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第1章 微传感器概论1

1.1 微传感器优特点1

1.1.1 微尺寸1

1.1.2 微结构1

1.1.3 分布场测量1

1.1.4 节省空间和能源2

1.1.5 动态测量2

1.1.6 集成化2

1.1.7 阵列化3

1.1.8 分布式单元和智能结构3

1.1.9 智能化4

1.2 微传感器弱信号检测技术4

1.3 微传感器分类5

1.4 现状与未来5

1.5 本书讨论内容6

思考题6

第2章 微传感器与材料7

2.1 概述7

2.2 硅及其化合物材料8

2.2.1 单晶硅8

2.2.2 多晶硅10

2.2.3 硅-蓝宝石14

2.2.4 碳化硅15

2.2.5 氧化硅和氮化硅16

2.3 化合物半导体材料16

2.4 光导纤维17

2.5 熔凝石英18

2.6 金刚石材料18

2.7 压电材料19

2.7.1 压电效应（电致伸缩效应）19

2.7.2 压电石英晶体19

2.7.3 压电陶瓷21

2.7.4 聚偏二氟乙烯薄膜22

2.7.5 ZnO压电薄膜24

2.7.6 压电自感知驱动器25

2.8 磁致伸缩材料26

2.9 形状记忆合金27

2.10 膨胀合金28

2.10.1 铁镍低膨胀系数合金（4J36）28

2.10.2 铁、镍、钴玻璃封接合金（4J29）28

2.10.3 铁、镍、钴瓷封合金（4J33）28

2.11 几种通用金属材料29

2.12 超导体29

2.13 纳米相材料30

2.14 结论31

思考题31

第3章 微机械制造技术32

3.1 概述32

3.2 硅微机械加工技术32

3.2.1 表面微加工技术33

3.2.2 体型微加工技术44

3.3 LIGA技术和SLIGA技术56

3.3.1 LIGA技术56

3.3.2 SLIGA技术57

3.4 固相键合技术58

3.4.1 技术要求58

3.4.2 键合方法62

3.5 特种加工技术68

3.5.1 激光加工技术68

3.5.2 电子束加工技术69

思考题69

第4章 硅压阻式微传感器70

4.1 概述70

4.2 硅压阻式压力微传感器71

4.2.1 基本原理71

4.2.2 方形（或矩形）硅膜片的模拟计算72

4.2.3 硅的压阻系数78

4.2.4 压敏电阻电桥特性的零位温漂79

4.2.5 压敏电阻电桥的温度误差补偿80

4.2.6 硅压阻式压力微传感器的制造81

4.3 硅压阻式加速度微传感器83

4.3.1 概述83

4.3.2 静态性能模拟84

4.3.3 动态性能模拟91

4.3.4 硅压阻式加速度微传感器95

思考题96

第5章 硅电容式微传感器97

5.1 概述97

5.2 硅电容式集成压力传感器97

5.3 微弱电容信号的检测电路99

5.3.1 MOS开关-电容网络99

5.3.2 硅电容式集成压力传感器的接口电路100

5.4 接触式硅电容压力微传感器106

5.5 硅电容式加速度微传感器107

思考题112

第6章 硅谐振式微传感器113

6.1 概述113

6.2 谐振式微传感器的物理机理114

6.2.1 工作原理114

6.2.2 品质因数115

6.2.3 谐振梁的微分方程118

6.3 激励和检测机制120

6.3.1 静电激励与电容检测120

6.3.2 电热激励与压敏电阻检测122

6.3.3 光热激励与光纤检测122

6.3.4 电磁激励与检测123

6.3.5 压电激励与检测123

6.4 硅谐振式微传感器125

6.4.1 硅谐振梁式压力微传感器125

6.4.2 硅谐振式加速度微传感器131

6.4.3 硅谐振式角速率微传感器135

思考题144

第7章 纳米微传感器145

7.1 概述145

7.2 电子隧道传感器工作原理145

7.3 隧道加速度传感器147

7.3.1 结构和制造147

7.3.2 反馈控制电路149

7.3.3 噪声源分析149

7.3.4 隧道加速度计的特性测试150

7.3.5 隧道加速度计的性能验证152

7.4 原子力纳米结构传感器检测原理153

7.4.1 概述153

7.4.2 工作原理和结构154

7.4.3 实验测试155

7.5 碳纳米管质量传感器157

7.5.1 概述157

7.5.2 谐振式碳纳米管质量传感器158

思考题160

第8章 光电式微传感器161

8.1 概述161

8.2 基本原理162

8.2.1 物理原理基础162

8.2.2 半导体光源163

8.2.3 半导体光电检测器165

8.2.4 光电导探测器167

8.3 光电传感器性能参数168

8.3.1 灵敏度（响应型，响应率）168

8.3.2 检测限168

8.3.3 光谱灵敏度特性169

8.3.4 时间响应特性170

8.3.5 内部阻抗170

8.3.6 信噪比与动态范围171

8.3.7 暗电流171

8.3.8 分辨率171

8.4 CCD成像传感器172

8.4.1 概述172

8.4.2 CCD基本结构与MOS电容器173

8.4.3 CCD成像传感器举例178

8.4.4 微光CCD成像传感器181

8.5 红外传感器182

8.5.1 概述182

8.5.2 光导型红外探测器183

8.5.3 光电（伏）红外探测器185

8.5.4 红外焦平面阵列探测器185

8.6 光纤传感器188

8.6.1 光纤的分类和数值孔径188

8.6.2 光纤的波导传播190

8.6.3 光纤耦合器192

8.6.4 光纤传感器的基本类型193

8.6.5 光纤传感器举例193

思考题196

第9章 智能化微传感器198

9.1 概述198

9.2 现场总线式智能传感器199

9.2.1 组成199

9.2.2 基本传感器201

9.2.3 软件技术202

9.3 应用举例203

9.4 网络式智能微型无线传感器211

9.4.1 组成211

9.4.2 智能“微尘”自组网212

9.4.3 微型操作系统214

思考题215

参考文献216