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第1章 传感器技术基础1

1.1概述1

1.1.1测控系统1

1.1.2传感器的定义2

1.1.3传感器的分类3

1.2传感器的基本特性5

1.2.1传感器的静态特性5

1.2.2传感器的动态特性7

1.2.3传感器特性的应用8

1.2.4提高传感器性能指标的方法8

1.3传感器的材料与制造10

1.3.1传感器的材料10

1.3.2传感器制造技术12

1.4传感器的物理基础与选用13

1.4.1传感器的物理基础13

1.4.2传感器的选用14

1.5传感器的标定与校准16

1.6小结17

习题17

第2章 温度传感器18

2.1温度测量概述18

2.1.1温度测量18

2.1.2温标19

2.2热电偶传感器19

2.2.1热电偶的工作原理19

2.2.2热电偶的结构形式与热电偶材料23

2.2.3热电偶的冷端补偿27

2.2.4热电偶测温基本电路28

2.3热电阻式传感器29

2.3.1常用热电阻29

2.3.2热电阻传感器的测量电路30

2.3.3热敏电阻31

2.3.4热敏电阻的应用32

2.4集成温度传感器35

2.4.1集成温度传感器的工作原理及特点35

2.4.2常用集成温度传感器及其应用36

2.4.3 PN结温度传感器及其应用39

2.5其他温度传感器40

2.5.1光纤温度传感器40

2.5.2红外温度传感器41

2.5.3铁氧体温度传感器42

2.5.4石英谐振温度传感器44

2.5.5红外线温度传感器44

2.6综合应用技能实训45

2.6.1电冰箱温度超标指示电路的制作45

2.6.2基于热电偶的温控电路的制作45

2.6.3设计一只0～100℃温度计48

2.7小结49

习题49

第3章 力传感器51

3.1弹性敏感元件51

3.1.1弹性敏感元件的特性51

3.1.2弹性敏感元件的分类52

3.2应变式电阻传感器54

3.2.1电阻应变片的结构及工作原理54

3.2.2应变式电阻传感器使用注意事项56

3.2.3应变式电阻荷重传感器及其应用58

3.2.4应变式加速度传感器及其应用60

3.3压阻式压力传感器62

3.4压电式传感器63

3.4.1石英晶体的压电效应63

3.4.2压电陶瓷的压电效应65

3.4.3压电材料65

3.4.4压电式传感器的测量电路66

3.4.5压电式传感器的应用67

3.5电容式传感器68

3.5.1电容式传感器的工作原理与结构68

3.5.2电容式传感器的测量电路70

3.5.3电容式传感器的应用72

3.6电感式传感器73

3.6.1自感式电感传感器73

3.6.2差动变压器76

3.6.3电感式传感器的应用78

3.7转矩传感器79

3.7.1转矩传感器的工作原理79

3.7.2常用的转矩传感器79

3.8综合应用技能实训82

3.8.1电子秤的设计与制作82

3.8.2料位测控系统的安装与调试84

3.8.3读识由压力传感器构成的自动磅控制电路86

3.9小结89

习题90

第4章 光电式传感器92

4.1光电效应与光电器件92

4.1.1光电效应92

4.1.2光电器件93

4.1.3光电器件的特性97

4.1.4光电器件的应用101

4.2红外线传感器102

4.2.1概述102

4.2.2热释电型红外线传感器103

4.2.3红外探测器105

4.3色彩传感器108

4.3.1双结型色彩传感器109

4.3.2非晶态集成色彩传感器109

4.4 CCD图像传感器110

4.5光纤传感器112

4.5.1光纤传感元件112

4.5.2常用的光纤传感器113

4.6综合应用技能实训114

4.6.1光电器件的检测114

4.6.2红外感应灯的安装117

4.7小结119

习题120

第5章 磁传感器122

5.1霍尔传感器122

5.1.1霍尔元件的工作原理及特性122

5.1.2霍尔集成电路124

5.1.3霍尔传感器的应用125

5.2其他磁传感器130

5.2.1磁敏电阻130

5.2.2磁敏二极管132

5.2.3磁敏晶体管135

5.3综合应用技能实训137

5.3.1用霍尔传感器制作一台高斯计137

5.3.2电动自行车中的霍尔电子转把和闸把138

5.3.3霍尔传感器在油气管道无损探伤中的应用140

5.4小结144

习题144

第6章 位移传感器146

6.1机械位移传感器146

6.1.1电位器式位移传感器146

6.1.2电容式位移传感器147

6.1.3电感式位移传感器148

6.1.4电涡流式位移传感器148

6.2光栅位移传感器149

6.2.1莫尔条纹149

6.2.2光栅位移传感器的结构及工作原理150

6.2.3光栅位移传感器的应用151

6.3光电编码器151

6.3.1增量式编码器152

6.3.2绝对式光电编码器152

6.3.3光电编码器的应用154

6.4磁栅传感器155

6.4.1磁栅传感器的组成及类型155

6.4.2磁栅传感器的工作原理157

6.4.3磁栅传感器的应用159

6.5感应同步器159

6.5.1感应同步器的结构和类型160

6.5.2感应同步器的工作原理160

6.5.3感应同步器在数控机床闭环系统中的应用162

6.6接近传感器163

6.6.1电容式接近传感器163

6.6.2电感式接近传感器163

6.6.3超声波式接近传感器164

6.6.4热释电式接近传感器164

6.7转速传感器165

6.7.1磁电式转速传感器165

6.7.2光电式转速传感器165

6.8多普勒效应测速166

6.8.1多普勒效应166

6.8.2多普勒雷达测速167

6.9液位及物位传感器167

6.9.1压差式液位传感器168

6.9.2超声物位传感器169

6.10流量及流速传感器170

6.10.1电磁式流量及流速传感器170

6.10.2涡轮式流速传感器172

6.11综合应用技能实训173

6.11.1角度测量教具的制作173

6.11.2电感式传感器在轴承滚柱直径分选中的应用173

6.11.3电动小车上安装的接近传感器177

6.12小结180

习题180

第7章 环境量检测传感器182

7.1气体传感器与烟雾传感器182

7.1.1半导体型气体传感器183

7.1.2固体电解质式气体传感器184

7.1.3接触燃烧式气体传感器184

7.1.4电化学式气体传感器184

7.1.5集成型气体传感器185

7.1.6气体传感器的选择185

7.1.7烟雾传感器186

7.1.8气体传感器的应用187

7.2湿度与水分传感器189

7.2.1概述189

7.2.2陶瓷型湿度传感器190

7.2.3有机高分子型湿度传感器191

7.2.4半导体型湿度传感器192

7.2.5含水量检测192

7.2.6湿度传感器的应用193

7.3声敏传感器及超声波传感器195

7.3.1声敏传感器195

7.3.2超声波传感器197

7.4综合应用技能实训202

7.4.1火灾自动报警电路202

7.4.2实用酒精检测报警器203

7.4.3超声波倒车防撞报警电路204

7.4.4光控、声控延时楼道照明灯电路及其安装205

7.5小结209

习题209

第8章 新型传感器和安全防范技术211

8.1生物传感器211

8.1.1概述211

8.1.2生物传感器的工作原理与结构212

8.2机器人传感器215

8.2.1机器人与传感器215

8.2.2机器人传感器的分类215

8.2.3触觉传感器216

8.2.4接近觉传感器217

8.2.5视觉传感器218

8.2.6听觉、嗅觉、味觉及其他传感器220

8.3微波传感器222

8.3.1概述222

8.3.2微波传感器及其分类223

8.3.3微波传感器的优点及存在的问题223

8.3.4微波传感器的应用224

8.4安全防范技术228

8.4.1入侵探测和防盗报警系统概述228

8.4.2复合探测技术和防范报警系统231

8.5小结235

习题235

第9章 传感器接口电路237

9.1传感器输出信号的处理方法237

9.1.1输出信号的特点237

9.1.2输出信号的处理方法237

9.2传感器检测电路238

9.2.1检测电路的形式238

9.2.2常用检测电路239

9.2.3噪声的抑制241

9.3传感器的非线性补偿技术243

9.3.1非线性补偿环节特性的获取方法243

9.3.2非线性补偿环节的实现方法244

9.4传感器和微型计算机的连接247

9.4.1传感器与微型计算机结合的重要性247

9.4.2检测信号在输入微型计算机前的处理247

9.4.3数据采集的概念248

9.4.4模／数转换电路250

9.5小结253

习题253

第10章 现代传感技术254

10.1传感器新技术的发展254

10.2无损检测诊断技术的新进展255

10.2.1常用的无损检测方法255

10.2.2无损检测诊断新技术256

10.3虚拟仪器技术258

10.3.1虚拟仪器简介258

10.3.2自动温度采集系统的设计262

10.4多传感器数据融合技术263

10.4.1多传感器数据融合的优点263

10.4.2数据融合的层次263

10.4.3数据融合的过程264

10.4.4多传感器数据融合中的传感器工作方式264

10.5传感器网络技术265

10.5.1传感器网络的产生与发展265

10.5.2传感器网络的功能与特点267

10.6小结269

习题270

附录 几种常用传感器的性能比较271

参考文献272