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绪论 1

第1章 传感器的特性 5

1．1传感器的组成与分类 5

传感器的组成 5

传感器的分类 6

1．2传感器的基本特性 7

静态特性 7

动态特性 14

思考题与习题 16

第2章 热电传感器 17

2．1热电势式测温传感器 17

工作原理 17

热电偶中引入第三导体 19

标准热电极 20

热电偶冷端温度误差及其补偿 21

常用热电偶的特性 23

热电偶的测量电路 30

2．2热电阻式温度传感器 34

金属测温电阻器 34

半导体热敏电阻器 38

2．3 PN结型测温传感器 43

温敏二极管及其应用 44

温敏晶体管及其应用 47

2．4集成电路温度传感器 49

基本原理及PTAT核心电路 49

电压输出型 51

电流输出型 54

可编程集成数字温度传感器 56

2．5热释电式传感器 57

热释电效应及其机理 57

热释电红外传感器 57

热释电探测模块 59

典型应用 61

2．6热电传感器应用实例 62

思考题与习题 64

第3章 应变传感器 65

3．1电阻应变式传感器 65

应变片的结构和类型 65

常用的应变片 66

3．2薄膜应变电阻及传感器 67

薄膜分类 67

薄膜的工作原理 68

薄膜应变传感器的特点 69

3．3电阻应变传感器使用中应注意的一些问题 71

思考题与习题 73

第4章 磁敏传感器 74

4．1磁敏传感器的物理基础——霍尔、磁阻、形状效应 74

基础知识 74

霍尔效应 74

磁阻效应 75

形状效应 75

4．2霍尔元件 76

霍尔元件的工作原理 76

霍尔元件的结构 77

基本电路 77

电磁特性 80

误差分析及误差补偿 81

4．3磁阻元件 84

长方形磁阻元件 84

科尔宾元件 85

平面电极元件 85

InSb-NiSb共晶磁阻元件 86

曲折形磁阻元件 86

磁阻元件的温度补偿 87

4．4磁敏二极管 87

磁敏二极管的结构 87

磁敏二极管的工作原理 88

磁敏二极管的特性 89

磁敏二极管的补偿技术 91

4．5磁敏三极管 92

磁敏三极管的结构 92

磁敏三极管的工作原理 93

磁敏三极管的特性 93

温度补偿技术 95

4．6磁敏传感器的应用 97

霍尔元件的应用 97

磁阻元件的应用 104

思考题与习题 110

第5章 压电传感器 111

5．1压电效应 111

石英晶体的压电效应 111

压电常数 113

压电陶瓷的压电效应 114

5．2压电材料 115

压电晶体 115

压电陶瓷 116

新型压电材料 116

5．3等效电路与测量电路 117

等效电路 117

测量电路 118

5．4压电传感器及其应用 122

压电传感器中压电片的连接 122

压电式力传感器 123

压电式压力传感器 125

压电式加速度传感器 126

应用实例 131

思考题与习题 134

第6章 光纤传感器 135

6．1基础知识 135

光纤的结构 135

光纤的种类 135

光纤的传光原理 136

光纤的特性 138

光纤的耦合 140

6．2光纤传感器的分类及构成 141

分类 141

构成部件 143

6．3功能型光纤传感器举例 146

相位调制型光纤传感器 146

光强调制型光纤传感器 148

偏振态调制型光纤传感器 149

6．4非功能型光纤传感器举例 150

传输光强调制型光纤传感器 150

反射光强调制型光纤传感器 152

频率调制型光纤传感器 153

光纤液位传感器 155

思考题与习题 157

第7章 光栅传感器 159

7．1光栅基础 159

光栅的分类及结构 159

莫尔条纹的原理 160

莫尔条纹的特点 161

7．2光栅传感器的工作原理 162

光电转换原理 162

莫尔条纹测量位移的原理 162

辨向原理 163

7．3莫尔条纹细分技术 164

细分方法 164

光电元件直接细分 164

CCD直接细分 165

光栅传感器的误差 166

7．4常用光学系统 167

透射直读式光路 167

反射直读式光路 167

反射积分式光路 167

思考题与习题 168

第8章 光电传感器 169

8．1光电传感器的基本效应 169

半导体的粒子特性 169

光电效应 170

8．2外光电效应光电元件 170

光电管 170

光电倍增管 171

8．3光电导效应及光电元件 172

光敏电阻的结构及原理 172

光敏电阻的特性 173

8．4光电伏特效应及光电元件 175

光电导结型光电元件 175

光电伏特型光电元件 176

8．5 CCD图像传感器 178

8．6应用光路 181

反射式 182

透射式 182

线纹瞄准用光电传感器 182

脉冲式光电传感器 183

思考题与习题 185

第9章 气、湿敏传感器 186

9．1气敏传感器 186

半导体气敏元件的分类及必备条件 186

表面控制型电阻式半导体气敏元件 187

基于MEMS的新型微结构气敏传感器 191

应用举例 194

9．2湿敏传感器 195

湿度及其表示 195

对湿敏传感器的基本要求 196

电阻式湿敏传感器 196

陶瓷湿敏传感器 197

电容式湿敏传感器 198

电解质式湿敏传感器 200

应用范围及应用实例 200

思考题与习题 204

第10章 智能传感器 205

10．1智能传感器及无线传感器网络 205

10．2智能传感器的结构框图 207

uP主机模板 208

模拟量输入模板 209

IEEE-488标准总线模板 209

接口模板 210

10．3信号处理与μP接口技术 211

传感器输出信号的类型 211

传感器输出的模拟信号的处理 211

10．4智能传感器中的数据处理 219

查表与搜索 219

分段插值法 220

曲线拟合修正法 221

数字滤波 222

10．5智能传感器的设计 222

智能压力传感器的设计思路 222

简单智能温度传感器设计实例 225

智能有害气体传感器设计 231

思考题与习题 235

第11章 传感器应用技术 236

11．1信号变换 236

电流-电压（I-U）变换器 236

电压-电流（U-I）变换器 238

交流电压-直流电压（u-U）变换器和交流电流-直流电压（i-U）变换器 240

电阻-电压（R-U或Ω-U）变换器 241

电容-电压（C-U）变换器 242

电压-频率（U-f）变换器（简称VFC）和频率-电压（f-U）变换器（简称FVC） 243

电压-脉宽（U-H）变换器 246

11．2驱动电路分析及外围电路器件选择 248

驱动电路分析 248

外围电路器件选择 255

思考题与习题 256

第12章 传感器的选择与使用 257

12．1传感器的正确选择 257

12．2传感器的合理使用 258

线性化及补偿 258

传感器的定标 260

电磁兼容问题 261

抗干扰技术 263

思考题与习题 267

附录 国际单位制（SI）的主要单位及其换算 268

参考文献 273