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第1章 引言1

1.1 微电子与微传感器1

1.1.1 微电子与微器件1

1.1.2 微传感器4

1.1.3 微机电系统5

1.1.4 微器件的相关理论与技术7

1.2 微传感器与测量系统10

1.2.1 测量系统10

1.2.2 微传感器的分类12

1.2.3 微传感器系统14

1.3 本书内容的学习20

1.3.1 专业文献的查找20

1.3.2 专业文献的阅读22

1.3.3 数据的总结与表达25

推荐阅读29

练习与思考29

第2章 微传感器与信号31

2.1 微传感器的理想特性及实用中的局限性31

2.1.1 微传感器的误差31

2.1.2 微传感器的静态特性33

2.1.3 微传感器的动态特性38

2.2 微传感器的标定41

2.2.1 微传感器标定的基本概念41

2.2.2 精度、精密度、误差、不确定度42

2.2.3 微传感器的标定与数据处理44

2.2.4 微传感器标定实验的设计46

2.3 微传感器信号的数据获取47

2.3.1 微传感器的信号调理48

2.3.2 接口与数域49

2.3.3 电阻的检测50

2.3.4 电容的检测56

推荐阅读64

练习与思考64

第3章 微传感器的常用材料及加工工艺66

3.1 材料的基本知识66

3.1.1 材料的基本物理特性66

3.1.2 导体、半导体和电介质材料68

3.1.3 MEMS常用材料71

3.2 微传感器的常用材料73

3.2.1 半导体敏感材料73

3.2.2 敏感陶瓷材料74

3.2.3 高分子敏感材料80

3.2.4 磁性材料86

3.2.5 微传感器的封装88

3.3 常用的微加工技术90

3.3.1 硅的刻蚀技术90

3.3.2 表面膜的加工工艺94

3.3.3 硅的平面微加工工艺101

3.3.4 三维结构的微加工工艺102

推荐阅读105

练习与思考105

第4章 热学量微传感器106

4.1 基本知识及定义106

4.1.1 基本的热学量106

4.1.2 温度及其标定108

4.1.3 热学量微传感器的分类111

4.2 热电偶112

4.2.1 热电效应112

4.2.2 热电偶的材料及其制作113

4.3 热电阻117

4.3.1 金属热电阻118

4.3.2 半导体热敏电阻119

4.4 热敏二极管和热敏三极管121

4.4.1 热敏二极管122

4.4.2 热敏三极管123

4.5 其他形式的热学量传感器124

4.5.1 石英体声波温度传感器124

4.5.2 声表面波温度传感器127

4.5.3 光纤温度传感器129

推荐阅读131

练习与思考132

第5章 辐射量微传感器133

5.1 辐射量微传感器的基本概念与定义133

5.1.1 核辐射与电磁辐射133

5.1.2 辐射的计量参数134

5.1.3 辐射量微传感器的分类137

5.2 核辐射微传感器137

5.2.1 核辐射的类型及其计量138

5.2.2 闪烁探测器140

5.2.3 固态探测器142

5.3 紫外光、可见光与近红外光微传感器144

5.3.1 电导型光敏微传感器144

5.3.2 光电型光敏微传感器148

5.4 红外辐射微传感器154

5.4.1 红外辐射的基本知识154

5.4.2 红外光敏微传感器155

5.4.3 红外热敏微传感器158

5.4.4 MEMS红外传感器的应用161

5.5 微波微传感器162

推荐阅读162

练习与思考162

第6章 机械量微传感器164

6.1 机械量的测量164

6.1.1 常见机械量及机械量微传感器164

6.1.2 微机械元件166

6.1.3 微机械谐振器170

6.1.4 谐振式微传感器176

6.2 压力微传感器180

6.2.1 压力测量的基本概念181

6.2.2 压阻式压力微传感器182

6.2.3 电容式压力微传感器187

6.2.4 硅谐振式压力微传感器191

6.3 加速度微传感器194

6.3.1 加速度微传感器的基本概念194

6.3.2 压阻式加速度微传感器197

6.3.3 电容式加速度微传感器200

6.3.4 谐振式加速度微传感器204

6.4 流量微传感器208

6.4.1 机械式流量微传感器209

6.4.2 热式流量微传感器210

推荐阅读211

练习与思考211

第7章 磁微传感器213

7.1 磁微传感器的基本知识213

7.1.1 磁场的描述213

7.1.2 微传感器中的磁效应214

7.2 霍尔传感器216

7.2.1 霍尔效应216

7.2.2 基于霍尔效应的微传感器217

7.2.3 霍尔传感器的检测电路220

7.3 磁阻效应与磁敏电阻223

7.3.1 磁阻效应223

7.3.2 各向异性磁敏电阻224

7.3.3 巨磁阻微传感器226

7.4 磁敏二极管及磁敏三极管228

7.5 磁微传感器的典型应用230

推荐阅读236

练习与思考236

第8章 化学量微传感器常用技术238

8.1 电化学检测技术238

8.1.1 电极电位与电极过程238

8.1.2 电化学分析方法247

8.1.3 离子选择电极253

8.2 石英晶体微天平259

8.2.1 石英晶体谐振器259

8.2.2 石英晶体谐振器对表面负载的敏感特性262

8.2.3 石英晶体微天平在化学量检测方面的应用264

8.3 表面等离子体谐振检测技术268

8.4 主元分析方法272

8.4.1 多元数据分析中的特征提取272

8.4.2 主元分析原理274

8.4.3 主元分析实例276

推荐阅读279

练习与思考280

第9章 化学量微传感器283

9.1 化学量微传感器的基本概念283

9.1.1 化学量微传感器的基本原理283

9.1.2 化学量微传感器的分类285

9.1.3 MEMS化学量传感器287

9.2 气体微传感器289

9.2.1 气体的检测与气体微传感器289

9.2.2 电化学气体微传感器293

9.2.3 半导体气体微传感器295

9.2.4 湿度敏感元件299

9.2.5 基于MEMS技术的气体微传感器303

9.3 生物微传感器305

9.3.1 生物微传感器概述305

9.3.2 生物微传感器的特性308

9.3.3 分子识别与生物探针311

9.3.4 生物探针的固定315

9.3.5 电化学生物微传感器319

9.3.6 热量型生物微传感器323

9.3.7 声表面波生物微传感器325

9.3.8 悬臂梁式生物微传感器328

9.3.9 基于MOSFET器件的生物微传感器331

推荐阅读334

练习与思考335

第10章 微传感器的数据获取336

10.1 准数字传感器336

10.1.1 传感器输出信号的类型及其离散化337

10.1.2 准数字传感器中的参数转换339

10.1.3 几种准数字微传感器340

10.2 时间调制信号的数字编码转换344

10.2.1 频率测量法344

10.2.2 周期测量法347

10.2.3 混合测量方法348

10.2.4 基于傅里叶变换的频率-编码转换350

10.2.5 相位-编码转换352

10.3 微传感器系统的数据获取技术353

10.3.1 数据获取系统的基本概念353

10.3.2 灵巧传感器的结构及数据获取355

10.3.3 多通道数据获取系统的主要误差357

10.4 微传感器数据获取系统的软硬件协同设计358

10.4.1 数据获取系统的构成及虚拟仪器358

10.4.2 数据获取系统的软硬件协同设计361

推荐阅读365

练习与思考365

参考文献367