傳感器與傳感器技術(第四版)
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叢 書 名:普通高等教育"十一五"國家級規劃教材
《傳感器與傳感器技術(第四版)》系統地介紹了傳感器的基本知識和基本特性、傳感器的標定和校準方法以及應用技術,重點闡述了各類傳感器(電阻應變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、熱電式、光電式、數字式、磁敏、氣體、濕度傳感器等)的組成結構及其轉換原理、特性分析及其設計方法、測量電路及其信號調理,以及在日常生活和生產過程中的典型應用技術,并對其他現代新型傳感器作了簡要介紹。每章后面附有相當數量的思考題與習題,書末附有全部計算題參考答案。
目錄第四版前言第一版前言緒論 10.1.1 傳感器與傳感器技術的地位和作用 10.1.2 傳感器 20.1.3 傳感器技術 30.1.4 傳感器與傳感器技術的發展趨勢 4第1章 傳感器的一般特性 61.1 傳感器的靜態特性 61.1.1 線性度(非線性誤差) 61.1.2 靈敏度 81.1.3 分辨率和分辨力 81.1.4 遲滯(滯環) 81.1.5 重復性 81.1.6 精度 91.1.7 改善傳感器性能的技術措施 91.2 傳感器的動態特性 111.2.1 動態參數測試的特殊問題 111.2.2 研究傳感器動態特性的方法及其指標 121.2.3 傳感器的數學模型(微分方程) 131.2.4 傳遞函數 141.2.5 頻率響應函數(頻率特性) 141.2.6 沖激響應函數 151.3 傳感器動態特性分析 161.3.1 傳感器的頻率響應 161.3.2 傳感器的瞬態響應 191.3.3 動態誤差 211.4 傳感器無失真測試條件 231.5 機電模擬和變量分類 241.5.1 機電模擬 241.5.2 變量分類 26思考題與習題 27第2章 電阻應變式傳感器 292.1 金屬電阻應變式傳感器 292.1.1 金屬電阻應變片 292.1.2 測量電路 382.1.3 電阻應變式傳感器 422.1.4 電阻應變式傳感器應用示例 502.2 壓阻式傳感器 522.2.1 半導體材料的壓阻效應 522.2.2 壓阻式傳感器 532.2.3 應用示例 582.3 電位計式傳感器 602.3.1 線繞電位計 602.3.2 非線繞電位計 62思考題與習題 63第3章 電感式傳感器 653.1 電感式傳感器 653.1.1 氣隙型電感式傳感器 653.1.2 螺管式電感傳感器 683.1.3 電感線圈的等效電路 713.1.4 測量電路 713.1.5 電感式傳感器的設計原則 773.1.6 電感式傳感器的應用 783.2 差動變壓器 793.2.1 結構和工作原理 793.2.2 基本特性 803.2.3 測量電路 833.2.4 差動變壓器設計 853.2.5 差動變壓器的應用 873.3 電渦流式傳感器 893.3.1 高頻反射式電渦流傳感器 893.3.2 低頻透射式電渦流傳感器 933.3.3 電渦流式傳感器的應用 94思考題與習題 96第4章 電容式傳感器 984.1 電容式傳感器的工作原理及結構類型 984.1.1 工作原理 984.1.2 結構類型 984.2 電容式傳感器的靜態特性 994.2.1 變間隙式電容傳感器 994.2.2 變面積式電容傳感器 1024.2.3 變介電常數式電容傳感器 1034.3 電容式傳感器的等效電路 1044.4 電容式傳感器的測量電路 1044.4.1 運算放大器測量電路 1054.4.2 電橋電路 1054.4.3 二極管T型網絡 1064.4.4 差動脈沖寬度調制電路 1074.4.5 調頻測量電路 1094.5 電容式傳感器的應用 1094.5.1 電容式壓力傳感器 1104.5.2 電容式差壓傳感器 1114.5.3 電容式加速度傳感器 1144.5.4 電容式應變計 1144.5.5 電容式荷重傳感器 1144.5.6 電容式振動?位移測量儀 1154.5.7 電容測厚儀 1154.5.8 電容式物位計 116思考題與習題 117第5章 壓電式傳感器 1205.1 壓電式傳感器的工作原理 1205.1.1 壓電效應 1205.1.2 壓電方程 1205.2 壓電材料及其壓電機理 1215.2.1 壓電晶體 1215.2.2 壓電陶瓷 1245.2.3 壓電材料的主要特性 1265.3 壓電元件常用的結構形式 1265.3.1 壓電元件的基本變形 1265.3.2 壓電元件的結構形式 1275.4 壓電式傳感器的信號調理電路 1285.4.1 壓電式傳感器的等效電路 1285.4.2 壓電式傳感器的信號調理電路 1295.5 壓電式傳感器的應用 1335.5.1 壓電式加速度傳感器 1335.5.2 壓電式測力傳感器 1375.5.3 壓電新材料傳感器及其應用 1375.6 壓電式超聲波傳感器 1395.6.1 超聲波及其基本特性 1395.6.2 壓電式超聲波傳感器 1415.6.3 壓電式超聲波傳感器的應用 142思考題與習題 151第6章 磁電式傳感器 1536.1 磁電式傳感器的原理和結構 1536.1.1 恒定磁通式 1536.1.2 變磁通式 1546.2 磁電式傳感器的設計要點 1556.3 磁電式傳感器的應用 1576.3.1 磁電式振動速度傳感器 1576.3.2 磁電式扭矩傳感器 1586.3.3 磁電式轉速傳感器 159思考題與習題 159第7章 熱電式傳感器 1607.1 熱電阻 1607.1.1 金屬熱電阻 1607.1.2 半導體熱敏電阻 1677.2 PN結型溫度傳感器 1707.2.1 二極管溫度傳感器 1717.2.2 晶體管溫度傳感器 1717.2.3 集成溫度傳感器 1717.2.4 集成溫度傳感器的典型應用 1737.3 熱電偶 1757.3.1 熱電偶的工作原理 1757.3.2 熱電偶的基本定律 1777.3.3 熱電偶的種類和結構 1787.3.4 熱電偶的冷端處理及補償 1827.3.5 熱電偶測溫應用舉例 1867.4 溫度變送器 186思考題與習題 190附錄 熱電阻?熱電偶分度表 191第8章 光電式傳感器 1968.1 光電效應 1968.1.1 外光電效應 1968.1.2 內光電效應 1978.2 光電器件 1978.2.1 光電管 1978.2.2 光電倍增管 1998.2.3 光敏電阻 2018.2.4 光敏晶體管 2048.2.5 光電池 2068.2.6 光控晶閘管 2098.3 光源及光學元件 2108.3.1 光源 2108.3.2 光學元件和光路 2128.4 光電式傳感器的應用 2128.4.1 模擬式光電傳感器 2138.4.2 脈沖式光電傳感器 2138.4.3 應用實例 2138.5 光纖傳感器 2178.5.1 光導纖維導光的基本原理 2178.5.2 光纖傳感器的結構和類型 2198.5.3 光纖傳感器的應用 2208.6 紅外傳感器 2308.6.1 紅外輻射基本知識 2308.6.2 紅外探測器 2318.6.3 紅外傳感器的應用 2358.7 圖像傳感器簡介 2418.7.1 感光原理 2418.7.2 轉移原理 242思考題與習題 243第9章 磁敏傳感器 2459.1 霍爾傳感器 2459.1.1 霍爾效應 2459.1.2 霍爾元件主要技術參數 2469.1.3 基本誤差及其補償 2479.1.4 霍爾元件的應用電路 2499.1.5 集成霍爾器件 2529.1.6 霍爾傳感器的應用 2549.2 磁敏電阻 2609.2.1 磁阻效應 2609.2.2 半導體磁敏電阻 2609.2.3 強磁性金屬薄膜磁敏電阻 2629.2.4 磁敏電阻傳感器的應用 2639.3 結型磁敏管 2679.3.1 磁敏二極管 2679.3.2 磁敏三極管 2699.3.3 結型磁敏管傳感器的應用 272思考題與習題 273第10章 數字式傳感器 27410.1 光柵傳感器 27410.1.1 光柵傳感器的結構和工作原理 27410.1.2 光柵傳感器的測量電路 27610.1.3 零位光柵和絕對零位 27910.1.4 反射光柵 28010.1.5 圓光柵及其莫爾條紋 28010.1.6 光柵傳感器的應用 28210.2 磁柵傳感器 28210.2.1 磁柵傳感器的結構和工作原理 28210.2.2 磁柵傳感器測量系統 28510.2.3 磁柵傳感器的特點和誤差分析 28510.3 感應同步器 28610.3.1 感應同步器的結構和工作原理 28610.3.2 信號處理方式 28810.3.3 直線式感應同步器的接長與定尺激勵方式 28910.3.4 感應同步器的絕對坐標測量系統 29010.3.5 誤差分析 29010.4 角數字編碼器 29110.4.1 絕對式編碼器 29110.4.2 增量式光電編碼器 29410.5 頻率式數字傳感器 29510.5.1 犚犆振蕩器式頻率傳感器 29510.5.2 振筒式頻率傳感器 29610.5.3 振膜式頻率傳感器 29910.5.4 振弦式頻率傳感器 29910.5.5 頻率式傳感器的基本測量電路 304思考題與習題 305第11章 氣體傳感器 30611.1 熱導式氣體傳感器 30611.1.1 熱線式氣體傳感器 30611.1.2 熱敏電阻氣體傳感器 30711.2 接觸燃燒式氣敏傳感器 30711.3 半導體氣體傳感器 30811.3.1 半導體氣體傳感器及其分類 30811.3.2 主要特性及其改善 30911.3.3 電阻式半導體氣體傳感器 31011.3.4 非電阻式半導體氣體傳感器 31511.3.5 半導體氣體傳感器的應用 31611.4 紅外氣體傳感器 31911.5 濕式氣體傳感器 320思考題與習題 320第12章 濕度傳感器 32112.1 濕度及濕度傳感器的特性和分類 32112.1.1 濕度的定義及其表示方法 32112.1.2 濕度傳感器的基本原理和分類 32112.1.3 濕敏元件的主要特性參數 32212.2 電解質系濕度傳感器 32312.2.1 無機電解質濕度傳感器 32312.2.2 高分子電解質濕度傳感器 32412.3 半導體及陶瓷濕度傳感器 32612.3.1 涂覆膜型 32612.3.2 燒結體型 32612.3.3 薄膜型 32812.4 有機物及高分子聚合物濕度傳感器 32912.4.1 脹縮性有機物濕敏元件 32912.4.2 高分子聚合物薄膜濕敏元件 33012.5 非水分子親和力型濕度傳感器 33112.5.1 熱敏電阻式濕度傳感器 33112.5.2 其他非水分子親和力型濕度傳感器 33112.6 濕度傳感器的應用 33212.6.1 濕敏傳感器的使用注意事項 33212.6.2 濕敏傳感器的應用 333思考題與習題 337第13章 傳感器的標定與校準 33813.1 測量誤差基本概念 33813.1.1 測量與測量誤差 33813.1.2 儀表誤差 33913.2 傳感器的靜態特性標定 34113.2.1 靜態標準條件 34113.2.2 標定儀器設備的精度等級的確定 34113.2.3 靜態特性標定的方法 34213.3 傳感器的動態特性標定 34213.4 壓力傳感器的標定與校準 34413.4.1 靜態標定與校準 34413.4.2 動態標定與校準 34613.5 振動傳感器的標定與校準 34913.5.1 絕對標定法 34913.5.2 比較標定法 35013.6 溫度傳感器的標定與校準 35013.6.1 溫標的基本概念 35013.6.2 溫度傳感器的標定與校準 351思考題與習題 352第14章 現代新型傳感器簡介 35314.1 無線傳感器網絡 35314.1.1 無線傳感器網絡的結構與特征 35314.1.2 無線傳感器網絡的應用 35314.2 多傳感器數據融合 35314.2.1 多傳感器數據融合基本概念 35314.2.2 多傳感器數據融合方法 35314.2.3 多傳感器數據融合應用 35314.3 微波傳感器 35314.3.1 微波基本知識 35314.3.2 微波傳感器及其應用 35314.4 超導傳感器 35414.4.1 超導效應 35414.4.2 超導傳感器及其應用 35414.5 智能傳感器 35414.5.1 智能傳感器發展的歷史背景 35414.5.2 智能傳感器的概念及其功能特點 35414.5.3 智能傳感器的實現 354思考題與習題 354部分習題參考答案 355參考文獻 357