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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