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目录1

1．绪论1

2．仪嚣传感器的分类4

2.1一次量：输入特性4

2.2二次量：输出特性6

2.3机电耦合特性7

2.3.1机电模拟7

2.3.2双向机电传感器的统一理论12

2.3.2.1基本两通道方程13

2.3.2.2理想传感器15

2.3.2.3实际传感器16

2.3.2.4双向机电传感器的一般性能分析20

2.3.2.5传感器常数23

2.4反馈系统25

3．机械输入特性27

3.1静态和动态响应27

3.1.1线性度27

3.1.2动态响应31

3.2基本传感器系统的动态响应34

3.2.1正弦激励34

3.2.2暂态激励37

3.3.1振动质量46

3.3振动系统元件46

3.3.2弹簧49

3.3.3阻尼58

3.4压力敏感元件65

3.4.1膜片65

3.4.2薄板68

3.4.3皱纹膜片和膜盒69

3.4.4波登管70

3.5引压进气管效应71

3.4.5波纹管71

4．电输出特性76

4.1电动力式传感器76

4.1.1电动力原理77

4.1.2动态特性80

4.1.2.1传递矩阵80

4.1.2.2电动力式的力敏感元件的机械输入阻抗82

4.1.2.3电动力式的力或压力敏感元件的传递函数83

4.1.2.4电动力式速度传感器的传递函数84

4.1.2.5涡流阻尼的作用86

4.1.2.6二次谐振89

4.1.3电动力式传感器的设计97

4.1.3.1磁路设计97

4.1.3.2永磁材料102

4.1.3.3线圈单元的设计106

4.1.4结构109

4.2可变电阻传感器112

4.2.1等效电路112

4.2.2电阻值变化较大的情况；电位计118

4.2.2.1分辨率和噪声118

4.2.2.2灵敏度和线性度122

4.2.2.3结构设计127

4.2.3电阻值的微小变化情况130

4.2.3.1丝式及箔式应变计130

4.2.3.1.1灵敏度和线性度132

4.2.3.1.2结构和粘接剂135

4.2.3.1.3关连电路139

4.2.3.1.4丝式及箔式应变计的应用147

4.2.3.2半导体应变计148

4.2.3.2.1灵敏度149

4.2.3.2.2线性度152

4.2.3.2.3温度影响153

4.2.3.2.4关连电路154

4.2.3.2.5半导体应变计的应用155

4.2.3.3薄膜应变计156

4.2.3.4应变计传感器157

4.2.3.4.1力和力矩传感器158

4.2.3.4.2加速度传感器164

4.2.3.4.3压力传感器166

4.2.3.5电阻温度计171

4.2.3.5.1金属电阻器171

4.2.3.5.2热敏电阻174

4.2.3.6运动流体温度的测量176

4.2.3.7热线风速计178

4.3可变电感传感器181

4.3.1等效电路182

4.3.1.1电感L183

4.3.1.2铜耗电阻Rc184

4.3.1.3涡流损耗电阻R？184

4.3.1.4磁滞损耗186

4.3.1.5损耗因数D和品质因数Q189

4.3.1.6具有气隙的铁芯190

4.3.1.7带磁芯和小气隙的电感线圈参数设计194

4.3.1.8高次谐波的失真195

4.3.1.9具有并联电容的电感线圈196

4.3.2灵敏度和线性度197

4.3.2.1具有铁芯及小可变气隙电感传感器197

4.3.2.2具有铁磁性插棒式铁芯的电感传感器202

4.3.2.3具有短路环或套的电感传感器208

4.3.3关连电路212

4.3.3.1交流分压电路中的电感传感器212

4.3.3.2交流桥式线路中的电感传感器215

4.3.3.3振荡器的振荡回路中的电感传感器225

4.3.4变压器式传感器227

4.3.5电磁传感器232

4.3.6磁致伸缩传感器235

4.3.6.1可变导磁率型电感传感器237

4.3.6.2可变剩磁型电感传感器238

4.3.7铁芯和线圈的结构244

4.3.7.1软磁材料245

4.3.7.2电感线圈247

4.4可变电容传感器248

4.4.1等效电路250

4.4.2.1固体电介质和可变空气间隙平行板电容器253

4.4.2灵敏度和线性度253

4.4.2.2两平行板组成的电容传感器，两平行极板间的固体电介质的介电常数，厚度和气隙皆可变化255

4.4.2.3齿形极板电容传感器258

4.4.2.4具有张紧薄膜（膜片）的电容式压力传感器260

4.4.2.5具有夹紧薄膜的电容压力传感器263

4.4.3关连电路265

4.4.3.1交流电桥电路中的电容传感器265

4.4.3.2直流极化电容传感器（静电传感器）274

4.4.4可变电容传感器的结构设计278

4.5压电式传感器280

4.5.1压电效应281

4.5.2压电材料283

4.5.2.1天然晶体283

4.5.2.1.1石英283

4.5.2.1.2电石288

4.5.2.1.3酒石酸钾钠289

4.5.2.1.4磷酸二氢铵（ADP）290

4.5.2.1.5硫酸锂（LH）290

4.5.2.2压电陶瓷290

4.5.3压电传感器297

4.5.3.1动态特性概述297

4.5.3.2灵敏度和频率响应299

4.5.3.3关连电路302

4.5.3.3.1电压放大器303

4.5.3.3.2电荷放大器303

4.5.3.4环境影响304

4.5.3.4.1温度和湿度304

4.5.3.4.2横向灵敏度305

4.5.3.4.3声压灵敏度305

4.5.3.4.4电缆噪声305

4.5.4.1加速度型306

4.5.4压电传感器的设计和结构306

4.5.4.2压力型311

4.5.4.3应变计型319

5．力平衡式传感器321

5.1力平衡原理321

5.2静态特性323

5.2.1电动力加速度传感器323

5.2.1.1灵敏度324

5.2.1.2线性度324

5.2.2静电压力传感器325

5.2.2.1灵敏度326

5.2.2.2线性度327

5.3动态特性331

5.2.2.3应用范围331

5.3.1正弦激励332

5.3.2瞬变激励335

5.3.2.1脉冲函数输入336

5.3.2.2阶跃函数输入339

5.3.2.3斜坡函数输入340

5.3.3相位超前网络341

5.3.4仅有速度反馈的系统344

5.4力平衡式传感器系统347

5.4.1.1线加速度输入348

5.4.1具有电动力式伺服执行元件的力平衡式传感器348

5.4.1.2压力输入350

5.4.1.3其它各种输入351

5.4.2具有静电伺服执行元件的力平衡式传感器353

5.4.2.1线加速度输入353

5.4.2.2压力输入354

5.4.2.3其它各种输入356

附录：国际单位制（SI）及转换表359

参考文献367

索引379