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第1章　概述1

1.1　传感技术的地位和作用1

1.1.1 传感技术是产品检验和质量控制的重要手段2

1.1.2　传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用2

1.1.3　传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分2

1.1.4　传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步2

1.2　传感技术基本概念3

1.3　传感器的分类4

1.4　传感技术的发展趋势5

1.4.1　传感器性能的改善5

1.4.2　开展基础理论研究6

1.4.3　传感器的集成化8

1.4.4　传感器的智能化8

思考题与习题9

第2章　传感技术基础10

2.1　能量变换与信号变换10

2.1.1 能量变换10

2.1.2　信号变换11

2.2　传感基本效应12

2.2.1　应变效应与压阻效应12

2.2.2　压电效应13

2.2.3 电磁效应13

2.2.4　热电效应13

2.2.5　光电效应14

2.2.6　吸附效应14

2.3　测量概论15

2.3.1 测量15

2.3.2　测量方法15

2.3.3　测量系统16

2.3.4　参数检测的一般方法18

2.4　测量误差与数据处理19

2.4.1　测量误差19

2.4.2　粗大误差的处理准则21

2.4.3　随机误差的统计处理22

2.4.4　系统误差的判别与处理26

2.4.5　不等精度测量的权与误差27

2.4.6　测量误差的合成28

2.4.7　测量误差的分配29

2.4.8　通用误差数据处理方法30

思考题与习题34

第3章　传感器基本特性35

3.1　传感器的静态特性35

3.3.1 线性度35

3.1.2　灵敏度37

3.1.3　迟滞38

3.1.4　重复性38

3.1.5　漂移38

3.2　传感器的动态特性39

3.2.1　传感器的数学模型40

3.2.2　传递函数41

3.2.3　频率响应函数41

3.2.4　传感器的动态特性分析42

3.2.5　实现不失真测量的条件45

思考题与习题46

第4章　应变式传感器48

4.1 工作原理48

4.1.1　应变效应分析与灵敏度系数48

4.1.2　电阻应变片种类49

4.2　电阻应变片的温度误差及补偿51

4.2.1 电阻应变片的温度误差51

4.2.2　电阻应变片的温度误差补偿方法52

4.3　测量电路53

4.3.1 直流电桥53

4.3.2　交流电桥56

4.4　应变式传感器的应用58

4.4.1　应变式力传感器59

4.4.2　应变式压力传感器61

4.4.3　应变式液体重量传感器62

4.4.4　应变式加速度传感器63

思考题与习题63

第5章　电感式传感器65

5.1　变磁阻式传感器（自感式）65

5.1.1 工作原理65

5.1.2　输出特性66

5.1.3　测量电路69

5.1.4　变磁阻式传感器的应用71

5.2　差动变压器式传感器（互感式）71

5.2.1　变隙式差动变压器71

5.2.2　螺线管式差动变压器73

5.3　电涡流式传感器（互感式）80

5.3.1　工作原理80

5.3.2　等效电路81

5.3.3　测量电路82

5.3.4　电涡流式传感器的应用83

思考题与习题84

第6章　电容式传感器85

6.1　电容式传感器的工作原理85

6.1.1　变极距型电容式传感器86

6.1.2　变面积型电容式传感器87

6.1.3　变介质型电容式传感器88

6.2　变极距型电容式传感器的非线性89

6.3　电容式传感器的等效电路91

6.4　电容式传感器的信号调节电路92

6.4.1　调频电路92

6.4.2　运算放大器93

6.4.3　二极管双T型交流电桥93

6.4.4　脉冲宽度调制电路94

6.5　电容式传感器的应用97

6.5.1 电容式压力传感器97

6.5.2　电容式加速度传感器97

6.5.3　电容式厚度传感器98

6.5.4　电容式料位传感器98

6.5.5　电容式位移传感器99

思考题与习题100

第7章　压电式传感器101

7.1 压电材料101

7.1.1　石英晶体（单晶体）102

7.1.2　压电陶瓷（多晶体）104

7.1.3　压电高分子材料105

7.1.4　压电材料的选取105

7.2　压电式传感器的等效电路107

7.3　压电式传感器的测量电路108

7.3.1　电荷放大器108

7.3.2　电压放大器109

7.4　压电元件的连接与变形111

7.4.1　压电元件的连接111

7.4.2　压电元件的变形112

7.5　压电式传感器的应用112

7.5.1　压电式力传感器112

7.5.2　压电式加速度传感器113

思考题与习题114

第8章　磁电式传感器115

8.1　磁电感应式传感器115

8.1.1　工作原理115

8.1.2　基本特性117

8.1.3　测量电路120

8.1.4　磁电感应式传感器的应用121

8.2　霍尔式传感器122

8.2.1 霍尔效应122

8.2.2　霍尔元件124

8.2.3　霍尔式传感器的应用127

思考题与习题130

第9章　热电式传感器131

9.1　热电偶131

9.1.1　热电偶测温原理131

9.1.2　热电偶的结构与种类138

9.1.3　热电偶的冷端温度补偿140

9.1.4　热电偶的实用测温线路143

9.1.5　热电偶的应用144

9.2　热电阻145

9.2.1 铂热电阻145

9.2.2　铜热电阻146

9.2.3　热电阻的测量电路146

9.3　热敏电阻148

9.3.1　热敏电阻的电阻－温度特性148

9.3.2　热敏电阻的应用149

思考题与习题150

第10章　光电式传感器152

10.1　光电式传感器的基本形式153

10.2　光电效应与光电器件154

10.2.1　外光电效应型光电器件154

10.2.2　内光电效应型光电器件157

10.3　CCD固体图像传感器164

10.3.1 CCD的工作原理165

10.3.2　CCD固体图像传感器的分类168

10.3.3　CCD图像传感器的特性参数169

10.3.4　CCD固体图像传感器的应用171

10.4　光纤传感器174

10.4.1 光导纤维174

10.4.2　光纤传感器176

思考题与习题181

第11章　红外传感器183

11.1　红外传感器的工作原理183

11.1.1 红外辐射183

11.1.2　红外探测器184

11.2　红外传感器的应用186

11.2.1　被动式人体移动检测仪186

11.2.2　红外测温仪187

11.2.3　红外线气体分析仪188

思考题与习题189

第12章　微波传感器190

12.1　微波传感器的原理和组成191

12.1.1　微波传感器的原理及分类191

12.1.2　微波传感器的组成191

12.1.3　微波传感器的特点192

12.2　微波传感器的应用192

12.2.1　微波液位计192

12.2.2　微波湿度传感器193

12.2.3　微波辐射计194

12.2.4　微波无损检测仪194

12.4.5　微波物位计195

12.4.6　微波定位传感器196

12.4.7　微波多普勒传感器196

思考题与习题197

第13章　超声波传感器198

13.1　超声波传感器的工作原理198

13.1.1　超声波及其物理性质198

13.1.2　超声波传感器的工作原理200

13.2　超声波传感器的应用201

13.2.1　超声波测厚201

13.2.2　超声波测物位202

13.2.3　超声波测流量203

13.2.4　超声波探伤205

思考题与习题207

第14章　数字式传感器208

14.1　编码器208

14.1.1　码盘式编码器209

14.1.2　脉冲盘式编码器213

14.2　计量光栅214

14.2.1　光栅的结构和工作原理214

14.2.2　计量光栅的组成216

14.3　数字式传感器的应用219

14.3.1　光电式编码器的应用219

14.3.2　计量光栅的应用220

思考题与习题221

第15章　化学传感器222

15.1　气敏传感器222

15.1.1　气敏传感器的基本概念及分类222

15.1.2　半导体式气敏传感器的工作原理224

15.1.3　气敏传感器的应用229

15.2　湿敏传感器231

15.2.1　湿敏传感器的基本概念及分类232

15.2.2　常用湿敏传感器的基本原理233

15.2.3　湿敏传感器的应用238

思考题与习题240

第16章　生物传感器241

16.1 概述241

16.1.1　生物传感器的定义241

16.1.2　生物传感器的特点242

16.1.3　生物传感器的发展243

16.2　生物传感器的基本原理244

16.2.1　生物分子特异性识别244

16.2.2　生物放大245

16.2.3　信号转换与处理245

16.3　生物传感器的分类246

16.3.1　生物传感器的分类246

16.3.2　几种主要的生物传感器247

16.4　生物传感器的应用249

16.4.1　食品工业249

16.4.2　环境监测250

16.4.3　发酵工业251

16.4.4　医学领域251

思考题与习题253

第17章　智能式传感器254

17.1 概述254

17.1.1　智能式传感器的分类255

17.1.2　智能式传感器的构成255

17.1.3　智能式传感器的功能256

17.1.4　智能式传感器的特点256

17.2　非集成智能式传感器257

17.2.1 实现方式257

17.2.2　典型应用258

17.3　集成智能式传感器259

17.3.1　实现方式259

17.3.2　典型应用260

17.4　智能式传感器的发展趋势262

17.4.1　物理机理的再认识262

17.4.2　多传感器数据融合技术262

17.4.3　微传感器系统263

17.4.4　网络化智能式传感器系统263

思考题与习题264

参考文献265