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第1章 绪论1

1.1传感器的概念1

1.1.1传感器的基本组成1

1.1.2传感器的定义2

1.2传感器的分类2

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7

1.4传感器的标定12

1.4.1传感器的静态特性标定14

1.4.2传感器的动态标定14

1.5传感器技术现状16

1.5.1发达国家传感器技术水平16

1.5.2我国传感器研究现状17

1.5.3传感器技术发展方向19

1.6重要的传感器信息来源21

习题22

第2章 传感器的功能材料及加工工艺23

2.1传感器使用的材料23

2.1.1导体、半导体和电介质24

2.1.2有机高分子敏感材料26

2.1.3磁性材料27

2.2传感器的加工工艺27

2.2.1结构型传感器的加工工艺28

2.2.2微机械加工工艺29

习题37

第3章 温敏传感器38

3.1基本概念38

3.1.1温标38

3.1.2热力学相关概念38

3.1.3温敏传感器的分类39

3.2热电偶传感器39

3.2.1热电效应39

3.2.2热电偶基本定律41

3.2.3热电偶的结构42

3.2.4热电偶冷端温度误差及其补偿43

3.2.5热电偶实用测量电路46

3.3电阻型温度传感器47

3.3.1热电阻47

3.3.2热敏电阻50

3.3.3陶瓷半导体热敏电阻51

3.3.4半导体热电阻温度传感器55

3.4半导体PN结型温度传感器57

3.4.1温敏二极管58

3.4.2温敏三极管59

3.4.3温敏晶闸管（可控硅）60

习题63

第4章 力敏传感器64

4.1应变式电阻传感器64

4.1.1电阻应变片的种类64

4.1.2金属电阻应变片64

4.1.3半导体应变片69

4.1.4电阻应变片的测量电路70

4.1.5电阻应变式传感器应用75

4.2压电式力传感器78

4.2.1压电效应和压电材料79

4.2.2压电传感器的等效电路与测量线路82

4.2.3压电式传感器的应用举例86

4.2.4压电式传感器的主要性能及其影响因素87

4.3电容式力传感器88

4.3.1电容式传感器的特点88

4.3.2电容式压力传感器89

4.3.3电容式集成压力传感器91

4.4电感式压力传感器92

4.5谐振式压力传感器94

4.5.1工作原理和特性95

4.5.2谐振式压力传感器的特性95

4.5.3谐振式压力传感器的类型97

4.6光纤力学传感器99

4.7压电涂层压力传感器101

4.8力敏Z-元件及触觉传感器102

4.9陶瓷压阻式压力传感器103

习题104

第5章 磁敏传感器105

5.1概述105

5.2霍尔元件106

5.2.1霍尔效应107

5.2.2影响霍尔效应的因素109

5.2.3霍尔元件基本结构109

5.2.4霍尔元件的基本特性110

5.2.5霍尔元件的电磁特性111

5.2.6霍尔元件不等位电势补偿112

5.2.7霍尔元件温度补偿112

5.2.8霍尔集成电路115

5.2.9霍尔式传感器的应用115

5.3半导体磁阻器件117

5.3.1磁阻效应117

5.3.2磁阻元件118

5.3.3磁敏电阻的应用120

5.4结型磁敏器件121

5.4.1磁敏二极管121

5.4.2磁敏三极管125

5.5铁磁性金属薄膜磁阻元件128

5.5.1铁磁体中的磁阻效应129

5.5.2铁磁薄膜磁敏电阻的结构与工作原理129

5.5.3铁磁薄膜磁敏电阻的技术性能及特点130

5.6压磁式传感器130

5.6.1压磁式传成器的基本原理130

5.6.2压磁传感器的主要特性131

5.6.3压磁式传感器的应用举例132

5.7新型磁传感器132

5.7.1 MOS磁敏器件132

5.7.2高分辨率磁性旋转编码器133

5.7.3涡流传感器134

5.7.4韦根德磁敏器件134

5.7.5磁通门传感器135

习题136

第6章 光敏传感器137

6.1概述137

6.1.1光谱137

6.1.2光学传感器的相关计量单位138

6.1.3光源139

6.2光电效应传感器139

6.2.1外光电效应及器件139

6.2.2内光电效应（光电导）及器件144

6.3光生伏特效应器件148

6.3.1光生伏特效应148

6.3.2光电池149

6.4光敏二极管150

6.4.1结构原理150

6.4.2光电二极管应用实例152

6.5光敏晶体管153

6.5.1光敏晶体管和光敏二极管基本特性154

6.5.2光电三极管应用实例155

6.6色敏光电传感器156

6.6.1双结型色彩传感器156

6.6.2非晶态集成色彩传感器157

6.6.3应用实例158

6.7光电耦合器件158

6.7.1光电耦合器158

6.7.2光电开关159

6.8红外热释电光敏器件160

6.8.1红外热释电光敏效应160

6.8.2热释电传感器的结构161

6.8.3热释电红外传感器的应用162

6.9固态图像传感器165

6.9.1 CCD图像传感器165

6.9.2 MOS固态图像传感器168

6.9.3 CCD与CMOS图像传感器的性能比较170

6.10光纤传感器171

6.10.1概述171

6.10.2光纤的结构和传输原理172

6.10.3光纤传感器173

习题177

第7章 声敏传感器178

7.1声波的基本性质178

7.1.1声压及其描述178

7.1.2声功率和声强179

7.1.3声波的反射、折射、透射和吸收180

7.2声敏传感器182

7.2.1电阻变换型声敏传感器182

7.2.2压电声敏传感器183

7.2.3电容式声敏传感器（静电型）184

7.2.4音响传感器184

7.3水声传感器187

7.3.1水声传感器的性能指标187

7.3.2水声传感器用郎之万型换能器189

7.3.3海底地貌仪190

7.3.4多普勒计程仪191

7.3.5相关计程仪191

7.4超声波传感器192

7.4.1超声波及其物理性质192

7.4.2超声波对超声场产生的作用（效应）193

7.4.3超声波传感器194

7.4.4超声波传感器的应用195

7.5声表面波传感器198

7.5.1表面声波的类型199

7.5.2 SAW传感器的结构与工作原理203

7.5.3高分辨率SAW温度传感器204

7.5.4 SAW气体传感器205

7.5.5 SAW压力传感器206

7.5.6声板波传感器207

习题209

第8章 气体传感器210

8.1概述210

8.2气体传感器的主要参数与特性211

8.3半导体气体传感器212

8.3.1电阻型半导体气敏元件212

8.3.2半导体气敏二极管和MOSFET气体传感器224

8.4固态电解质气体传感器228

8.5接触燃烧式气体传感器231

8.5.1检测原理与结构231

8.5.2气敏特性231

8.6新型气体传感器232

8.6.1红外吸收式传感器232

8.6.2热导率变化式气体传感器233

8.6.3气敏半导体材料吸附机理及器件233

8.6.4气-磁传感器233

8.7气体传感器的应用234

8.7.1家用煤气、液化石油气泄漏报警器234

8.7.2自动换气扇234

8.7.3自动抽油烟机235

8.7.4酒精检测报警器236

8.7.5缺氧检测237

习题237

第9章 湿敏传感器238

9.1湿度的基本概念238

9.1.1相对湿度和绝对湿度238

9.1.2露点238

9.2湿度传感器的特性参数239

9.3湿度传感器的分类242

9.4陶瓷式湿度传感器243

9.4.1陶瓷电阻式湿度传感器243

9.4.2陶瓷电容式湿度传感器245

9.5有机物及高分子聚合物湿度传感器245

9.5.1高分子电阻式湿度传感器245

9.5.2高分子电容式湿度传感器248

9.6半导体结型和MOS型湿度传感器250

9.6.1湿敏二极管250

9.6.2湿敏MOS场效应管251

9.7固体电解质界限电流式高温湿度传感器252

9.7.1固体电解质界限电流式湿度传感器的结构与工作原理252

9.7.2固体电解质界限电流式湿度传感器的特性253

9.8溶性电解质湿度传感器254

9.8.1登莫式254

9.8.2浸渍式255

9.8.3光硬化树脂电解质湿敏元件255

习题256

第10章 生物传感器257

10.1生物传感器的基本概念258

10.2生物传感器的特点258

10.3生物反应基本知识258

10.3.1酶反应258

10.3.2微生物反应260

10.3.3免疫学反应261

10.3.4生物传感器膜技术和固定化技术262

10.3.5基本电极266

10.3.6测量方式266

10.4生物传感器的工作原理及类型266

10.4.1酶传感器及其应用267

10.4.2微生物传感器及其应用267

10.4.3免疫传感器及其应用268

10.4.4半导体生物传感器及其应用269

10.4.5组织传感器269

10.4.6细胞传感器271

10.4.7基因芯片272

习题273

第11章 传感器的信号处理和网络化、智能化274

11.1传感器的信号处理274

11.1.1信号变换电路及阻抗匹配器274

11.1.2噪声及其抑制275

11.2传感器的数字化277

11.2.1模拟信号数字变换系统277

11.2.2数据变换系统的抗混滤波277

11.3智能传感器278

11.3.1智能传感器的结构278

11.3.2智能传感器的功能279

11.3.3网络化的智能传感器279

11.4无线传感器网络280

11.4.1无线传感器网络概述280

11.4.2无线传感器网络体系结构284

11.4.3无线传感器网络的关键技术287

习题287

参考文献288