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第1章 传感器及测量的基础知识1

1.1 传感器概述1

1.1.1 传感器的发展现状及趋势1

1.1.2 传感器的地位与作用3

1.1.3 传感器的定义及命名方式4

1.1.4 传感器的组成与分类5

1.1.5 传感器的技术特点7

1.1.6 传感器的重要意义8

1.2 传感器的数学模型概述8

1.2.1 静态模型8

1.2.2 动态模型10

1.2.3 传感器静态特性10

1.2.4 传感器动态特性12

1.2.5 传感器的标定15

1.3 测量基础知识16

1.3.1 测量及分类16

1.3.2 误差及分析17

课后习题19

参考文献19

推荐书单20

第2章 电阻应变式传感器21

2.1 电阻应变式传感器基本理论21

2.1.1 电阻应变式传感器的工作原理21

2.1.2 电阻应变片的工作原理21

2.2 电阻应变片的结构、种类和特性24

2.2.1 应变片的基本结构24

2.2.2 应变片的种类及特点26

2.2.3 应变片的参数特性29

2.3 应变片的选择与粘贴33

2.3.1 应变片的选择33

2.3.2 应变片的粘贴34

2.4 测量电路、补偿方法及应用36

2.4.1 常用的几种组桥方式36

2.4.2 电阻应变片的温度误差及其补偿41

2.4.3 电阻应变式传感器的应用44

2.5 压阻传感器测量电路和应用47

2.5.1 压阻传感器的结构47

2.5.2 压阻传感器的应用49

课后习题53

参考文献53

推荐书单54

第3章 电容式传感器55

3.1 电容式传感器的工作原理及类型55

3.1.1 基本工作原理55

3.1.2 基本类型56

3.2 电容式传感器的等效电路61

3.3 电容式传感器的测量电路62

3.3.1 电桥电路62

3.3.2 调频电路63

3.3.3 谐振电路64

3.3.4 运算放大器式电路64

3.3.5 二极管双T形交流电桥65

3.3.6 脉冲宽度调制电路65

3.4 电容式传感器的应用67

3.4.1 电容式压差传感器68

3.4.2 电容式称重传感器69

3.4.3 电容式加速度传感器70

3.4.4 电容式触摸屏70

3.4.5 Touch ID71

课后习题72

参考文献72

推荐书单72

第4章 电感式传感器73

4.1 变磁阻式传感器73

4.1.1 结构和工作原理73

4.1.2 等效电路75

4.1.3 差动变气隙式传感器75

4.2 互感式传感器78

4.2.1 基本结构79

4.2.2 工作原理79

4.2.3 等效电路80

4.2.4 测量电路81

4.3 电涡流式传感器85

4.3.1 基本原理85

4.3.2 等效电路85

4.3.3 测量电路87

4.4 电感式传感器的应用88

课后习题90

参考文献90

推荐书单90

第5章 光电式传感器91

5.1 光电效应91

5.1.1 外光电效应91

5.1.2 内光电效应92

5.2 光电器件94

5.2.1 外光电效应器件94

5.2.2 内光电效应器件98

5.3 光电式传感器的应用105

5.3.1 应用形式105

5.3.2 光电耦合器106

5.3.3 光电转速计107

5.3.4 光电脉搏传感器108

5.4 图像传感器109

5.4.1 CCD固体图像传感器109

5.4.2 CMOS图像传感器111

5.4.3 图像传感器的应用112

5.5 光纤传感器114

5.5.1 光纤的结构114

5.5.2 光纤传光原理114

5.5.3 光纤传感器的类型115

5.5.4 光纤传感器的应用116

课后习题118

参考文献118

推荐书单119

第6章 压电式传感器120

6.1 压电效应和压电材料120

6.1.1 压电效应120

6.1.2 压电效应的特性121

6.1.3 压电材料121

6.1.4 压电效应的基本原理124

6.2 压电元件的常用结构130

6.3 等效电路和测量电路131

6.3.1 等效电路131

6.3.2 测量电路132

6.4 压电式传感器的应用134

6.4.1 压电式触摸屏135

6.4.2 压电式测力传感器135

6.4.3 压电式加速度传感器136

6.4.4 PVDF压电传感器137

课后习题138

参考文献138

推荐书单139

第7章 热电式传感器140

7.1 热电偶140

7.1.1 热电偶的工作原理140

7.1.2 热电偶的基本定律142

7.1.3 热电偶的分类144

7.1.4 热电偶的冷端温度补偿146

7.1.5 热电偶的基本测量电路149

7.2 热电阻151

7.2.1 常用热电阻151

7.2.2 热电阻的测量电路155

7.3 热敏电阻156

7.3.1 热敏电阻的基本结构157

7.3.2 热敏电阻的主要特性157

7.4 热电式传感器的应用159

7.4.1 流程控制159

7.4.2 家用电器161

7.4.3 汽车电子161

7.4.4 空调系统162

7.4.5 医疗卫生162

7.4.6 测量与计量163

课后习题164

参考文献164

推荐书单165

第8章 半导体传感器166

8.1 霍尔传感器166

8.1.1 霍尔效应和霍尔传感器166

8.1.2 霍尔传感器的分类与特性170

8.1.3 测量误差与补偿方法171

8.1.4 霍尔传感器的应用173

8.2 气敏传感器176

8.2.1 半导体气敏传感器的机理176

8.2.2 半导体气敏传感器及结构177

8.2.3 气敏传感器的应用181

8.3 湿敏传感器182

8.3.1 湿度及其表示方法182

8.3.2 氯化锂湿敏电阻183

8.3.3 半导瓷湿敏电阻184

8.3.4 湿敏传感器的应用186

8.4 半导体传感器的现状与发展趋势187

8.4.1 商业电子187

8.4.2 自动驾驶汽车188

课后习题189

参考文献189

推荐书单189

第9章 现代传感器190

9.1 厚膜传感器190

9.1.1 厚膜技术190

9.1.2 主要应用191

9.2 MEMS传感器192

9.2.1 概念与结构192

9.2.2 主要应用192

9.3 生物传感器195

9.3.1 定义195

9.3.2 生物传感器的基本原理195

9.3.3 应用实例196

9.4 模糊传感器197

9.4.1 定义及基本功能197

9.4.2 应用实例198

9.5 智能传感器199

9.5.1 定义与功能199

9.5.2 结构和实现200

9.5.3 应用与方向201

9.6 多功能传感器203

9.6.1 定义203

9.6.2 结构模型204

9.6.3 应用实例204

9.7 模型传感器205

9.8 未来传感器的四大领域205

课后习题207

参考文献207

推荐书单208