本書為普通高等教育“十二五”規劃教材，系統而全面地闡述了各類傳感器的原理及應用，內容豐富，概念清楚，涉及面廣。全書分三部分，共20章。第一部分為第1章、第2章，介紹傳感器的一般特性、分析方法；第二部分為第3章至第17章，論述常見的、應用廣泛的以及新型傳感器，如電阻應變式、電容式、電感式、壓電式、壓阻式、光電式、磁敏式、固態圖像、射線、微波、化學、光導纖維傳感器、射頻識別技術等，分析了它們的基本原理、靜動態特性、測量電路和有關設計知識及應用；第三部分為第18章至第20章，主要介紹測量信號的調理、記錄與顯示和虛擬儀器開發。電子課件可從華信教育資源網www.hxedu.com.cn免費下載。
前 言
本教材第1版是由兵器工業總公司教育局組織兵工專業教學指導委員會編寫，并于2000年2月由兵器工業出版社出版發行的“九五”規劃教材。2005年1月進行了第2次修訂。2007年9月作為“十一五”國家級規劃教材第1版出版， 2009 年6 月本教材獲兵器工業部優秀教材一等獎。2014年，本教材的第2版被列為“十二五”國家級規劃教材，由中北大學和北京科技大學聯合編寫。
根據近幾年各校教學反饋意見和現代傳感器的最新發展，在第2版的基礎上，第3版增加了一章——第17章射頻識別技術，其余各章的內容有所刪減，結構上也有所調整，以更適合寬口徑、重基礎的專業教學要求，更能反映傳感器原理技術基礎和最新成果。
本書首先介紹傳感器的一般性原理，然后根據傳感器的不同種類分別論述。一般性原理作為貫穿后續各部分的基礎內容，敘述力求系統、詳備。傳感器分論則按照工作原理 前 言
本教材第1版是由兵器工業總公司教育局組織兵工專業教學指導委員會編寫，并于2000年2月由兵器工業出版社出版發行的“九五”規劃教材。2005年1月進行了第2次修訂。2007年9月作為“十一五”國家級規劃教材第1版出版， 2009 年6 月本教材獲兵器工業部優秀教材一等獎。2014年，本教材的第2版被列為“十二五”國家級規劃教材，由中北大學和北京科技大學聯合編寫。
根據近幾年各校教學反饋意見和現代傳感器的最新發展，在第2版的基礎上，第3版增加了一章——第17章射頻識別技術，其余各章的內容有所刪減，結構上也有所調整，以更適合寬口徑、重基礎的專業教學要求，更能反映傳感器原理技術基礎和最新成果。
本書首先介紹傳感器的一般性原理，然后根據傳感器的不同種類分別論述。一般性原理作為貫穿后續各部分的基礎內容，敘述力求系統、詳備。傳感器分論則按照工作原理、特性、設計計算、測量電路及應用介紹的次序編寫。工作原理部分敘述清晰、充分。特性部分敘述簡單、明了、邏輯性強。測量電路典型、綜合性強，啟發學生的創造性。設計計算部分給出方法和過程，培養學生獨立思考和解決問題的能力。傳感器應用介紹注意其選擇的多樣性，以開闊眼界，為將來的應用做準備。
本書內容豐富、系統性強，具有一定的深度和廣度。通過精選內容，以有限的篇幅取得較大的覆蓋面。在不削弱傳統的較為成熟的傳感器基本內容的同時，新型傳感器技術的內容占到35％以上，較全面地反映了近年來傳感器技術的新成就。
全書分三部分，共20章。第一部分為第1章、第2章，介紹傳感器的一般特性、分析方法；第二部分為第3章至第17章，論述常見的、應用廣泛的以及新型的傳感器，如電阻應變式、電容式、電感式、壓電式、壓阻式、光電式、磁敏式、固態圖像、射線、微波、化學、光導纖維傳感器、射頻識別技術等，分析了它們的基本原理、靜動態特性、測量電路和有關設計知識及應用；第三部分為第18章至第20章，主要介紹測量信號的調理、記錄與顯示和虛擬儀器開發。
本書在編寫過程中，參閱了很多文獻，在此向這些文獻的作者表示謝意。中北大學的韓炎教授對本書的編寫工作給予了大力幫助和支持，特向他表示謝意。北京航空航天大學路宏年、太原理工大學熊詩波教授審閱了部分書稿，提出許多建設性意見，特此致謝。
本書第1、2、7、8章由中北大學孟立凡編寫，第12、18章由北京科技大學藍金輝編寫，第4、6章由鄭賓編寫，第3、13章由王凡編寫、第5、10章由李光亞編寫，第15、16章由高璟編寫，第9、11章由王莉編寫，第14、19章由郝曉劍編寫，第17章由劉新妹編寫，第20章由韓建寧編寫。孟立凡教授負責統編全稿。
盡管全體編者都盡心盡力，但終因水平有限，書中難免有不足或錯誤之處，懇請廣大讀者批評指正。
編者
孟立凡，中北大學教授。自1982年開始，一直從事現代傳感技術與非電量電測技術的教學和科研工作。1986年至今，一直為本科、專科研、究生講授“傳感器原理及技術”課程。主要研究方向，非電量電測技術、傳感器技術。主編有《傳感器原理及技術》高等學校教材，撰寫論文二十余篇，其中一級論文、核心期刊論文、EI收錄論文10余篇。《高位電表讀表器》發明專利一項。近年來曾主持完成：超聲測距系統研究；用于導彈舵機大扭矩傳感器設計；自行迫擊炮大梁應力測試；導爆索群導爆沖擊波測試；抗高過載低量程加速度計研究等多項省部級課題。其中“抗高過載低量程加速度計研究”項目已通過省部級鑒定，結論為“國內領先”。 主持省教改項目“虛擬傳感器實驗室建設與實踐”。
第1部分 傳感器的一般特性、分析方法
第1章 傳感器概述
1.1 傳感器的定義及分類
1.1.1 傳感器的定義
1.1.2 傳感器的分類
1.2 傳感器的作用與地位
1.3 傳感器技術的發展動向
1.3.1 發現新現象
1.3.2 開發新材料
1.3.3 采用微細加工技術
1.3.4 傳感器的智能化
1.3.5 仿生傳感器
思考題
第2章 傳感器的特性及標定
2.1 傳感器的靜態特性 第1部分 傳感器的一般特性、分析方法
第1章 傳感器概述
1.1 傳感器的定義及分類
1.1.1 傳感器的定義
1.1.2 傳感器的分類
1.2 傳感器的作用與地位
1.3 傳感器技術的發展動向
1.3.1 發現新現象
1.3.2 開發新材料
1.3.3 采用微細加工技術
1.3.4 傳感器的智能化
1.3.5 仿生傳感器
思考題
第2章 傳感器的特性及標定
2.1 傳感器的靜態特性
2.1.1 線性度
2.1.2 靈敏度
2.1.3 遲滯
2.1.4 重復性
2.2 傳感器的動態特性
2.2.1 傳感器動態特性的數學模型
2.2.2 算子符號法與傳遞函數
2.2.3 頻率響應函數
2.2.4 動態響應特性
2.3 傳感器的標定
2.3.1 傳感器的靜態特性標定
2.3.2 傳感器的動態標定
思考題
第2部分 常見傳感器與新型傳感器
第3章 傳感器中的彈性敏感元件設計
3.1 彈性敏感元件的基本特性
3.1.1 彈性特性
3.1.2 彈性滯后
3.1.3 彈性后效
3.1.4 固有振動頻率
3.2 彈性敏感元件的材料
3.3 彈性敏感元件的特性參數計算
3.3.1 彈性圓柱
3.3.2 懸臂梁
3.3.3 扭轉棒
3.3.4 平膜片
3.3.5 波紋管
3.3.6 薄壁圓筒
3.3.7 雙端固定梁
3.4 有限單元法簡介
3.4.1 彈性力學
3.4.2 邊界條件
3.4.3 最小勢能原理
3.4.4 有限單元法
第4章 電阻應變式傳感器
4.1 電阻應變片的工作原理(應變效應)
4.2 電阻應變片的結構、類型及參數
4.2.1 電阻應變片的基本結構
4.2.2 電阻應變片的種類及特點
4.2.3 金屬應變片的參數
4.2.4 應變片的粘貼技術
4.3 應變片的動態響應特性
4.3.1 應變波的傳播過程
4.3.2 應變片的極限工作頻率估算
4.4 測量電路
4.4.1 直流電橋
4.4.2 交流電橋
4.5 電阻應變式傳感器的溫度誤差及其補償
4.5.1 溫度誤差及其產生原因
4.5.2 溫度補償方法
4.6 應變式傳感器的結構設計及應用
4.6.1 應變式壓力傳感器
4.6.2 應變式加速度傳感器
思考題
第5章 電容式傳感器
5.1 電容式傳感器
5.1.1 基本工作原理
5.1.2 電容式傳感器的線性及靈敏度
5.2 電容式傳感器的輸出電路及等效電路
5.2.1 電容式傳感器的等效電路
5.2.2 電容式傳感器的輸出電路
5.3 影響電容傳感器精度的因素及提高精度的措施
5.3.1 邊緣效應的影響
5.3.2 寄生電容的影響
5.3.3 溫度的影響
5.4 電容式傳感器的應用
5.4.1 電容式壓力傳感器
5.4.2 電容式加速度傳感器
5.4.3 電容式荷重傳感器
5.4.4 振動、位移測量儀
5.4.5 電容測厚傳感器
5.4.6 電容式液位傳感器
思考題
第6章 電感式傳感器
6.1 電感式傳感器工作原理、結構與特性
6.1.1 電感式傳感器的工作原理和等效電路
6.1.2 電感式傳感器的結構類型及特性
6.1.3 電感式傳感器的測量電路
6.2 差動變壓器式電感傳感器
6.2.1 工作原理
6.2.2 差動變壓器式傳感器的特性
6.3 電渦流式傳感器
6.3.1 電渦流式傳感器的工作原理及特性
6.3.2 電渦流式傳感器結構形式及特點
6.3.3 影響電渦流式傳感器靈敏度的因素
6.3.4 測量電路
6.4 電感式傳感器的應用
6.4.1 電感式傳感器的應用
6.4.2 電渦流式傳感器的應用
思考題
第7章 壓電式傳感器
7.1 壓電式傳感器的工作原理
7.1.1 壓電效應
7.1.2 壓電效應的物理解釋
7.2 壓電元件常用結構形式
7.3 壓電元件的等效電路及測量電路
7.3.1 等效電路
7.3.2 測量電路
7.4 壓電式加速度傳感器
7.4.1 工作原理及特性
7.4.2 壓電式加速度傳感器的典型結構
7.4.3 壓電式加速度傳感器的應用
7.5 壓電式壓力傳感器
7.5.1 壓電式壓力傳感器的工作原理及結構
7.5.2 壓電式壓力傳感器的結構及應用
思考題
第8章 壓阻式傳感器
8.1 壓阻式傳感器的工作原理
8.2 晶向的表示方法
8.3 壓阻系數
8.4 影響壓阻系數的因素
8.5 壓阻式傳感器的結構與設計
8.5.1 壓阻式壓力傳感器
8.5.2 壓阻式加速度傳感器
8.6 壓阻式傳感器的測量電路及補償
8.6.1 恒壓源供電
8.6.2 恒流源供電
8.6.3 減小在擴散工藝中的溫度影響
8.7 壓阻式傳感器的應用
思考題
第9章 熱電式傳感器
9.1 熱電偶
9.1.1 熱電偶的工作原理
9.1.2 常用熱電偶
9.2 熱電阻
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