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| 內容簡介： |
本书主要针对应用型人才培养及实际工程应用编写，各章节按照工作原理分类。共分为11章，第1章讲述传感器基础知识；第2章讲述传感器特性；第3～11章分别讲述电位器式、应变式、电容式、压电式、磁电式、热电式、光电式、化学与生物传感器及智能化、网络化传感器技术，各章节主要阐述各类传感器的原理、特性及应用设计。
本书编写从简单的零阶传感器入手，由浅入深，循序渐进，各章节开头给出知识要点，然后根据要点给出知识结构，让读者对本章内容有一个全面了解；章节结尾给出了总结，便于读者归纳本章内容；后给出习题，加深理解与掌握。各章节内容安排上侧重基本原理与应用设计，利于读者理解的加深与应用能力的提高。
本书可作为高等学校测控技术与仪器、自动化等相关专业学生的教材和参考书，也可供有关工程技术人员参考。
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| 目錄：
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第1章传感器基础知识1
1.1传感器的地位与作用1
1.2传感器定义与分类2
1.2.1传感器定义2
1.2.2传感器分类3
1.3传感器与传感技术4
1.4传感技术的特点4
1.5传感器技术的发展方向5
1.6本章小结6
习题6
第2章传感器特性7
2.1传感器的静态特性8
2.1.1线性度8
2.1.2灵敏度12
2.1.3迟滞差12
2.1.4灵敏度界限(阈值)13
2.1.5稳定性13
2.2传感器的动态特性13
2.2.1传感器动态特性的数学模型14
2.2.2传感器的传递函数15
2.2.3频率响应函数16
2.2.4冲激响应函数17
2.2.5频率响应分析18
2.3传感器的静态特性标定22
2.3.1静态标准条件22
2.3.2标定仪器设备的精度等级的确定22
2.3.3静态特性标定的方法22
2.4传感器的动态特性标定23
2.5本章小结25
习题26
第3章电位器式传感器27
3.1线性电位器27
3.1.1空载特性28
3.1.2阶梯特性、阶梯误差和分辨率29
3.2非线性电位器30
3.2.1变骨架式非线性电位器30
3.2.2变节距式非线性电位器31
3.2.3分路(并联)电阻式非线性电位器32
3.3负载特性与负载误差34
3.4结构与材料36
3.5电位器式传感器37
3.5.1电位器式位移传感器37
3.5.2电位器式压力传感器37
3.5.3电位器式加速度传感器37
3.6电位器式传感器应用设计38
3.6.1电位器式液位传感器设计38
3.6.2电位器式角度指示仪设计39
3.6.3汽车前轮转向角的简易测量系统设计39
3.6.4电位器性能测试系统的设计40
3.7本章小结43
习题43
第4章应变式传感器45
4.1电阻应变计结构及测量原理45
4.2电阻应变效应46
4.3应变计型号命名规则47
4.4应变计主要特性48
4.4.1应变计的灵敏度系数48
4.4.2横向效应48
4.4.3滞后、漂移49
4.4.4应变极限、疲劳寿命50
4.4.5绝缘电阻、工作电流50
4.4.6应变片的电阻值50
4.5测量电路50
4.5.1直流电桥50
4.5.2交流电桥52
4.5.3应变片的温度误差及其补偿53
4.6电阻应变仪57
4.6.1电阻应变仪57
4.6.2遥测应变仪实例——汽轮机长叶片动应力的遥测58
4.7应变式传感器59
4.7.1应变式力传感器59
4.7.2应变式压力传感器63
4.7.3应变式加速度传感器64
4.8新型的微应变式传感器65
4.8.1压阻效应65
4.8.2微型硅应变式传感器67
4.8.3X型硅压力传感器67
4.8.4薄膜应变式传感器68
4.9电阻应变式传感器应用设计69
4.9.1设计任务69
4.9.2设计目的69
4.9.3设计要求69
4.9.4设计提示与分析69
4.10本章小结71
习题72
第5章电容式传感器74
5.1可变电容器74
5.2电容式传感器的工作原理75
5.2.1变极板间距离式电容传感器75
5.2.2变面积式电容传感器76
5.2.3变介电常数型电容传感器76
5.2.4差动式电容传感器78
5.3电容式传感器的测量电路78
5.3.1测量电路的基本问题78
5.3.2脉宽调制电路82
5.4电容式传感器应用84
5.4.1电容式液位传感器84
5.4.2电容式压力传感器85
5.4.3电容式加速度计85
5.4.4电容式测厚传感器86
5.5本章小结86
习题86
第6章压电传感器88
6.1压电效应88
6.1.1石英晶体的压电效应88
6.1.2压电方程90
6.2压电材料91
6.2.1石英晶体91
6.2.2人工陶瓷92
6.2.3新型压电材料93
6.3压电传感器的测量电路93
6.3.1等效电路93
6.3.2电荷放大器95
6.3.3电压放大器96
6.4压电传感器及其应用98
6.4.1基本应用98
6.4.2加速度传感器98
6.5压电谐振式传感器101
6.5.1工作原理101
6.5.2石英晶体谐振式温度传感器101
6.5.3石英晶体谐振式压力传感器102
6.5.4石英晶体谐振式质量传感器103
6.6本章小结104
习题104
第7章磁电式传感器106
7.1变磁阻式传感器107
7.1.1电感式传感器107
7.1.2差动电感式传感器108
7.1.3差动变压器式传感器109
7.1.4电动式传感器111
7.2霍尔传感器112
7.2.1霍尔磁敏传感器112
7.2.2工作原理112
7.2.3结构及其特性分析113
7.2.4霍尔元件的驱动电路114
7.2.5霍尔元件的误差分析及补偿114
7.2.6霍尔传感器的应用115
7.3磁敏二极管和磁敏三极管116
7.3.1磁敏二极管的工作原理和主要特性116
7.3.2磁敏三极管的工作原理和主要特性118
7.4巨磁电阻磁传感器120
7.4.1电子自旋121
7.4.2常见的磁电阻体系122
7.4.3巨磁电阻传感器的检测电路122
7.4.4GMR传感器应用实例123
7.5巨磁阻抗磁传感器123
7.5.1巨磁阻抗效应原理124
7.5.2巨磁阻抗传感器典型电路125
7.5.3巨磁阻抗传感器的应用126
7.6本章小结127
习题128
第8章热电式传感器129
8.1热电偶温度传感器129
8.1.1热电偶的基本性质129
8.1.2热电偶的材料和结构132
8.1.3热电偶的分度表132
8.1.4热电偶的冷端温度补偿133
8.1.5热电偶测温线路134
8.2热电阻温度传感器135
8.2.1常用热电阻136
8.2.2热电阻的测量电路137
8.3半导体温度传感器138
8.3.1半导体热敏电阻138
8.3.2PN结型热敏器件144
8.3.3集成(IC)温度传感器147
8.3.4半导体光纤温度传感器149
8.3.5非接触型半导体温度传感器150
8.4半导体传感器应用设计实例153
8.4.1设计任务153
8.4.2设计要求153
8.4.3设计提示与分析154
8.5本章小结158
习题159
第9章光电传感器160
9.1概述160
9.2光电探测器的物理基础161
9.2.1光电探测的物理效应及其特性表示161
9.2.2光热效应和光子效应的区别162
9.2.3光电探测器的特性表示法162
9.3光电探测器164
9.3.1光电管164
9.3.2光电倍增管165
9.3.3光敏电阻165
9.3.4光电二极管和光电三极管166
9.3.5光电池167
9.3.6光电耦合器件168
9.4各类光电探测器的性能特点169
9.4.1光电子发射探测器的特点169
9.4.2光电导探测器的特点169
9.4.3光伏探测器的特点170
9.4.4热探测器的特点170
9.5光电成像器件170
9.6CCD与CMOS及其应用171
9.6.1CCD工作原理及其应用特点171
9.6.2CCD成像器件的特征参量及其评价176
9.6.3CCD的工程技术应用177
9.6.4CCD图像传感器在微光电视系统中的应用184
9.6.5CMOS传感器的基本原理及其主要性能指标185
9.6.6CCD和CMOS传感器的比较及发展趋势188
9.7红外凝视成像系统及应用193
9.7.1红外凝视成像系统的组成和工作原理193
9.7.2凝视成像系统的优点194
9.7.3应用195
9.8紫外探测器件及应用195
9.8.1紫外探测器件196
9.8.2紫外器件的主要应用198
9.9光纤传感器及其应用201
9.9.1光纤传感器的背景201
9.9.2光纤导光原理201
9.9.3光纤传感器的组成及工作原理202
9.9.4光纤传感器分类203
9.9.5光纤传感器的应用举例205
9.9.6光纤传感器的优点208
9.9.7光纤传感器的发展趋势209
9.10本章小结209
习题209
第10章化学与生物传感器211
10.1概述211
10.1.1化学传感器211
10.1.2生物传感器212
10.2气体传感器212
10.2.1气体传感器的分类和工作原理212
10.2.2常见气体传感器的原理与应用214
10.2.3气体传感器的应用实例219
10.2.4气体传感器的发展趋势与展望221
10.3湿敏传感器223
10.3.1湿度的定义及其表示方法224
10.3.2湿敏传感器的定义、性能参数及特性224
10.3.3湿敏传感器的分类与性能对比225
10.3.4常用湿敏传感器的基本原理226
10.3.5湿敏传感器的测量电路229
10.3.6湿度传感器的应用232
10.3.7湿度传感器的发展趋势与展望233
10.4生物传感器234
10.4.1生物传感器组成及工作原理234
10.4.2生物传感器分类236
10.4.3生物传感器的特点238
10.4.4主要生物传感器介绍239
10.4.5生物传感器应用举例244
10.4.6生物传感器的发展趋势与展望247
10.5本章小结248
习题248
第11章智能化、网络化传感器技术250
11.1智能传感器的分类251
11.2智能传感器的构成、功能与特点251
11.2.1智能传感器的构成251
11.2.2智能传感器的功能252
11.2.3智能传感器的特点252
11.3传感器智能化方法253
11.3.1非集成智能传感器的实现方法253
11.3.2集成智能传感器的实现方法254
11.4传感器网络254
11.5无线传感器网络256
11.5.1无线传感器网络(WSN)的特点257
11.5.2WSN的网络结构258
11.5.3无线传感器节点259
11.5.4无线通信的几种技术方法260
11.5.5无线传感器网络标准262
11.5.6无线传感器节点的应用介绍265
11.6智能传感器的应用实例266
11.6.1系统硬件电路设计266
11.6.2系统软件设计268
11.6.3测试结果269
11.7本章小结269
习题270
参考文献271
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| 內容試閱：
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传感技术作为信息技术的源头，正以传感器为核心逐渐外延，与物理学、测量学、电子学、光学、机械学、材料学、计算机科学等多学科密切相关，并相互渗透、相互结合形成了一门新技术密集型工程技术学科。
本书是作者在多年讲述传感器原理课程及课程设计基础上，与课程组老师结合教学和科研成果共同编写而成，虽不可能穷尽所有传感器及传感器技术应用，但传感器选择时力求同类信号检测的传感器不重复。目前传感器多以一阶、二阶特性为主，而本书加入了零阶电位器式传感器的讲解，使知识体系更完善，而且遵循由浅入深的学习过程。
本书的内容编排着重讲清原理，并与具体科研应用相结合，让读者对所学传感器原理及应用技术不感到茫然。即将主线“知识结构—传感器原理—例证—应用与设计”贯穿全书。
第1章介绍传感器基础知识，所讲述的主要内容是传感器的基本概念、分类、传感器技术的作用、地位及发展趋势，让初学者对传感器有个概括性的了解。第2章介绍传感器特性，讲解衡量传感器好坏的五个静态指标、动态特性数学模型表示，并进行了频率响应、冲激响应等动态特性分析，讲述了传感器静态特性和动态特性标定的一般方法及标定实例。第3章介绍电位器式传感器，讲解零阶电位器式传感器原理、线性电位器及非线性电位器的空载和负载特性，给出了电位器式传感器应用设计实例。第4章介绍应变式传感器，讲解电阻应变效应、应变计的主要特性、测量电路、电阻应变仪和各类应变式传感器的应用，后给出了电子秤的应用设计。第5章介绍电容式传感器，讲述了可变电容器概念、电容式传感器的工作原理、测量电路及应用。第6章介绍压电式传感器，讲述压电效应、压电材料、压电传感器的测量电路、应用及压电谐振式传感器。第7章介绍磁电式传感器，讲述了电感式、差动电感式、差动变压器式及电动式变磁阻式传感器原理及应用，霍尔传感器、磁敏二极管和磁敏三极管、巨磁电阻磁传感器、巨磁阻抗磁传感器原理及应用。第8章介绍热电式传感器，讲述热电偶、热电阻温度传感器、半导体温度传感器，后讲述半导体传感器应用设计。第9章介绍光电式传感器，讲述光电探测器的物理基础，光电探测器、各类光电探测器的性能特点、CCD及其应用系统设计、红外凝视成像系统及应用、紫外探测器件及应用、光纤传感器及其应用。第10章介绍化学与生物传感器，概述了化学与生物两类传感器，讲述气体传感器、湿敏传感器、生物传感器的组成原理、分类及应用实例。第11章介绍智能化、网络化传感器，讲述智能化、网络化传感器分类；智能传感器的构成、功能与特点；传感器智能化方法；传感器网络；无线传感器网络及智能传感器的应用实例。
本书由杨帆任主编，吴晗平、田斌任副主编。其中，本书第1、7章由田斌编写，第2、3、4、6章由杨帆编写，第5章由王丹丹、赵党军编写，第8章由卓旭升、赵党军编写，第9、10章由吴晗平编写，第11章由卓旭升、郝毫毫编写，传感器应用设计由李国平提供。
由于编者水平有限，时间仓促，疏漏之处在所难免，恳请读者和同仁批评和指正。
编者
2021年4月
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