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1 传感器概论1

1.1传感器概述1

1.1.1传感器的定义1

1.1.2传感器的基本定律1

1.1.3传感器的构成2

1.1.4传感器的类型4

1.1.5传感器的功能5

1.1.6传感器的发展趋势6

1.2传感器技术基础8

1.2.1传感器的一般数学模型8

1.2.2传感器的静态特性11

1.2.3传感器的动态特性15

1.2.4改善传感器性能的技术途径21

1.3传感器的合理选用24

1.3.1合理选择传感器的基本原则与方法25

1.3.2传感器的正确使用26

1.3.3无合适传感器时可供选用时的对策（举例）27

1.3.4传感器的标定与校准27

习题与思考题30

2 应变式传感器31

2.1电阻应变片的结构、原理和类型31

2.1.1电阻应变的效应与应变片结构31

2.1.2电阻应变片工作原理31

2.1.2应变片的类型32

2.2金属应变片的主要特性33

2.2.1灵敏系数33

2.2.2横向效应33

2.2.2温度误差及补偿方法34

2.3电阻应变片测量电路36

2.3.1直流电桥工作原理36

2.3.2交流电桥工作原理39

2.4应变式传感器测量电路41

2.4.1电阻应变仪41

2.4.2相敏检波器42

2.5应变式传感器的应用43

2.5.1力传感器（测力与称重）43

2.5.2膜片式压力传感器46

2.5.3应变式加速度传感器47

2.5.4压阻式传感器47

习题与思考题49

3 超声波传感器50

3.1概述50

3.2超声波及其物理性质51

3.2.1超声波的波型及传播速度51

3.2.2超声波的反射和折射52

3.2.3超声波的衰减53

3.3超声波传感器的结构54

3.4超声波传感器的应用54

3.4.1超声波物位传感器54

3.4.2超声波流量传感器55

习题与思考题57

4 电容式传感器58

4.1基本工作原理58

4.2电容式传感器的类型58

4.2.1变极距型电容式传感器58

4.2.2变面积型电容式传感器60

4.2.3变介质型电容式传感器61

4.3测量电路62

4.3.1交流电桥（调幅电路62

4.3.2运算放大器式电路63

4.3.3调频电路63

4.4电容式传感器的应用64

4.4.1位移的测量65

4.4.2电容式压力传感器65

4.4.3电容式条干仪66

习题与思考题69

5 电感式传感器70

5.1自感式电感传感器70

5.1.1工作原理70

5.1.2变气隙式自感传感器的输出特性71

5.1.3变面积式电感传感器72

5.1.4螺管式电感传感器73

5.1.5差动式电感传感器73

5.1.6电感式传感器的测量电路74

5.2互感式电感传感器75

5.2.1变隙式差动变压器76

5.2.2螺管式差动变压器78

5.3电涡流式传感器81

5.3.1工作原理81

5.3.2测量电路83

5.3.3电涡流式传感器的应用84

习题与思考题86

6 压电式传感器87

6.1压电效应及材料87

6.1.1压电效应87

6.1.2压电材料88

6.2压电方程及压电常数90

6.2.1石英晶片的切型及符号90

6.2.2压电方程及压电常数矩阵91

6.3等效电路及测量电路94

6.3.1等效电路94

6.3.2测量电路95

6.4压电式传感器及其应用98

6.4.1应用类型、形式和特点98

6.4.2压电式加速度传感器99

6.4.3压电式力和压力传感器104

习题与思考题107

7 热电式传感器108

7.1热电阻传感器108

7.1.1热电阻108

7.1.2热敏电阻109

7.2热电偶传感器111

7.2.1热电效应及其工作定律111

7.2.2热电偶114

7.3热电式传感器的应用116

7.3.1测量管道流量116

7.3.2热电式继电器116

习题与思考题116

8 磁电式传感器117

8.1磁电感应式传感器（电动式）117

8.1.1工作原理和结构形式117

8.1.2基本特性118

8.1.3测量电路119

8.1.4磁电感应式传感器的应用120

8.2霍尔式传感器121

8.2.1霍尔效应121

8.2.2霍尔元件123

8.2.3霍尔元件的误差及补偿123

8.2.4霍尔元件的结构形式125

8.2.5霍尔元件的应用125

8.2.6霍尔集成传感器126

8.3磁敏电阻传感器128

8.3.1磁敏电阻器128

8.3.2磁敏晶体管131

习题与思考题134

9 光电式传感器135

9.1概述135

9.2光源136

9.2.1对光源的要求136

9.2.2常用光源136

9.3常用光电器件138

9.3.1外光电效应及器件138

9.3.2内光电效应及器件139

9.3.3光电器件的特性141

9.4光敏器件144

9.4.1位置敏感器件（PSD）144

9.4.2集成光敏器件145

9.4.3固态图像传感器145

9.4.4高速光电器件149

9.4.5半导体色敏器件149

9.5光电式传感器151

9.5.1光电式传感器的类型151

9.5.2光电式传感器的应用152

9.6太阳能电池157

9.6.1太阳能电池的概念与工作原理157

9.6.2太阳能电池的应用158

9.6.3太阳能电池产业现状161

9.6.4太阳能电池的类型163

9.6.5太阳能电池（组件）的生产工艺164

习题与思考题166

10 光纤传感器168

10.1概述168

10.2光纤传光原理及其特性168

10.3光纤的特性170

10.3.1光纤的传输损耗170

10.3.2光纤的传输频带特性172

10.3.3光纤的强度173

10.4光强度调制光纤传感器173

10.4.1迅衰场光纤传感器173

10.4.2反射系数光纤传感器174

10.4.3移动光栅光纤传感器174

10.4.4双金属光纤温度传感器175

10.4.5微弯光纤传感器176

10.5光相位调制光纤传感器177

10.5.1工作原理177

10.5.2应用177

10.5.3空气光路干涉仪177

10.5.4光纤干涉传感器179

10.6光频率调制光纤传感器180

习题与思考题181

11 汽车传感器182

11.1概述182

11.1.1汽车传感器的功能182

11.1.2汽车传感器的类型183

11.1.3汽车传感器的性能要求184

11.1.4汽车传感器的未来发展184

11.2汽车温度传感器185

11.2.1汽车温度传感器的性能与类型185

11.2.2热敏电阻式温度传感器的结构与检修187

11.2.3气体温度传感器的结构与检修194

11.2.4热敏铁氧体温度传感器的结构与检修196

11.2.5温度传感器检修实例197

11.3汽车压力传感器205

11.3.1汽车压力传感器的功能和类型205

11.3.2真空开关的结构与检修205

11.3.3油压开关的结构与检修206

11.3.4油压传感器的结构与检修207

11.3.5绝对压力型高压传感器的结构与检修207

11.3.6相对压力型高压传感器的结构与检修208

11.3.7进气支管压力传感器的结构与检修208

11.3.8涡轮增压传感器的结构与检修211

11.3.9制动总泵压力传感器的结构与检修212

11.3.10压力传感器检修实例213

11.4汽车其他传感器214

11.4.1空气流量传感器214

11.4.2气体浓度传感器215

11.4.3转速传感器216

11.4.4位置与角速度传感器216

11.4.5加速度与振动传感器217

习题与思考题217

12 检测电路218

12.1概述218

12.2电压和电流放大电路218

12.2.1信号源及其等效电路218

12.2.2集成运算放大器219

12.2.3比例放大电路219

12.2.4仪用放大器220

12.2.5三运放测量放大器221

12.3电桥及其放大电路225

12.3.1电桥225

12.3.2电桥放大器226

12.4高输入阻抗放大器227

12.4.1自举反馈型高输入阻抗放大器227

12.4.2场效应管高输入阻抗差动放大器及计算230

12.4.3高输入阻抗放大器信号保护232

12.4.4高输入阻抗放大器制作装配工艺233

12.5低噪声放大电路234

12.5.1噪声的基本知识234

12.5.2噪声电路计算236

12.5.3信噪比与噪声系数237

12.5.4晶体三极管的噪声239

12.5.5低噪声电路设计原则243

习题与思考题244

13 传感器的技术处理245

13.1概述245

13.2传感器的匹配技术245

13.2.1高输入阻抗放大器245

13.2.2变压器匹配246

13.2.3电荷放大器246

13.3传感器的非线性校正技术247

13.3.1用硬件电路实现非线性特性的线性化247

13.3.2用软件实现非线性特性线性化250

13.3.3应用范例——利用曲线拟合方法进行磁传感器的非线性处理255

13.4传感器的抗干扰处理方法256

13.4.1供电系统的抗干扰设计256

13.4.2采用滤波技术消除干扰257

13.4.3采用接地技术抑制干扰258

13.4.4信号传输通道的抗干扰设计258

13.4.5从元器件方面消除干扰的措施259

13.5正确选用传感器的原则260

13.5.1与传感器特性有关的因素261

13.5.2根据实际用途选择传感器261

习题与思考题262

参考文献263