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第1章 传感器基础知识1

1．1 学习传感器技术的重要性1

1．2 传感器的组成与分类2

1．2．1 传感器的定义2

1．2．2 传感器的组成2

1．2．3 传感器的分类2

1．3 传感器的数学模型概述4

1．3．1 静态模型4

1．3．2 动态模型4

1．4 传感器的基本特性5

1．4．1 静态特性6

1．4．2 动态特性8

1．5 传感器的标定与校准16

1．5．1 传感器的标定16

1．5．2 提高传感器性能的方法16

1．6 本章小结16

习题17

第2章 应变式电阻传感器18

2．1 电阻应变片18

2．1．1 应变效应18

2．1．2 电阻应变片的工作原理19

2．1．3 电阻应变片的分类20

2．2 电阻应变片的主要特性24

2．2．1 灵敏系数24

2．2．2 横向效应24

2．2．3 机械滞后、零漂及蠕变25

2．2．4 应变极限26

2．2．5 动态特性26

2．3 温度特性及其补偿27

2．3．1 温度误差27

2．3．2 温度补偿28

2．4 电阻应变片的测量电路30

2．4．1 直流电桥30

2．4．2 交流电桥32

2．4．3 恒流源电桥34

2．5 固态压阻式传感器35

2．5．1 压阻式传感器的结构与工作原理35

2．5．2 压阻系数36

2．5．3 固态压阻器件36

2．5．4 压阻式传感器的测量电路36

2．6 应变式传感器的应用37

2．6．1 应变式传感器测量力37

2．6．2 应变式传感器测量压力40

2．6．3 应变式传感器测量加速度41

2．6．4 压阻式传感器的应用41

2．6．5 应变式传感器应用实例42

2．7 本章小结43

习题44

第3章 电容式传感器45

3．1 电容式传感器的工作原理及特性45

3．1．1 基本工作原理45

3．1．2 电容式传感器的类型和特性46

3．2 电容式传感器的等效电路和测量电路50

3．2．1 电容式传感器的等效电路50

3．2．2 电容式传感器的测量电路51

3．3 电容式传感器的特点及设计与应用中存在的问题56

3．3．1 电容式传感器的特点56

3．3．2 设计与应用中存在的问题57

3．4 电容式传感器的应用60

3．5 本章小结62

习题63

第4章 电感式传感器65

4．1 自感式传感器65

4．1．1 自感式传感器的结构和工作原理65

4．1．2 变气隙式自感传感器的输出特性67

4．1．3 差动式自感传感器68

4．1．4 自感式传感器的等效电路69

4．1．5 自感式传感器的测量电路69

4．2 互感式传感器71

4．2．1 互感式传感器的结构和工作原理71

4．2．2 差动变压器的输出特性73

4．2．3 差动变压器的测量电路74

4．3 电涡流式传感器78

4．3．1 电涡流式传感器的基本原理78

4．3．2 电涡流式传感器的等效电路78

4．3．3 电涡流式传感器的种类79

4．3．4 电涡流式传感器的转换电路81

4．4 电感式传感器的应用82

4．4．1 差动变压器的应用82

4．4．2 电涡流式传感器的应用84

4．5 本章小结85

习题85

第5章 压电式传感器87

5．1 压电效应87

5．1．1 压电效应及其可逆性87

5．1．2 石英晶体的压电效应及产生原理88

5．1．3 压电陶瓷的压电效应91

5．2 压电材料93

5．2．1 石英晶体94

5．2．2 压电陶瓷94

5．2．3 新型压电材料94

5．3 压电式传感器的测量电路95

5．3．1 压电晶片的连接方式95

5．3．2 压电式传感器的等效电路95

5．3．3 压电式传感器的测量电路分析96

5．4 压电式传感器的应用99

5．4．1 压电式传感器对压力、加速度等的测量99

5．4．2 压电式传感器应用实例102

5．5 本章小结104

习题105

第6章 热电式传感器106

6．1 热电偶106

6．1．1 热电偶的工作原理106

6．1．2 常用热电偶的结构112

6．1．3 热电偶材料114

6．1．4 热电偶的种类115

6．1．5 热电偶的冷端补偿方法119

6．1．6 热电偶测温电路123

6．2 热电阻125

6．2．1 热电阻的类型125

6．2．2 常用的几种热电阻126

6．2．3 热电阻测量电路128

6．3 热敏电阻129

6．3．1 热敏电阻的结构130

6．3．2 热敏电阻的基本参数130

6．3．3 热敏电阻的主要特性131

6．3．4 热敏电阻输出特性的线性化处理133

6．4 PN结温度传感器134

6．4．1 温敏二极管、三极管134

6．4．2 集成温度传感器136

6．5 热电式传感器的应用138

6．5．1 热电偶温度传感器的典型应用138

6．5．2 热电阻温度传感器的典型应用139

6．5．3 热敏电阻温度传感器的典型应用140

6．5．4 集成温度传感器的典型应用140

6．6 本章小结142

习题143

第7章 半导体磁敏传感器144

7．1 霍尔传感器144

7．1．1 霍尔效应144

7．1．2 霍尔元件的构造及测量电路147

7．1．3 霍尔元件的技术参数148

7．1．4 霍尔元件的测量误差和补偿149

7．2 集成霍尔传感器152

7．2．1 开关型集成霍尔传感器152

7．2．2 线性集成霍尔传感器153

7．3 磁敏电阻器153

7．3．1 磁阻效应154

7．3．2 磁敏电阻的结构154

7．3．3 磁阻元件的主要特性155

7．4 磁敏二极管和磁敏三极管156

7．4．1 磁敏二极管的工作原理和主要特性156

7．4．2 磁敏三极管的工作原理和主要特性159

7．5 磁敏式传感器的应用161

7．5．1 霍尔式传感器的典型应用161

7．5．2 磁敏电阻的应用164

7．5．3 磁敏二极管和三极管的应用164

7．6 本章小结165

习题166

第8章 光电式传感器168

8．1 概述168

8．1．1 光的特性168

8．1．2 光源（发光器件）168

8．2 光电效应169

8．2．1 外光电效应169

8．2．2 内光电效应170

8．3 外光电效应器件171

8．3．1 光电管及其基本特性171

8．3．2 光电倍增管及其基本特性173

8．4 内光电效应器件174

8．4．1 光敏电阻174

8．4．2 光电池177

8．4．3 光敏晶体管179

8．5 新型光电传感器183

8．5．1 高速光敏二极管183

8．5．2 色敏光电传感器184

8．5．3 光固态图像传感器185

8．6 光电传感器的应用举例189

8．6．1 模拟式光电传感器的应用189

8．6．2 开关式光电传感器的应用190

8．6．3 光电池的应用192

8．6．4 CCD图像传感器的应用193

8．7 本章小结194

习题195

第9章 光纤传感器197

9．1 光纤的结构与传光原理197

9．1．1 光纤的结构197

9．1．2 光纤的传光原理198

9．1．3 光纤的种类199

9．2 光纤传感器的结构原理及分类200

9．2．1 光纤传感器的结构原理200

9．2．2 光纤传感器的类型200

9．2．3 光纤传感器的发展方向202

9．3 光纤传感器的调制形式202

9．3．1 强度调制202

9．3．2 偏振调制203

9．3．3 频率调制204

9．3．4 相位调制205

9．3．5 波长调制205

9．4 光纤传感器的应用205

9．4．1 温度的检测205

9．4．2 压力的检测207

9．4．3 液位、流量、流速的检测210

9．5 本章小结212

习题213

第10章 气敏、湿敏传感器215

10．1 半导体气敏传感器215

10．1．1 电阻型半导体气敏材料的导电机理216

10．1．2 电阻型半导体气敏传感器的结构217

10．1．3 非电阻型气敏器件219

10．1．4 半导体气敏传感器的主要参数与特性220

10．1．5 半导体气敏传感器的基材及其研究进展222

10．1．6 半导体气敏传感器的应用223

10．2 湿敏传感器225

10．2．1 绝对湿度与相对湿度225

10．2．2 氯化锂湿敏电阻225

10．2．3 半导瓷湿敏电阻226

10．2．4 湿敏传感器的应用228

10．3 本章小结229

习题230

参考文献232