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第1章　传感器概述1

1.1　传感器的定义与作用1

1.1.1　传感器的定义1

1.1.2　传感器的作用2

1.2　传感器的组成与分类3

1.2.1　传感器的组成3

1.2.2　传感器的分类4

1.3　传感器的发展趋势6

1.3.1　新材料、新功能的开发6

1.3.2　新工艺、新技术的应用7

1.3.3　多功能、智能化传感器的研制7

思考题与习题8

第2章　传感器的基本特性9

2.1　传感器的静态特性9

2.1.1　传感器的静态数学模型9

2.1.2　传感器的静态标定11

2.1.3　传感器的静态性能指标11

2.2　传感器的动态特性18

2.2.1　传感器的动态数学模型18

2.2.2　传感器动态特性参数的测定32

2.2.3　传感器的不失真条件36

思考题与习题37

第3章　电阻式传感器40

3.1　应变式传感器40

3.1.1　电阻应变效应40

3.1.2　金属电阻应变片41

3.1.3　应变片的动态特性45

3.1.4　应变片的温度误差及其补偿47

3.1.5　测量电桥49

3.1.6　应变式传感器的应用52

3.2　压阻式传感器57

3.2.1　压阻效应57

3.2.2　温度误差及其补偿58

3.2.3　压阻式传感器的应用58

3.3　电位器式传感器60

3.3.1　电位器的结构类型60

3.3.2　电位器的负载效应60

3.3.3　电位器式传感器的应用61

思考题与习题62

第4章 电容式传感器65

4.1　工作原理及结构类型65

4.1.1　工作原理65

4.1.2　结构类型65

4.2　信号调理电路70

4.2.1　运算放大器电路71

4.2.2　电桥电路71

4.2.3　调频电路72

4.2.4　双T形电路73

4.2.5　脉冲调宽电路74

4.3　电容式传感器的应用75

4.3.1　电容式压差传感器75

4.3.2　电容式加速度传感器76

4.3.3　电容式应变传感器76

4.3.4　电容式荷重传感器76

4.3.5　电容式厚度传感器77

4.3.6　电容式位移传感器77

4.4　容栅式传感器78

4.4.1　工作原理78

4.4.2　结构类型79

4.4.3　信号调理电路80

4.5　电容式集成传感器81

4.5.1　结构类型与工作原理82

4.5.2　信号调理电路82

4.5.3　特点与应用83

思考题与习题84

第5章 电感式传感器86

5.1　自感式传感器86

5.1.1　工作原理86

5.1.2　结构类型87

5.1.3　信号调理电路90

5.1.4　自感式传感器的应用92

5.2　差动变压器式传感器93

5.2.1　工作原理93

5.2.2　信号调理电路94

5.2.3　零点残余电压96

5.2.4　差动变压器式传感器的应用97

5.3　电涡流式传感器98

5.3.1　电涡流效应99

5.3.2　信号调理电路100

5.3.3　电涡流式传感器的应用101

5.4　感应同步器104

5.4.1　结构类型与工作原理104

5.4.2　信号调理电路106

5.4.3　感应同步器的应用107

思考题与习题108

第6章　压电式传感器110

6.1　工作原理110

6.1.1　压电效应110

6.1.2　压电常数112

6.2　压电材料113

6.2.1　压电晶体113

6.2.2　压电陶瓷114

6.2.3　新型压电材料114

6.3　等效电路与信号调理电路115

6.3.1　等效电路115

6.3.2　信号调理电路116

6.4　压电式传感器的应用119

6.4.1　压电式力传感器119

6.4.2　压电式加速度传感器119

6.4.3　压电式超声波传感器123

6.5　声表面波（SAW）传感器124

6.5.1　SAW传感器的结构类型与工作原理125

6.5.2　SAW传感器的应用126

思考题与习题127

第7章　磁电式传感器129

7.1　磁电感应式传感器129

7.1.1　工作原理及结构类型129

7.1.2　动态特性131

7.1.3　误差及其补偿132

7.1.4　信号调理电路133

7.1.5　磁电感应式传感器的应用134

7.2　霍尔式传感器135

7.2.1　霍尔效应与霍尔元件135

7.2.2　信号调理电路137

7.2.3　误差及其补偿138

7.2.4　霍尔式传感器的应用140

7.3　磁栅式传感器142

7.3.1　磁栅与磁头143

7.3.2　信号调理电路145

7.3.3　磁栅式传感器的应用149

7.4　磁敏传感器149

7.4.1　磁敏电阻149

7.4.2　磁敏二极管和磁敏三极管151

7.4.3　磁敏传感器的应用152

思考题与习题154

第8章　热电式传感器155

8.1　热电偶传感器155

8.1.1　热电效应155

8.1.2　热电偶的基本定律157

8.1.3　热电偶的冷端补偿158

8.1.4　常用热电偶159

8.1.5　热电偶传感器的应用161

8.2　热电阻传感器162

8.2.1　金属热电阻162

8.2.2　热敏电阻164

8.2.3　热电阻传感器的应用166

8.3　PN结温度传感器168

8.3.1　二极管温度传感器168

8.3.2　晶体管温度传感器168

8.3.3　PN结温度传感器的应用169

8.4　集成温度传感器170

8.4.1　电压输出型170

8.4.2　电流输出型171

8.4.3　数字输出型171

8.4.4　集成温度传感器的应用174

思考题与习题175

第9章　光电式传感器176

9.1　光电器件176

9.1.1　光电管和光电倍增管176

9.1.2　光敏电阻179

9.1.3　光敏二极管、光敏三极管和光电池179

9.1.4　光电器件的应用180

9.2　光纤传感器184

9.2.1　光纤的结构与种类184

9.2.2　光纤的传光原理185

9.2.3　光纤传感器的应用186

9.3　光栅传感器188

9.3.1　光栅的结构与种类188

9.3.2　光栅的工作原理189

9.3.3　辨向原理与细分技术190

9.3.4　光栅传感器的应用192

9.4　电荷耦合器件（CCD）193

9.4.1　CCD的结构与工作原理193

9.4.2　线阵CCD194

9.4.3　面阵CCD195

9.4.4　CCD的应用196

9.5　位置敏感器件（PSD）196

9.5.1　PSD的结构与工作原理197

9.5.2　PSD的特性198

9.5.3　PSD的应用199

思考题与习题200

第10章　生物传感器202

10.1　生物传感器的原理与分类202

10.1.1　生物传感器的原理202

10.1.2　生物传感器的分类203

10.2　酶传感器203

10.2.1　酶反应203

10.2.2　酶电极传感器204

10.2.3　场效应管酶传感器206

10.2.4　光纤酶传感器207

10.3　免疫传感器208

10.3.1　免疫反应208

10.3.2　电化学免疫传感器209

10.3.3　光学免疫传感器210

10.3.4　压电晶体免疫传感器211

10.4　基因传感器211

10.4.1　基因传感器的结构与类型211

10.4.2　电化学DNA传感器212

10.4.3　光学DNA传感器213

10.4.4　压电晶体DNA传感器214

思考题与习题216

第11章　化学传感器217

11.1　气敏传感器217

11.1.1　电阻型气敏器件218

11.1.2　非电阻型气敏器件221

11.1.3　气敏传感器的应用224

11.2　湿敏传感器226

11.2.1　绝对湿度与相对湿度226

11.2.2　氯化锂湿敏电阻227

11.2.3　半导体陶瓷湿敏电阻228

11.2.4　湿敏传感器的应用230

11.3　离子敏传感器233

11.3.1　MOS场效应管233

11.3.2　离子敏场效应管234

11.3.3　离子敏传感器的应用235

思考题与习题236

第12章　智能传感器237

12.1　智能传感器的组成与功能237

12.1.1　智能传感器的组成237

12.1.2　智能传感器的功能238

12.2　智能传感器的硬件结构238

12.2.1　基本传感器239

12.2.2　模拟信号调理电路240

12.2.3　微处理器的接口技术242

12.3　智能传感器的软件设计247

12.3.1　标度变换248

12.3.2　非线性校正249

12.3.3　零位误差和增益误差校正251

12.3.4　温度误差补偿251

12.3.5　数字滤波技术252

12.4　智能传感器的应用253

12.4.1　集成智能传感器254

12.4.2　智能温度传感器254

12.4.3　智能湿度传感器255

12.4.4　智能压力传感器256

12.4.5　智能差压传感器257

12.4.6　智能超声波传感器257

思考题与习题258

第13章　机器人传感技术259

13.1　机器人触觉传感技术259

13.1.1　触觉传感器259

13.1.2　仿生皮肤263

13.2　机器人接近觉传感技术264

13.2.1　接近觉传感器264

13.2.2　接近觉传感器的应用268

13.3　机器人视觉传感技术269

13.3.1　视觉传感系统269

13.3.2　图像处理技术271

13.3.3　视觉传感系统的应用273

13.4　机器人嗅觉传感技术274

13.4.1　气敏传感器275

13.4.2　电子鼻275

13.5　机器人味觉传感技术276

13.5.1　味觉传感器277

13.5.2　味觉传感器的模式识别278

13.6　机器人听觉传感技术278

13.6.1　听觉传感器278

13.6.2　语音识别技术279

思考题与习题280

第14章　传感器应用技术281

14.1　传感器的选择281

14.1.1　选择传感器时应考虑的因素281

14.1.2　选择传感器的一般步骤281

14.2　供电电源282

14.2.1　电池282

14.2.2　稳压电源282

14.3　抗干扰技术283

14.3.1　电磁干扰283

14.3.2　屏蔽、接地、隔离、布线与灭弧技术284

14.3.3　电源干扰抑制技术288

思考题与习题290

参考文献291