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第一节传感器的概念与定义1

第四节磁阻式电流传感器 211

一、传感器的概念1

目 录1

前言1

第一章传感器技术基础1

第二节传感器在当今社会中的地位与作用2

二、传感器的定义2

第三节传感器分类3

第四节传感器的构成5

一、传感器的基本组成5

二、传感器的构成方法6

三、传感器的安装形式8

四、传感器信号选择的方式9

二、传感器的物质效应及其模型13

一、传感器的物理基础13

第五节传感器的物理基础与物质效应及模型13

第六节传感器的性能及其评价方法21

一、传感器数学模型的一般式21

二、传感器的静态特性及其评价24

三、传感器的动态特性及其评价27

四、传感器的标定31

第七节传感器技术的现状与发展35

趋势35

一、支持现代文明的传感器技术35

二、国内外传感器市场现状与36

预测36

三、国内外传感器的发展趋势40

一、传感器的选择程式与方法45

第八节传感器的选择程式与应用45

守则45

二、传感器应用的守则及注意46

事项46

参考文献47

第二章力学量传感器49

第一节几何量传感器49

一、电阻应变式位移传感器的原理及应用49

二、电感式位移传感器52

三、电容式精密位移传感器56

四、电涡流式传感器58

五、光电式位移、位置传感器60

六、几何量数字式传感器65

七、几何量传感器的应用实例72

第二节力学量传感器73

一、弹性敏感元件73

二、应变式力传感器75

四、压电式力传感器与测力仪77

三、压阻式力传感器77

五、压磁式力传感器83

第三节运动量（速度、加速度、振动）传感器85

二、压电式加速度传感器86

一、电动式速度传感器86

三、压阻式加速度传感器87

四、谐振式传感器89

第四节力学量传感器在生产过程监测和航空航天测控中的应用实例92

一、金属加工中切削力的测量92

二、回转轴径向运动误差的测量92

三、陀螺仪93

参考文献93

一、热电动势与温差电动势94

第一节热电动势温度传感器（热94

电偶）94

第三章热学量传感器94

二、热电偶材料、结构、常用种类和选择96

三、热电偶测温电路应用实例99

第二节电阻式温度传感器（热敏100

电阻）100

一、热敏电阻的分类100

二、各种NTC元件的构造与特点100

三、国内外热敏电阻产品及选择101

四、热敏电阻测温电路102

电路103

第三节半导体PN结特性测温传103

感器103

二、热敏集成元件与热敏集成103

一、半导体PN结特性测温原理103

第四节光纤温度传感器105

一、半导体谱带吸收式光纤温度传感器的测温原理（基于波长方式的测温原理）106

二、光纤温度传感器的构造107

三、光纤温度传感器在轴承计测中的应用107

第五节石英温度传感器108

一、测温原理、结构与特点（数字化输出、遥控遥测）108

二、石英温度计的应用电路109

第六节 NQR（核四极矩共振）温度传感器110

二、NQR温度计测量电路110

一、NQR温度计工作原理、特点及应用场合110

第七节热噪声温度计111

一、热噪声测温原理111

二、传感器的测量电路111

第八节热辐射高温计112

一、热辐射高温计工作原理112

二、热辐射传感器的结构与电路112

三、红外辐射高温计的使用113

第九节热流传感器116

一、热流计原理116

二、测量电路117

第十节表面温度传感器118

二、表面波温度传感器118

一、半导体点温计118

第十一节湿度传感器119

一、氯化锂湿度传感器119

二、功能陶瓷湿度传感器119

三、微量水分检测原理与测试120

系统120

四、微波湿度计及其应用120

第十二节热学量传感器在生活与生产过程中的应用122

一、集成温度传感器在粮仓多点温度智能监控系统中的应用122

二、DS1820数字式温度传感器在高速机车轴温监测中的应用123

参考文献125

第四章流体量传感器126

第一节流体量传感器计量原理126

一、概述126

二、流体量传感器将非电量转换成电量的步骤126

三、流体量传感器类型126

第二节流量、流速传感器127

一、流量传感器127

二、流速传感器130

第三节液位传感器131

一、浮力式液位传感器131

二、吹气式液位传感器132

三、电容式液位传感器133

四、压力传感器式液位计134

六、放射线式液位传感器135

七、雷达式液位计135

五、超声波式液位传感器135

第四节粘度传感器136

一、振动式粘度计136

二、旋转式粘度计137

第五节密度传感器137

一、烟雾传感器138

第六节流体成分传感器138

二、液体成分传感器140

三、离子传感器141

四、真空式紫外感光传感器141

第七节气敏传感器142

一、半导体气敏传感器142

二、固定电位电解气敏传感器142

三、气体成分分离与检测传感器142

第八节流体量传感器在过程生产中的应用144

一、燃油舱监测传感器144

二、数据的采集与处理145

三、燃油加装监控界面146

参考文献147

第五章光学量传感器149

一、光的物理性质149

二、外光电效应149

第一节光传感器的基本效应149

三、内光电效应150

四、光热效应151

五、光探测器的特性参数151

第二节基于外光电效应的光探测器152

一、光电阴极的特性152

原理154

二、光电管与光电倍增管的工作154

特性156

三、光电倍增管的主要参数和156

四、光电倍增管的供电和信号输出电路159

五、信号输出的电流－电压转换162

六、光电倍增管的应用164

第三节基于内光电效应的光探测器166

一、光电导探测器166

二、光伏型光电探测器167

第四节光纤传感器170

一、光纤的基本性质170

二、光纤传感器基本原理176

四、几种典型的光纤传感器及其178

应用178

三、光纤传感器的特点178

参考文献193

第六章电量传感器194

第一节电量传感器概述194

第二节霍尔式电量传感器194

一、霍尔式电量传感器基本原理194

二、霍尔直测式电流传感器195

三、霍尔磁平衡式电流传感器196

五、霍尔电量传感器的应用198

四、霍尔电压传感器198

六、真有效值AC/DC转换201

第三节取样电阻式电流传感器206

一、基本转换原理206

二、LM3824电流传感器芯片206

一、基本工作原理211

二、ZMC系列磁阻式电流传感器211

第五节互感式电流传感器214

一、基本工作原理214

电路215

二、三相双向功率／电能测量215

一、概述219

第六节电量隔离传感器／变送器219

二、电流传感器／变送器220

三、电压传感器／变送器223

第七节光纤电量传感器225

参考文献226

一、霍尔元件227

二、半导体霍尔元件227

第一节霍尔效应传感器227

第七章磁学量传感器227

三、霍尔元件的应用228

第二节压磁式（磁弹性）传感器232

一、压磁效应232

二、压磁式传感器结构232

三、磁弹性应变计及其传感器236

四、逆魏德曼效应与幄赛姆效应236

五、巴克豪森效应传感器238

六、压磁式传感器的测量电路239

七、压磁式传感器的特点及应用实例241

一、磁致伸缩效应242

二、磁致伸缩与超磁致伸缩传感器与执行器上的应用242

第三节磁致伸缩与超磁致伸缩传感器与执行器242

第四节磁敏二极管和三极管247

一、磁敏二极管及其应用247

二、磁敏三极管及其应用253

第五节磁阻元件与传感器256

一、长方形元件与曲折元件的结构分类及特性256

二、InSb-NiSb元件258

三、主要应用实例259

四、半导体磁传感器的特点及261

应用261

第七节超导磁敏传感器262

第六节核磁共振（NMR）传感器262

参考文献263

第八章声学量传感器264

第一节概述264

一、基本概念264

二、声学研究的频率范围264

三、术语265

第二节音响传感器266

一、传声器266

二、水听器的原理及结构268

第三节超声波传感器269

一、超声波的特性269

三、录音拾音器269

二、超声波传感器270

三、超声波传感器的应用实例275

第四节声发射（AE）传感器276

一、声发射现象及应用领域276

二、声发射检测的原理277

三、声发射传感器277

四、声发射技术的应用279

第五节声表面波传感器282

一、声表面波原理282

二、声表面波（SAW）传感器检测原理283

三、声表面波（SAW）传感器284

参考文献286

第九章化学量传感器287

第一节化学量传感器的定义与287

分类287

一、化学量传感器的定义287

二、化学量传感器的分类288

第二节电化学传感器288

一、电化学传感器工作原理及离子选择性电极概述288

二、离子选择性电极的基本特性289

三、晶体膜电极291

四、非晶体膜电极292

五、敏化离子选择性电极293

第三节光纤化学传感器294

一、概述294

二、光纤化学传感器的工作原理及分类294

三、光纤化学传感器装置297

四、光纤化学传感器的应用298

第四节质量传感器302

一、质量传感器概述302

二、压电化学传感器的基本原理303

三、压电化学传感器的构造及测量系统304

四、压电化学传感器的应用305

参考文献306

第十章生物传感器307

第一节生物传感器简介307

一、生物传感器的发展趋势307

二、生物传感器的原理309

三、生物传感器的分类313

第二节生物传感器中的换能器314

一、电化学型换能器314

二、光学换能器319

三、压电晶体型声波换能器321

四、热敏电阻型换能器323

一、生物敏感膜与敏感元件324

二、敏感膜的构成材料324

第三节生物敏感膜和敏感元件的制备技术324

三、吸附法326

第四节酶传感器334

一、酶的本质和特性334

二、酶电极传感器336

三、场效应晶体管型酶传感器341

四、光纤型酶传感器342

第五节免疫传感器344

一、免疫反应与免疫识别344

二、免疫传感器的检测模式346

三、电化学免疫传感器348

四、光学免疫传感器351

五、电化学发光免疫传感器352

六、压电晶体免疫传感器354

第六节基因传感器和基因芯片356

一、基因与基因诊断356

二、基因传感器的基本结构和357

类型357

三、电化学DNA传感器358

四、光学DNA生物传感器362

五、压电晶体DNA传感器366

六、基因芯片368

参考文献374

第十一章仿生及机器人传感器376

第一节机器人内部传感器376

一、概述376

二、位移检测器377

三、速度检测器385

四、力觉检测器390

五、温度检测器402

六、平衡觉检测器408

第二节机器人外部传感器414

一、定义和分类414

二、视觉传感器415

三、听觉传感器418

四、触觉传感器419

五、压觉传感器429

六、接近觉传感器433

七、滑觉传感器441

第三节嗅觉传感器446

一、生物嗅觉系统446

二、机器人嗅觉系统446

第四节味觉传感器449

一、SH-SAW味觉传感器449

二、LAPS味觉图像传感器451

一、蔬菜和水果的鲜度检测452

第五节鲜度传感器452

二、鱼和肉的鲜度检测453

参考文献453

第十二章生态环境传感器456

第一节水质监测传感器456

一、概述456

二、溶解氧传感器456

三、生化需氧量（BOD）传感器458

四、水质毒性监测传感器461

五、水中有机物检测传感器464

六、农药传感器467

七、氨氮传感器469

八、光纤传感器471

九、生物传感器471

第二节大气质量与污染监测传感器472

一、概述472

二、一氧化碳传感器472

三、氮氧化物传感器475

四、硫化氢传感器480

五、二氧化硫传感器484

六、其他空气监测传感器485

第三节环境噪声传感器488

一、噪声污染和监测488

二、声级计489

参考文献492

第十三章传感器接口与信号处理493

电路493

第一节传感器的信号分类493

一、对传感器信号分类的意义493

二、传感器信号的分类493

三、分类表的说明493

第二节传感器用基本电路单元499

一、传感器电子电路499

二、传感器电子电路的基本组成和要求500

三、电桥电路500

四、放大器502

五、滤波器511

六、调制、解调电路517

七、A/D、D/A转换电路521

八、非线性补偿电路524

第三节典型传感器电路举例529

一、力敏传感器电路529

二、光敏传感器电路532

三、热敏传感器电路533

四、声敏传感器电路536

五、磁敏传感器电路538

参考文献540