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第一部分 各类传感器的基本原理、工作特性和应用领域第一章 概论 3

第一节 传感与检测技术的基本概念 3

一、非电量电测系统的组成及特点 3

二、传感器概述 4

第二节 传感器的基本性能 6

一、传感器的静态特性 6

二、传感器的动态特性 9

三、传感器的标定 14

第三节 测量误差分析基础 15

一、误差的定义及分类 15

二、系统误差的消除方法 18

三、随机误差的处理 19

四、粗差的判别与剔除 21

思考与练习题 24

第二章 电阻应变传感器 25

第一节 电阻应变片 25

一、金属电阻应变片 26

二、半导体电阻应变片 28

第二节 电阻应变传感器测量电路 30

一、单臂桥 31

二、半桥 32

三、全桥 32

四、应变测量电桥性能的提高 32

第三节 电阻应变传感器的应用 36

一、应变式力传感器 36

二、应变式压力传感器 39

三、应变式加速度传感器 40

思考与练习题 41

第三章 电感传感器 42

第一节 自感式传感器 42

一、单线圈自感传感器 42

二、差动自感传感器 44

三、差动自感传感器测量电路 45

第二节 差动变压器 49

一、工作原理 49

二、工作特性 50

三、测量电路 52

第三节 电涡流传感器 53

一、高频反射式电涡流传感器 53

二、低频透射式电涡流传感器 57

第四节 电感传感器的应用 58

一、电感测微仪 58

二、力平衡式差压计 58

三、位移计 59

四、振动计 59

思考与练习题 60

第四章 电容传感器 61

第一节 电容传感器工作原理 61

一、变面积（S）型 61

二、变介质的介电常数（ε）型 62

三、变极板间距离（d）型 63

四、差动电容传感器 64

第二节 电容传感器测量电路 65

一、测量电桥 65

二、差动脉冲调宽电路 67

三、电容调频电路 69

四、运算放大器测量电路 70

第三节 电容传感器的应用 71

一、误差分析 71

二、灵敏度的提高 72

三、应用举例 72

思考与练习题 75

第五章 热电传感器 76

第一节 热电偶 76

一、热电效应 76

二、热电偶工作特性 78

三、热电偶冷端温度误差及补偿 79

四、热电偶测温电路 82

五、热电偶的选择 83

第二节 电阻温度传感器 85

一、金属热电阻 85

二、半导体热敏电阻 87

第三节 集成温度传感器 89

一、温敏二极管及其应用 89

二、温敏晶体管及其应用 91

三、集成温度传感器 92

思考与练习题 94

第六章 压电传感器 95

第一节 压电传感器工作原理 95

一、压电效应 95

二、石英晶体的压电效应 95

三、压电陶瓷压电效应 98

四、压电材料及其特性 100

第二节 压电传感器测量电路 100

一、压电元件及其等效电路 101

二、电压输出型测量电路 102

三、电荷输出型测量电路 103

第三节 压电传感器的应用 104

一、压电式力传感器 105

二、压电式压力传感器 105

三、压电式加速度传感器 105

思考与练习题 107

第七章 磁电传感器 108

第一节 霍尔传感器 108

一、霍尔效应 108

二、霍尔元件的基本特性 109

三、测量电路 110

四、误差及其补偿 110

五、集成霍尔传感器 112

六、霍尔传感器的应用 113

第二节 磁敏电阻 114

一、磁阻效应 115

二、磁敏电阻的基本特性 116

三、磁敏电阻的应用 116

第三节 磁敏二极管和磁敏三极管 117

一、磁敏二极管 117

二、磁敏三极管 120

三、磁敏管的应用 122

思考与练习题 122

第八章 光电传感器 123

第一节 常用光电器件 123

一、光敏电阻 124

二、光电池 126

三、光敏二极管和光敏晶体管 128

四、常用光电器件的应用 131

第二节 光栅传感器 134

一、莫尔条纹 135

二、光栅传感器的组成 136

三、辨向原理 137

四、细分技术 138

第三节 固态图像传感器 140

一、CCD基本结构 140

二、CCD工作原理 141

三、CCD图像传感器的结构 142

四、固态图像传感器的应用 144

思考与练习题 144

第九章 光纤传感器 146

第一节 光纤的传光原理与特性 146

一、光纤的结构 146

二、光纤的传光原理 147

三、光纤的传光特性 149

第二节 传输光的调制技术 150

一、光强度调制 150

二、光相位调制 151

三、偏振调制 153

四、频率调制 153

第三节 强度调制光纤传感器 154

一、光纤水深探测器 154

二、透射式光纤温度传感器 154

三、反射式光纤位移传感器 155

第四节 相位调制光纤传感器 155

一、马赫—泽德光纤温度传感器 156

二、光纤弱磁场传感器 156

三、法布里—珀罗光纤温度传感器 157

四、光纤陀螺仪 158

第五节 偏振调制光纤电流传感器 158

第六节 频率调制光纤血流传感器 160

思考与练习题 161

第十章 生物传感器 162

第一节 概述 162

一、生物传感器的工作原理 162

二、生物传感器的分类 163

三、生物传感器的特点 164

第二节 酶传感器 164

一、酶的催化特性 164

二、酶的固化技术 165

三、酶电极 165

第三节 组织、细胞器和微生物传感器 166

一、组织传感器 166

二、细胞器传感器 166

三、微生物传感器 166

第四节 免疫传感器 167

一、抗体与抗原 167

二、非标记免疫传感器 167

三、标记免疫传感器 168

第五节 DNA生物传感器 168

思考与练习题 169

第二部分 传感器输出信号的调理电路 173

第十一章 信号放大电路 173

第一节 电桥放大器 173

一、通用电桥放大器 173

二、传感器反馈式电桥放大器 174

三、电桥反馈式放大器 174

四、供桥电压稳定性提高 175

第二节 高输入阻抗放大器 176

一、反馈式反相放大器 176

二、高输入阻抗高增益放大器 177

三、增益可调差动放大器 178

四、三运放高共模抑制比差动放大器 179

第三节 专用单片集成放大器 181

一、集成仪器放大器 181

二、可编程增益放大器 183

三、隔离放大器 185

思考与练习题 187

第十二章 信号转换电路 188

第一节 电压-电流变换器 188

一、负载浮地的U-I变换器 188

二、负载接地的U-I变换器 188

三、差动输入U-I变换电路 189

第二节 电流-电压变换器 190

一、I-U变换原理电路 190

二、通用精密I-U变换器 191

三、高增益微电流I-U变换器 191

四、高精度微电流I-U变换器 192

五、大电流-电压变换器 192

第三节 交流-直流变换器 193

一、AC-DC变换原理电路 193

二、AC-DC变换实用电路 193

第四节 电压-脉宽变换器 194

一、三角波发生器 195

二、电压比较器 196

三、输出级 196

第五节 DC-DC电源变换器 197

一、升压型DC-DC变换器 197

二、降压型DC-DC变换器 198

三、极性反转型DC-DC变换器 199

思考与练习题 200

第十三章 信号处理电路 201

第一节 采样保持电路 201

一、采样过程及定理 201

二、采样保持电路 202

第二节 峰值检测电路 207

一、峰值测量方法 207

二、峰值保持器 207

第三节 绝对值检测电路 209

一、绝对值检测原理电路 209

二、提高测量精度的方法 210

第四节 有效值检测电路 210

一、单片真有效值测量电路工作原理 211

二、AD536A简介 211

三、AD536A应用举例 212

思考与练习题 212

第三部分 传感器在现代检测系统中的应用 217

第十四章 传感器应用系统实例 217

第一节 应变片传感器自动称重系统 217

一、电阻应变片传感器 217

二、应变片传感器的变送器 217

三、基于RS 485总线的称重系统 219

第二节 差动变压器张力控制系统 222

一、薄膜张力控制系统 223

二、张力控制器 224

三、数字式的PID调节器 225

第三节 电容传感器在动平衡机中的应用 226

一、动平衡去重机原理 226

二、测试机设计 227

三、去重机设计 229

第四节 热电传感器温度测量系统 229

一、传感器的选择 229

二、放大电路 230

三、测量方法 231

第十五章 现代感测技术 233

第一节 智能传感器 233

一、智能传感器的功能 233

二、智能传感器的特点 234

三、智能传感器实现的途径 235

第二节 虚拟仪器 237

一、虚拟仪器的组成与分类 237

二、虚拟仪器的性能特点 238

三、虚拟仪器开发工具简介 239

第三节 计算机测控系统 239

一、计算机测控系统的特点 240

二、计算机测控系统的发展趋势 240

第四节 现场总线测控系统 241

一、主要研究内容 241

二、主要特点 242

第五节 物联网 243

一、物联网的核心技术 244

二、物联网的管理 244

三、中国物联网技术 245

参考文献 246