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第0章 绪论1

0.1 传感器技术的由来、现状与发展1

0.2 传感技术的基本概念2

0.3 课程性质及主要任务2

第1章 传感器简论3

1.1 传感器的基本概念3

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 传感器的基本特性5

1.3.1 传感器的静态特性5

1.3.2 传感器的动态特性7

习题8

第2章 传感器测量电路9

2.1 传感器测量电路的作用9

2.1.1 测量电路的基本概念及要求9

2.1.2 测量电路的作用9

2.1.3 测量电路的要求10

2.2 传感器测量电路的类型及组成10

2.2.1 模拟电路10

2.2.2 开关型测量电路11

2.2.3 数字式测量电路11

2.3 噪声与抗干扰技术13

2.3.1 噪声源14

2.3.2 耦合通道14

2.3.3 抗干扰技术15

习题17

第3章 电阻式传感器18

3.1 电阻应变片式传感器18

3.1.1 应变效应18

3.1.2 应变片的结构类型与主要参数18

3.1.3 应变片的粘贴20

3.1.4 测量转换电路21

3.1.5 温度误差及补偿23

3.1.6 电阻应变片式传感器的集成与应用23

3.2 气敏电阻传感器26

3.2.1 基本概念26

3.2.2 工作原理26

3.2.3 结构特性26

3.2.4 气敏电阻传感器的应用27

3.3 湿敏电阻传感器29

3.3.1 基本概念29

3.3.2 工作原理29

3.3.3 结构特性29

3.3.4 测量电路与应用30

3.4 热电阻式传感器31

3.4.1 基本概念31

3.4.2 工作原理32

3.4.3 热电阻的主要参数与特性34

3.4.4 热电阻式传感器的应用35

3.5 热敏电阻35

3.5.1 基本概念35

3.5.2 工作原理35

3.5.3 热敏电阻的主要特性与技术参数36

3.5.4 热敏电阻的应用37

习题38

第4章 电容式传感器39

4.1 电容式传感器的工作原理及结构形式39

4.1.1 变面积型电容式传感器39

4.1.2 变极距型电容式传感器40

4.1.3 变介电常数型电容式传感器41

4.2 电容式传感器测量转换电路42

4.2.1 交流电桥电路42

4.2.2 调频电路42

4.2.3 脉冲宽度调制电路43

4.3 电容式传感器的应用44

4.3.1 压力测量44

4.3.2 电容测厚仪44

4.3.3 电容式料位传感器45

4.3.4 电容式接近开关45

习题46

第5章 电感式传感器47

5.1 自感式传感器47

5.1.1 变间隙式电感传感器47

5.1.2 变截面积式电感传感器47

5.1.3 螺线管式电感传感器48

5.1.4 差分式电感传感器48

5.1.5 测量转换电路49

5.2 差分变压器式传感器50

5.2.1 工作原理50

5.2.2 测量转换电路50

5.3 电涡流式传感器52

5.3.1 结构原理与特性52

5.3.2 测量电路54

5.4 电感式传感器的应用55

5.4.1 位移测量55

5.4.2 力和压力的测量56

5.4.3 液位测量56

5.4.4 涡流探伤56

习题57

第6章 压电式传感器58

6.1 压电式传感器的工作原理58

6.1.1 压电效应58

6.1.2 压电材料60

6.2 压电式传感器的测量转换电路62

6.2.1 压电式传感器的等效电路62

6.2.2 压电式传感器的测量电路63

6.2.3 压电传感器的串联与并联64

6.3 压电式传感器的结构与应用65

6.3.1 压电式力传感器65

6.3.2 压电式加速度传感器66

习题67

第7章 霍耳式传感器68

7.1 霍耳元件的基本工作原理68

7.1.1 霍耳效应68

7.1.2 霍耳元件的基本结构和特性参数69

7.1.3 基本误差及其补偿71

7.1.4 霍耳元件的应用电路73

7.2 霍耳集成电路74

7.2.1 霍耳线性集成器件74

7.2.2 霍耳开关集成器件76

7.3 霍耳传感器的应用77

7.3.1 霍耳式位移传感器77

7.3.2 霍耳电流传感器77

7.3.3 霍耳功率传感器78

7.3.4 霍耳转速传感器78

7.3.5 霍耳式无触点汽车电子点火装置79

习题80

第8章 热电偶传感器81

8.1 热电效应及测温原理81

8.1.1 接触电势81

8.1.2 温差电势82

8.1.3 总电势83

8.2 热电偶的基本定律83

8.2.1 均质导体定律83

8.2.2 中间温度定律83

8.2.3 中间导体定律84

8.3 热电极的材料及热电偶的类型结构84

8.3.1 热电极材料84

8.3.2 热电偶类型84

8.4 热电偶的冷端温度补偿87

8.4.1 补偿导线法87

8.4.2 0℃恒温器88

8.4.3 冷端温度校正法88

8.5 热电偶的实用测温电路90

8.5.1 测量某点温度的基本电路90

8.5.2 温差测量线路91

8.5.3 热电偶串联测量线路91

8.5.4 热电偶并联测量线路92

8.5.5 热电偶炉温测量系统92

习题93

第9章 光电式传感器94

9.1 光电效应94

9.1.1 外光电效应94

9.1.2 内光电效应95

9.2 光电器件96

9.2.1 光电管96

9.2.2 光电倍增管及其基本特性97

9.2.3 光敏电阻98

9.2.4 光敏二极管100

9.2.5 光敏三极管102

9.2.6 光敏晶闸管104

9.2.7 光电池105

9.3 光电式传感器的应用107

9.3.1 光电式浊度仪107

9.3.2 光电式转速表108

9.3.3 路灯光电控制器109

9.3.4 火焰探测报警器110

9.3.5 光电式带材跑偏检测装置110

习题111

第10章 数字式传感器112

10.1 光栅式传感器112

10.1.1 光栅的结构和类型112

10.1.2 光栅的基本工作原理113

10.2 光电编码器117

10.2.1 增量式光电编码器118

10.2.2 绝对式光电编码器119

10.2.3 光电编码器的应用121

10.3 磁栅式传感器122

10.3.1 磁栅的组成及类型122

10.3.2 磁栅式传感器的工作原理123

10.3.3 磁栅式传感器的应用126

10.4 感应同步器127

10.4.1 感应同步器的结构和类型127

10.4.2 感应同步器的工作原理128

10.4.3 感应同步器在数控机床闭环系统中的应用130

习题131

第11章 新型传感器132

11.1 集成温度传感器及应用132

11.1.1 集成温度传感器的测温原理132

11.1.2 集成温度传感器的类型133

11.2 磁敏传感器140

11.2.1 磁敏电阻140

11.2.2 磁敏二极管143

11.2.3 磁敏三极管145

11.2.4 磁敏式传感器的应用146

11.3 光纤传感器147

11.3.1 光纤的结构147

11.3.2 光纤传感器的原理及分类147

11.3.3 光纤传感器的特点147

11.3.4 光纤传感器的应用举例148

11.4 传感器在机器人中的应用149

11.4.1 机器人传感器的分类149

11.4.2 触觉传感器150

习题153

第12章 智能传感器和网络传感器154

12.1 智能传感器154

12.1.1 智能传感器的结构154

12.1.2 智能传感器的功能154

12.1.3 智能传感器的实现途径155

12.1.4 智能传感器的应用和发展155

12.1.5 智能传感器的设计156

12.1.6 智能传感器的应用实例157

12.2 网络传感器158

12.2.1 基于IEEE 1451标准的网络传感器159

12.2.2 基于ZigBee技术的无线传感器网络159

12.2.3 网络传感器的应用及发展161

12.2.4 网络传感器的应用实例161

12.3 虚拟现实中的传感器技术及应用163

12.3.1 虚拟现实技术163

12.3.2 虚拟现实技术中的传感器164

12.3.3 虚拟现实技术的应用166

习题167

第13章 传感器实验168

13.1 电阻式传感器168

13.2 电容式传感器170

13.3 电感式传感器171

13.4 电涡流式传感器173

13.5 压电式传感器174

13.5.1 压电式传感器的动态响应174

13.5.2 压电传感器的引线电容对电压放大器的影响175

13.6 霍耳式传感器176

13.7 热电偶传感器178

13.8 光电式传感器180

13.9 数字式传感器182

附录 实验仪使用说明183

参考文献187