量系统248

11.4.5 感应同步器的误差分析249

11.5 角数字编码器249

11.6 数字式传感器的应用254

11.6.1 光电式编码器的应用254

11.6.2 计量光栅的应用255

11.6.3 由数字式传感器DS 1820构成的多点测温系统256

第12章 微传感器261

12.1 微机械加工261

12.1.1 集成电路加工与微机械加工261

12.1.2 微机械加工技术262

12.1.3 体微机械加工技术263

12.1.4 表面添加工艺265

12.1.5 牺牲层技术268

12.1.6 固相键合269

12.1.7 封装技术271

12.2 微压力传感器272

12.2.1 压阻式微传感器273

12.2.2 微电容式压力传感器274

12.2.3 微谐振式压力传感器279

12.3 微加速度传感器281

12.3.1 压阻式微加速度传感器282

12.3.2 电容式微加速度传感器282

12.3.3 三轴微加速度计283

12.4 微机械陀螺284

12.4.1 振动型微陀螺仪工作原理285

12.4.2 音叉调谐微机械陀螺仪（TFG）286

12.4.3 内框驱动双框架式微陀螺仪287

第13章 纳米传感器289

13.1 纳米传感器原理289

13.1.1 纳米器件、纳米系统与纳米技术289

13.1.2 纳米传感器的基本原理291

13.2 NEMS的设计与建模293

13.2.1 NEMS系统的设计293

13.2.2 纳米系统的结构294

13.2.3 纳米级机电系统、装置与结构的建模296

13.3 纳米制造技术304

13.3.1 概述304

13.3.2 物理蒸汽合成304

13.3.3 分子束取向附生和有机金属蒸汽取向附生304

13.4 纳米传感器的典型结构305

13.4.1 纳米探针305

13.4.2 碳纳米管305

13.4.3 近场光学元件307

13.4.4 纳米操纵器308

13.5 典型纳米传感器309

13.5.1 概述309

13.5.2 基于共振隧穿、介观压阻等纳米效应的NEMS传感器314

13.5.3 基于一维纳米结构的NEMS传感器315

13.5.4 微机械加工的纳米级SNOM传感器315

第14章 生物传感器316

14.1 概述316

14.1.1 生物传感器的定义316

14.1.2 生物传感器的特点317

14.1.3 生物传感器的发展317

14.1.4 生物传感器的分类318

14.2 生物传感器的基本原理319

14.2.1 生物分子特异性识别319

14.2.2 生物放大320

14.2.3 信号转换与处理320

14.3 酶传感器320

14.3.1 酶的催化特性321

14.3.2 酶传感器的结构与分类322

14.4 微生物传感器324

14.4.1 微生物传感器的结构和分类324

14.4.2 葡萄糖微生物传感器328

14.4.3 新型微生物传感器328

14.5 电化学免疫传感器330

14.5.1 电化学免疫传感器的结构330

14.5.2 电化学免疫传感器的分类和测定原理330

14.5.3 hCG免疫传感器331

14.6 场效应晶体管型生物传感器333

14.6.1 酶场效应晶体管333

14.6.2 免疫场效应晶体管337

14.6.3 新型FET型生物传感器338

14.7 测热及测光型生物传感器339

14.7.1 酶热敏电阻339

14.7.2 发光型生物传感器341

14.8 压电晶体生物传感器342

14.8.1 基本工作原理342

14.8.2 敌百虫压电晶体生物传感器343

14.9 生物芯片345

14.9.1 概述345

14.9.2 生物芯片的分类345

14.9.3 基因芯片346

14.9.4 蛋白质芯片348

14.9.5 组织芯片349

14.10 生物传感器的应用350

14.10.1 食品工业350

14.10.2 环境监测351

14.10.3 发酵工程352

14.10.4 发酵工程353

第15章 智能传感器355

15.1 概述355

15.1.1 智能传感器的分类356

15.1.2 智能传感器的构成356

15.1.3 智能传感器的功能357

15.1.4 智能传感器的特点357

15.2 实现传感器智能化的途径358

15.2.1 非集成化智能传感器358

15.2.2 集成化智能传感器359

15.2.3 混合集成化智能传感器359

15.3 新型智能传感器技术360

15.3.1 软测量与软传感器360

15.3.2 软测量技术基本原理361

15.3.3 软测量技术的应用363

15.3.4 模糊传感器364

15.3.5 模糊传感器的结构365

15.3.6 模糊传感器的应用368

15.3.7 仿生传感器371

15.3.8 多传感器信息融合375

第16章 无线传感器网络379

16.1 概述379

16.2 无线传感器网络的工作原理380

16.2.1 无线传感器网络的基本概念380

16.2.2 无线传感器网络结构381

16.2.3 物理层技术382

16.2.4 介质访问控制协议383

16.2.5 无线传感器网络的路由384

16.2.6 无线传感器网络传输协议384

16.2.7 无线传感器网络的管理技术385

16.3 无线网络及无线传感器网络的特点386

16.3.1 无线网络的特点386

16.3.2 无线传感器网络的特点387

16.4 无线传感器网络的应用388

16.4.1 无线传感器网络在军事领域的应用388

16.4.2 无线传感器网络在民用领域的应用389

16.5 无线传感器网络的发展现状和趋势390

16.5.1 无线传感器和执行器网络392

16.5.2 无线集成化网络传感器396

16.5.3 智能微尘398

16.5.4 用做无人值守地面传感器的加速度传感器400

16.5.5 神经元（Neuron）芯片402

参考文献406