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第1章 传感器的基本知识1

1.1 传感器的定义与作用1

1.1.1 传感器的定义1

1.1.2 传感器的作用和应用领域1

1.2 传感器的组成与分类3

1.2.1 传感器的组成3

1.2.2 传感器的分类3

1.3 传感器的基本特性4

1.3.1 传感器的静态特性4

1.3.2 传感器的动态特性6

1.4 传感器的测量误差与准确度6

1.4.1 误差的类型7

1.4.2 误差的表示方法7

1.4.3 准确度8

1.5 传感器中的弹性敏感元件8

1.5.1 应力与应变的概念8

1.5.2 弹性敏感元件的特性9

1.5.3 弹性敏感元件的材料10

1.5.4 弹性敏感元件的类型10

思考与练习12

第2章 线性位移传感器及应用13

2.1 电阻式传感器13

2.1.1 应变式传感器13

2.1.2 电位器式传感器16

2.2 电容式传感器17

2.2.1 电容式传感器的类型17

2.2.2 电容式传感器的转换电路18

2.2.3 电容式位移传感器的实用结构19

2.3 电感式传感器20

2.3.1 自感式传感器20

2.3.2 差动变压器21

2.4 电涡流式传感器23

2.4.1 电涡流式传感器的工作原理24

2.4.2 电涡流式传感器的结构24

2.4.3 电涡流式传感器的转换电路24

2.4.4 电涡流式传感器使用注意事项25

2.4.5 电涡流式传感器测位移25

2.5 压电式传感器26

2.5.1 压电材料与压电效应26

2.5.2 电荷放大器29

2.6 超声波传感器30

2.6.1 超声波的传输特性30

2.6.2 超声波换能器31

2.7 磁敏传感器32

2.7.1 霍尔式传感器33

2.7.2 集成磁敏电阻传感器36

2.8 光电式传感器37

2.8.1 光的知识37

2.8.2 光电效应38

2.8.3 光电元件38

2.8.4 光电传感器的类型49

2.9 光纤与激光传感器51

2.9.1 光纤传感器51

2.9.2 激光传感器54

2.10 频率式传感器56

2.11 智能式传感器57

2.11.1 智能式传感器的特点58

2.11.2 智能式传感器的构成58

思考与练习58

第3章 位移传感器在制造业中的应用60

3.1 角编码器及应用60

3.1.1 角编码器的原理与结构60

3.1.2 角编码器的应用与注意事项62

3.2 感应同步器及应用63

3.2.1 感应同步器的结构和种类64

3.2.2 感应同步器数显表及其应用65

3.2.3 感应同步器在镗床上的应用66

3.3 光栅传感器及应用66

3.3.1 光栅的类型与结构66

3.3.2 莫尔条纹的形成原理和特点67

3.3.3 直线光栅在机床上的安装与调整69

3.4 磁栅传感器及应用71

3.4.1 磁栅传感器的类型71

3.4.2 磁栅传感器的原理72

3.4.3 磁栅传感器的结构73

3.4.4 磁栅传感器的组装73

3.5 容栅传感器74

3.5.1 容栅传感器的结构及工作原理75

3.5.2 容栅传感器的测量电路76

3.5.3 容栅传感器的特点76

3.6 球同步器76

3.6.1 球同步器的特点76

3.6.2 球同步器的外形和结构77

3.6.3 球同步器的基本工作原理78

3.7 数显表与数显量具79

3.7.1 数显表79

3.7.2 数显量具82

3.8 接近传感器及应用84

3.8.1 接近传感器的类型与选择84

3.8.2 接近传感器87

3.9 传感器在MPS系统中的应用91

3.9.1 工作站1中使用的来料检测传感器91

3.9.2 工作站2中使用的材料检测传感器92

3.9.3 工作站3中使用的多种传感器92

3.9.4 工作站4中使用的位置传感器93

3.9.5 工作站5中使用的光断续器93

3.10 传感器在无损检测中的应用94

3.10.1 超声波检测94

3.10.2 红外无损检测技术95

思考与练习95

第4章 力与运动学量传感器及应用97

4.1 测力与称重97

4.1.1 测力传感器及应用97

4.1.2 扭矩测量98

4.1.3 电子皮带秤100

4.1.4 电子计价秤101

4.1.5 数显电子秤的制作103

4.2 运动学量传感器及应用104

4.2.1 振动的测量104

4.2.2 加速度传感器与刀具磨损监测105

4.2.3 多普勒效应测量线速度109

4.2.4 转速测量方法110

思考与练习111

第5章 压力、流量和物位传感器及应用112

5.1 压力传感器及应用112

5.1.1 压力的基本概念及单位112

5.1.2 压力传感器及其类别113

5.1.3 集成压力传感器的应用电路119

5.1.4 压力计的选择和使用120

5.2 流量传感器及应用122

5.2.1 流量及其测量方法122

5.2.2 几种速度式流量传感器123

5.2.3 流量测量仪表的选用129

5.3 物位传感器及应用130

5.3.1 物位测量概述130

5.3.2 静压式液位计131

5.3.3 超声波物位传感器及应用133

5.3.4 微波物位传感器及应用136

思考与练习138

第6章 温度传感器及应用139

6.1 温度与温标139

6.2 热电偶及应用140

6.2.1 热电偶140

6.2.2 热电偶的使用141

6.2.3 热电偶的基本放大电路143

6.3 电阻式温度传感器及应用144

6.3.1 热电阻温度传感器及应用144

6.3.2 热敏电阻温度传感器及应用146

6.4 PN结和集成温度传感器及应用150

6.4.1 PN结温度传感器及其应用电路150

6.4.2 集成温度传感器151

6.4.3 集成温度传感器应用电路153

6.5 光电温度计155

6.5.1 光电高温计155

6.5.2 红外测温仪156

6.5.3 光纤温度传感器157

思考与练习158

第7章 气体与湿度传感器及应用159

7.1 气体传感器及应用159

7.1.1 可检测气体的种类与性质159

7.1.2 气体传感器160

7.1.3 气体检测电路163

7.1.4 气体成分分析165

7.1.5 部分半导体气敏元件的特性167

7.2 湿度传感器及应用168

7.2.1 湿度的概念和检测方法169

7.2.2 湿度传感器169

7.2.3 湿度传感器的应用174

7.2.4 湿度检测与控制电路实例175

思考与练习176

第8章 传感器在汽车中的应用177

8.1 汽车用传感器的特点177

8.2 温度传感器的应用178

8.2.1 热敏电阻式温度传感器的结构与检修178

8.2.2 其他类型的温度传感器的结构与检修180

8.3 压力与流量传感器的应用182

8.3.1 压力传感器的应用182

8.3.2 流量传感器的应用185

8.4 气体传感器的应用189

8.4.1 氧传感器的结构与检修189

8.4.2 稀薄混合气传感器190

8.4.3 宽域空燃比传感器190

8.4.4 烟尘浓度传感器190

8.5 速度传感器的应用191

8.5.1 转速传感器的结构与检修191

8.5.2 车速传感器192

8.5.3 角速度传感器193

8.6 加速度和振动传感器的应用194

8.6.1 爆震传感器194

8.6.2 碰撞传感器195

8.7 位置传感器的应用197

8.7.1 节气门位置传感器197

8.7.2 车高与转向传感器199

8.7.3 液位传感器200

8.7.4 霍尔式座椅位置传感器201

8.7.5 方位传感器202

8.7.6 曲轴和凸轮轴位置传感器202

8.8 传感器在汽车中的其他应用207

思考与练习209

第9章 传感器在家用电器及安全防范中的应用210

9.1 传感器在家用电器中的应用210

9.1.1 传感器在电冰箱与空调中的应用210

9.1.2 传感器在厨具中的应用212

9.1.3 传感器在洗涤及卫生电器中的应用213

9.1.4 家用电器中常用的部分国产热敏电阻216

9.2 传感器在防盗报警系统中的应用217

9.2.1 入侵探测和防盗报警系统概述217

9.2.2 红外入侵探测器219

9.2.3 超声波入侵探测器222

9.2.4 微波入侵探测器224

9.2.5 复合探测技术和防范报警系统225

9.3 传感器在火灾探测报警中的应用227

9.3.1 火灾的信息检测228

9.3.2 火灾探测器228

9.3.3 火灾探测器的安装232

9.4 遥控与防盗装置的制作233

9.4.1 微波多普勒效应防盗报警器的制作233

9.4.2 超声波汽车倒车防撞电路的制作235

思考与练习236

第10章 传感器与微机的接口和抗干扰技术237

10.1 传感器信号的预处理电路237

10.1.1 开／关式传感器信号的预处理237

10.1.2 模拟脉冲式传感器信号的预处理238

10.1.3 模拟连续式传感器信号的预处理239

10.1.4 模拟频率式传感器信号的预处理239

10.1.5 数字式传感器信号的预处理240

10.1.6 相敏检波电路240

10.2 传感器的信号放大电路241

10.2.1 测量放大器242

10.2.2 集成仪表放大电路介绍243

10.3 传感器的补偿与标度变换243

10.3.1 传感器的温度补偿243

10.3.2 传感器的非线性补偿246

10.3.3 传感器的标度变换252

10.4 数据采集253

10.4.1 数据采集系统的概念253

10.4.2 A/D转换器255

10.4.3 其他数据采集部件256

10.5 抗干扰技术257

10.5.1 干扰的来源及形式257

10.5.2 干扰的抑制技术261

思考与练习265

第11章 显示与调节仪表267

11.1 模拟式仪表267

11.1.1 动圈式指示与调节仪表267

11.1.2 自动平衡显示仪表270

11.1.3 电动单元组合仪表272

11.2 数字式仪表274

11.2.1 数字式显示调节仪表的分类与组成274

11.2.2 数字面板表275

11.2.3 数字显示调节仪表的使用276

思考与练习280

附录281

附录A 几种常用传感器性能比较表281

附录B S、K型热电偶分度表282

附录C 热电阻分度表283

参考文献285