传感器原理设计与应用（第三版）.pdf )

传感器原理设计与应用（第三版）.pdf5.1.1变间隙的电容式传感器(80)5.1.2变面积的电容式传感器………………(84)51.3变介电常数的电容式传感器…………………………………(84)5.2电容式传感器的等效电路…(85)5.3电容式传感器的信号调节电路…………………(87)5.31运算放大器式电路(87)5.32电桥电路非非非…(87)5.3.3调频电路……………(88)5.3.4谐振电路…………(89)53.5二极管T型网络…(89)5.36脉冲宽度调制电路…(90)54影响电容传感器精度的因素及提高精度的措施…………………(92)54.l温度对结构尺寸的影响(92)542温度对介质介电常数的影响(92)543漏电阻的影响……(92)54.4边缘效应与寄生参量的影响54·5增加原始电容值、减少寄生电容和漏电的影响…(93)5.5电容传感器的应用(93)5.1膜片电极式压力传感器52电容式加速度传感器(95)5.5.3电容式应变计…(96)5.5.4荷重传感器……………………………………5.5振动、位移测量仪……………(96)电容测厚仪(97)第六章电感式传匙器6.1变磁阻式传感器…………(98)6,1.1工作原理(98)612等效电路………………(99)6.1,3输出特性分析……(102)6.1.4传感器的信号调节电路……(104)6.1.5影响传感器精度的因素分析………(105)6.1,6电感式传感器的应用…………………………………(106)6.2差动变压器……6.2.1螺管形差动变压器(107)6.22差动变压的信号调节电路(112)6.2.3差动变压器的应用1(114)6.3涡流式传感器(114)6.3.1高频反射式涡流传感器……(115)6.32低频透射式涡流传感器………(118)6.3.3涡流式传感器的应用…………………(119)第七章压电式传感器71压电式传感器的工作原理(121)7.11压电效应……(121)7.1.2压电常数和表面电荷的计算(123)压电材料(125)72.1压电晶体(125)7·22压电陶瓷………(125)7.3压电式传感器的等效电路7.4压电式传感器的信号调节电路……(129)7.4.1电压放大器(阻抗变换器)…(130)7.4.2电荷放大器7.5压电式加速度传感器…(1347.5.1工作原理(134)7.5.2灵敏度(135)7.5.3频率特性135)4压电式加速度传感器的结构…7.6压电式测力传感器…………(138)第八章磁电式传感器81磁电式传感器的工作原理…(140)82动圈式磁电传感器……………(140)1动圈式磁电传感器工作原理(140)8.2.2动圈式磁电传感器结构………(141)82.3信号调节电路和记录仪器………83磁阻式磁电传感器(142)84磁电式传感器的频率响应特性……(143)第九章热电式传感器热电偶(145)9.1,1热电偶的基本原理…(145)9.1.2热电偶的类型及结构…9.1.3热电势的测量及热电偶的标定…………(157)9.1.4热电偶的传热误差和动态误差…………(162)9.2热电阻………·自非看。(1659.2.1金属热电阻……………………(165)9.2.2半导体热敏电阻………(1699.3晶体管和集成温度传感器…(172)工作原理9.32集成温度传感器的典型应用(174)附录1铂镜—铂热电偶分度表…………(177附录2镍铬一镍硅(镍铝)热电偶分度表…(179)附录3镍铬一考铜热电偶分度表………(182)附录4铂铑s-铂铑6热电偶分度表(184)附录5铂热电阻分度表(R0=460)………………(188)附录6铂热电阻分度表(R=100)……(190)附录7铜热电阻分度表(Ro=500)…由,·a+a垂1…(192)附录8铜热电阻分度表(R=100)……(193)第十章光电式传惑器10.1光电管…(194)10.2光电倍增管……10.3光敏电阻…(196)10.3.1光敏电阻的工作原理10.3.2光敏电阻的结构…(196)10.3.3光敏电阻的主要参数(196)0.34光敏电阻的基本特性(197)10.4光敏二极管和光敏晶体管………………………………………………(19910.4.1工作原理(199)10.4.2基本特性(200105光电池…………………………(202)10.5.1工作原理…(202)10.5.2基本特性10.6光电式传感器的应用………(204)10.6.1模拟式光电传感器的应用(205)10.6.2脉冲式光电传感器的应用…(206)第十一章智能式传感器1.1概述(208)11.2智能式传感器的构成……11.3压阻式压力传感器智能化…209)11.3.1智能式压阻压力传感器硬件结构………(209)11.3.2智能式压阻压力传感器的软件设计……11.3.3非线性与温度误差的修正(210)113.4实验结果与结论…………(212)11.4智能式传感器的发展方向与途径………(212)l1.4.1集成智能式传感器…(212)11.42我国研究与开发智能式传感器的途径……(213)第十二章光导纤维传感器12.1概论………12.1,1光纤传感技术的形成及其特点…(214)121.2光纤传感器的光源………(214)12.1.3光纤传感器的光探测器……(214)12.1.4光纤传感器的分类…(214)122光导纤维以及光在其中的传输(215)122.1光导纤维及其传光原理…(215)122.2光在普通光导纤维内的传输(216)122.3光在特殊光导纤维内的传输(217)12.3光调制技术…(218)12.3.1相位调制与干涉测量…………………………12.32频率调制光纤位移传感器…(221)12.41光纤开关与定位装置1242传光型光纤位移传感器…(224)1243受抑全内反射光纤位移传感器(226)1244光纤微弯位移传感器…1245光纤干涉型位移传感器·中中·量非非曹(230)12.5光纤速度、加速度传感器…(230)12.51光纤激光渡越速度计…(231)125,2利用马赫泽德干涉仪的光纤加速度计………………(231)1253倾斜镜式光纤加速度计…………(232)126光纤振动传感器…(234)1261相位调制光纤振动传感器……………(235)12.6·2利用光弹效应的光纤振动传感器…(237)12.7光纤温度传感器………(239)127.1相位调制型光纤温度传感器…(239)127.2热辐射光纤温度传感器…242)12.7.3传光型光纤温度传感器………………………(244)128光纤流量、流速传感器曹自音在垂垂垂·卷电(246)1281光纤旋涡流量计(246)1282光纤激光多普勒测速计…(248)12.9光纤压力传感器(249)129.1利用马赫泽德干涉仪制作的光纤压力传感器…(249)1292偏振型光纤压力传感器…………………………………51)第十三章固态图像传感器13.1引言…···········(254)13.2固态图像传感器的敏感器件…(255)13.2.1电荷耦合器件(CCD)…(255)13.2.2电荷注人器件(CID(259)13.2.3戽链式器件(BBD)………(260)1324MOS式光电变换器件……………………………13.3固态图像传感器…………(261)133.1固态图像传感器的分类ssdS(261)1332线型固态图像传感器(261)1333面型固态图像传感器…(263)1334固态图像传感器主要特性(270)1335固态图像传感器的应用鲁音非指,中4中要(274)第十四章气体传感器141概述…………(278)14.1.1气体传感器及气体检测方法(278)1412气体传感器的分类(278)142半导体气体传感器…………………(280)4.2.1半导体气体传感器及其分类(280)142.2主要特性及其改善142.3表面控制型电阻式传感器(283)1424体控制型电阻式传感器(286)1425非电阻式半导体气体传感器………………(287)14.26半导体气体传感器的应用………∷…:(289)143红外吸收式气敏传感器…………………………………(29214.4接触燃烧式气敏传感器……………………………………(293)14.5热导率变化式气体传感器…14.6湿式气敏传感器………………………………(295)第十五章湿度传感器15.1湿度及湿度传感器……………(297)151.1湿度及其表示方法…(297)5.1.2湿度传感器及其特性参数(298)151.3湿度传感器的分类…(299)15.2电解质系湿度传感器……152.1无机电解质湿度传感器…………(299)15.2.2高分子电解质湿度传感器153半导体及陶瓷湿度传感器(304)15.3·1涂覆膜型…(304)15.3.2烧结体…(305)15.3.3薄膜型15.4有机物及高分子聚合物湿度传感器………………(308)15.4·1胀缩性有机物湿敏元件………(308)15.4.2高分子聚合物薄膜湿敏元件(309)15.5湿度传感器的应用及发展动向……………………………(310)第十六章红外传感器16.1红外辐射的基本知识………·垂。非+(31216.1.1红外辐射…申,(312)161.2红外辐射术语(313)16.1.3红外辐射源…………………………(314)16.2红外传感器…………(316)162.1常见红外传感器…16.2.2红外传感器的性能参数…(318)16.23红外传感器使用中应注意的问题(319)16.3红外测温……(320)16.3.1红外测温的特点……………………………(320)16.3.2红外测温原理………………(320)16.4红外成像…321)164.1红外成像原理16.4.2红外成像仪(322)红外分析仪(322)16.6红外无损检测…16.6·1焊接缺陷的无损检测(324)1662铸件内部缺陷探测(325)16.6.3疲劳裂纹探测…第十七章固态压阻式传感器17.1半导体的压阻效应(327)17.1.1压阻效应…(327)17.1·2压阻系数······(328)17.2固态压阻式压力传感器…………………(330)173固态压阻式加速度传感器…174固态压阻式传感器的输出特性及补偿方法…………(331)1741电桥平衡失调与零位温漂补偿………………(331)17.42灵敏度温度系数补偿1743非线性及其补偿(334)第十八章微波传感器18.1微波的基本知识简介…(335)18.1.1微波的性质与特点…(335)2微波振荡器与微波天线18.2微波传感器及其分类18.2.1反射式微波传感器…………………336)18.2.2遮断式微波传感器…(336)182.3微波传感器的特点与存在的问题(336)8.3微波传感器的应用(336)18.31徽波湿度(水分)传感器…………(336)18.3.2微波液位计18.3.3徹波物位计(337)18.3.4微波测厚仪………(337)18.3.5微波温度传感器…(339)第十九章超导传感器19.1·超导光传感器……………………………(340)19.1.1超导可见光传感器…19.1.2超导红外传感器19.2超导微波传感器…………(341)19.3超导磁场传感器……(341)第二十章液晶传感器20.1液晶及其性质……………·(342)20.11液晶的概念(342)20.1.2液晶的分类与性质…………………(34220.2液晶传感器……………………(342)20.2.1液晶电磁场传感器20.22液晶电压传感器(343)20.2.3液晶超声波传感器(343)20·2.4液晶温度传感器(343)第二十一章传感锅的标定21.1传感器的静态特性标定…………………………(344)21.1.1静态标准条件(344)21.1.2标定仪器设备的精度等级的确定(344)21.1.3静态特性标定的方法(344)21.2传感器的动态特性标定……21.3测振传感器的标定……(347)1·3.1绝对标定法(347)21.32比较标定法…(347)21.4压力传感器的标定……(348)21.41动态标定压力源…348)21.42激波管标定法……(349)参考文献新甲“···非,a是音第一章传感器概论1.1传感器的组成与分类1.1.1传感器的定义传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置通常由敏感元件和转换元件组成。其中,敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分,转换元件指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分有些国家和有些学科领域,将传感器称为变换器、检测器或探测器等。应该说明,并不是所有的传感器都能明显分清敏感元件与转换元件两个部分,而是二者合为一体。例如半导体气体、湿度传感器等,它们一般都是将感受的被测量直接转换为电信号,没有中间转换环节。传感器输出信号有很多形式,如电压、电流、频率、脉冲等,输出信号的形式由传感器的原理确定1.1.2传感器的组成般讲传感器由敏感元件和转换元件组成但是由于传感器输出信号一般都很微弱,需要有信号调节与转换电路将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。因此,信号调节与转换电路以及所需电源都应作为传感器组成的一部分。如图1-1所示被测量一敏元件嘉元件号训节转换电L助电源图1-1传感器组成方块图常见的信号调节与转换电路有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等,它们分别与相应的传感器相配合。1.1·3传感器的分类传感器的种类繁,不胜枚举。因此,传感器分类方法很多,表1-1给出了常见的分类方法。