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第1部分 传感器技术基础3

第1章 绪论3

1.1 传感器的基本概念3

1.2 传感器的作用和地位4

1.3 传感器技术的发展5

1.4 本课程的特点和目的7

思考与设计8

第2章 传感器技术概述9

2.1 传感器的组成和分类9

2.1.1 传感器的一般组成9

2.1.2 传感器的分类10

2.1.3 对传感器的基本性能要求14

2.2 传感器的基本特性15

2.2.1 传感器的数学模型15

2.2.2 传感器的静态特性与指标21

2.2.3 传感器的动态特性与指标26

2.2.4 传感器的标定和校准31

2.2.5 传感器的选用原则34

2.2.6 传感器不失真测量条件35

2.3 常用信号调理电路37

2.3.1 测量电桥38

2.3.2 信号放大电路42

2.3.3 信号转换电路50

2.3.4 滤波电路54

2.3.5 调制解调电路60

思考与设计65

第2部分 传统传感器原理与应用69

第3章 电参量型传感器69

3.1 电阻式传感器69

3.1.1 电位器式传感器69

3.1.2 电阻应变式传感器73

3.1.3 热电阻传感器78

3.1.4 电阻输出型半导体传感器84

3.2 电感式传感器92

3.2.1 自感式传感器92

3.2.2 互感式传感器97

3.2.3 电涡流传感器102

3.3 电容式传感器107

3.3.1 变极距型电容传感器108

3.3.2 变面积型电容传感器111

3.3.3 变介质型电容传感器114

3.3.4 应用中存在的问题和改进措施116

3.4 电参量型传感器测量电路118

3.4.1 测量电路功能框图118

3.4.2 设计示例119

思考与设计121

第4章 电量型传感器125

4.1 电压输出型传感器125

4.1.1 磁电式传感器125

4.1.2 压磁式传感器132

4.1.3 霍尔式传感器136

4.1.4 热电偶传感器141

4.2 电荷输出型传感器148

4.2.1 压电式传感器148

4.2.2 集成温度传感器AD590156

4.3 电量型传感器测量电路158

4.3.1 测量电路功能框图159

4.3.2 设计示例159

思考与设计161

第3部分 现代传感器原理与应用167

第5章 光电式传感器167

5.1 概述167

5.2 光电式传感器的组成168

5.2.1 光源169

5.2.2 光电器件171

5.3 光电式传感器及其应用177

5.3.1 模拟式光电传感器177

5.3.2 脉冲式光电传感器179

5.4 新型光电器件182

5.4.1 光位置敏感器件182

5.4.2 固态图像传感器182

5.4.3 半导体色敏器件183

思考与设计184

第6章 光纤式传感器187

6.1 概述187

6.2 光纤波导原理188

6.2.1 光的全反射原理188

6.2.2 光纤的结构和传光原理188

6.2.3 光纤的分类189

6.2.4 光纤的主要参数190

6.3 光纤式传感器的组成和分类191

6.3.1 光纤式传感器的组成191

6.3.2 光纤式传感器的分类191

6.4 光纤式传感器的应用194

6.5 应用案例195

6.5.1 光纤振动测量仪195

6.5.2 光纤温度开关196

6.5.3 光纤涡流流量计197

思考与设计198

第7章 数字式传感器199

7.1 感应同步器199

7.1.1 结构和类型199

7.1.2 工作原理201

7.1.3 应用特性204

7.1.4 应用案例205

7.2 编码器206

7.2.1 绝对编码器207

7.2.2 增量编码器209

7.2.3 应用特性210

7.2.4 应用案例211

7.3 光栅传感器212

7.3.1 结构和类型212

7.3.2 工作原理213

7.3.3 应用特性218

7.3.4 应用案例218

7.4 磁栅传感器220

7.4.1 磁栅220

7.4.2 磁头221

7.4.3 信号处理方式223

7.4.4 应用特性224

7.4.5 应用案例224

7.5 容栅传感器225

7.5.1 结构和类型226

7.5.2 工作原理226

7.5.3 信号处理方式227

7.5.4 应用特性229

7.5.5 应用案例229

7.6 谐振式传感器230

7.6.1 RC频率式传感器230

7.6.2 石英晶体频率式传感器230

7.6.3 弹性振体频率式传感器231

7.6.4 应用案例233

思考与设计236

第8章 波与射线式传感器237

8.1 超声波传感器237

8.1.1 超声波传感器的结构237

8.1.2 超声波传感器的基本原理238

8.1.3 超声波传感器的基本特性239

8.1.4 超声波传感器专用器件241

8.2 微波传感器245

8.2.1 微波的性质与特点245

8.2.2 微波传感器原理245

8.2.3 微波传感器的分类与特点246

8.2.4 微波传感器的应用247

8.3 红外线传感器250

8.3.1 红外线概述250

8.3.2 红外线传感器的工作原理251

8.3.3 红外线传感器应用电路255

8.3.4 红外线防盗报警器257

8.4 激光传感器258

8.4.1 激光产生机理258

8.4.2 激光特性259

8.4.3 激光器的类型260

8.4.4 激光传感器的应用260

8.5 核辐射传感器263

8.5.1 核辐射粒子263

8.5.2 辐射源的特性264

8.5.3 核辐射传感器原理266

思考与设计268

第9章 其他新型传感器269

9.1 生物传感器269

9.1.1 生物传感器的工作原理和分类269

9.1.2 生物传感技术的分子识别原理270

9.1.3 酶传感器272

9.1.4 微生物传感器273

9.1.5 免疫传感器275

9.2 机器人传感器276

9.2.1 视觉传感器276

9.2.2 听觉传感器278

9.2.3 接触觉传感器279

9.2.4 压觉传感器280

9.3 微机电传感器281

9.3.1 微传感器281

9.3.2 微机电传感器的基础理论和技术基础281

9.3.3 几种典型的微机电传感器283

9.4 智能传感器287

9.4.1 智能传感器基础287

9.4.2 智能传感器的结构和功能288

9.4.3 智能传感器的硬件结构289

9.4.4 智能传感器的软件设计289

思考与设计292

参考文献293