传感器原理及应用 -中南大学出版社

传感器原理及应用

【作者】：洪志刚
【出版时间】：2007-08
【字数】：436（千字）
【定价】：￥30（元）
【出版社】：中南大学出版社
【ISBN】：978-7-81105-544-3
【页码】：264（页）
【开本】：16开

本书是按照高职高专电子信息类专业的《传感器原理及应用》课程教学大纲的要求,集作者多年来教学科研之经验,参考国内外有关资料编写而成的。按照先叙述每个大类传感器的定义、分类、工作原理,再分别介绍各种具体传感器的结构、原理、型号、技术参数、应用电路设计等思路来编写。

本书对当前使用较多的几类传感器,如应变式、电感式、电容式、压电式、磁电式、光电式传感器的基本原理,静动态特性,信号调节电路及其应用都作了较为详细的分析,对光纤、气敏、湿敏和智能等新型传感器也作了介绍。

本书内容丰富、全面,结构新颖。具有各种传感器实物彩图,更适合高职高专学生学习需要,避开了过多的公式推导和有关传感器设计制造方面的内容。叙述简明,深入浅出。注重学生自我学习能力的提高和动手能力的提高;并有相关英文资料以及相关产品外观和生产厂家的介绍。

本书可作为高等院校电子信息类专业高职高专教材,也可供相关专业的工程技术人员参考。

第1章传感器概述………………………………………………………………………… (1)
1.1 传感器的定义及分类……………………………………………………………… (1)
1.2 传感器的作用与地位……………………………………………………………… (2)
1.3 传感器技术的发展动向…………………………………………………………… (4)
1.3.1 发现新现象………………………………………………………………… (4)
1.3.2 开发新材料………………………………………………………………… (4)
1.3.3 采用微细加工技术………………………………………………………… (5)
1.3.4 多功能集成传感器的研究………………………………………………… (5)
1.3.5 智能传感器的研究………………………………………………………… (5)
1.3.6 航天传感器的研究………………………………………………………… (5)
1.3.7 仿生传感器的研究………………………………………………………… (5)
1.4 传感器的特性及标定……………………………………………………………… (6)
1.4.1 传感器的静态特性………………………………………………………… (6)
1.4.2 传感器的动态特性………………………………………………………… (8)
1.4.3 传感器的无失真测试条件……………………………………………… (12)
1.4.4 传感器的标定…………………………………………………………… (14)
习题1………………………………………………………………………………………… (14)
第2章电阻应变式传感器………………………………………………………………… (15)
2.1 电阻应变式传感器概述………………………………………………………… (15)
2.2 电阻应变式传感器的工作原理………………………………………………… (15)
2.3 电阻应变片……………………………………………………………………… (16)
2.3.1 材料的应变效应………………………………………………………… (16)
2.3.2 电阻应变片的结构……………………………………………………… (18)
2.3.3 应变片的种类、材料及参数……………………………………………… (18)
2.3.4 应变片的粘贴技术……………………………………………………… (20)
2.3.5 电阻应变片的主要特性………………………………………………… (21)
2.3.6 电阻应变片的信号调节电路…………………………………………… (24)
2.4 电阻应变片式传感器…………………………………………………………… (29)
2.4.1 应变片式传感器………………………………………………………… (29)
2.4.2 压阻式传感器…………………………………………………………… (31)
2.4.3 电阻应变式传感器的温度误差及其补偿……………………………… (40)
2.5 电阻应变片式传感器应用实例………………………………………………… (42)
2.5.1 电阻应变仪……………………………………………………………… (42)
2.5.2 电子衡器………………………………………………………………… (43)
2.5.3 平面膜片式压力传感器………………………………………………… (45)
2.5.4 手提式数字电子秤……………………………………………………… (45)
习题2………………………………………………………………………………………… (46)
第3章电感式传感器……………………………………………………………………… (47)
3.1 概述…………………………………………………………………………… (47)
3.2 变磁阻式传感器………………………………………………………………… (48)
3.2.1 工作原理………………………………………………………………… (48)
3.2.2 输出特性………………………………………………………………… (49)
3.2.3 测量电路………………………………………………………………… (51)
3.2.4 变磁阻式传感器的应用………………………………………………… (52)
3.3 差动变压器式传感器…………………………………………………………… (53)
3.3.1 工作原理………………………………………………………………… (53)
3.3.2 基本特性………………………………………………………………… (55)
3.3.3 差动变压器式传感器测量电路………………………………………… (55)
3.3.4 差动变压器式传感器的应用…………………………………………… (58)
3.4 电涡流式传感器………………………………………………………………… (59)
3.4.1 工作原理………………………………………………………………… (60)
3.4.2 基本特性………………………………………………………………… (61)
3.4.3 电涡流形成范围………………………………………………………… (62)
3.4.4 电涡流式传感器的应用………………………………………………… (63)
习题3………………………………………………………………………………………… (65)
第4章电容式传感器……………………………………………………………………… (66)
4.1 概述…………………………………………………………………………… (66)
4.2 电容式传感器的工作原理和结构……………………………………………… (67)
4.2.1 变极距型电容传感器…………………………………………………… (67)
4.2.2 变面积型电容式传感器………………………………………………… (68)
4.2.3 变介质型电容式传感器………………………………………………… (69)
4.3 电容式传感器的灵敏度及非线性……………………………………………… (71)
4.4 电容式传感器的测量电路……………………………………………………… (73)
4.4.1 调频测量电路…………………………………………………………… (73)
4.4.2 运算放大器式电路……………………………………………………… (74)
4.4.3 二极管双T形交流电路………………………………………………… (74)
4.4.4 脉冲宽度调制电路……………………………………………………… (75)
4.5 电容式传感器的应用…………………………………………………………… (77)
4.5.1 电容式压力传感器……………………………………………………… (77)
4.5.2 电容式加速度传感器…………………………………………………… (77)
4.5.3 差动式电容测厚传感器………………………………………………… (78)
4.5.4 电容式料位传感器……………………………………………………… (78)
习题4………………………………………………………………………………………… (79)
第5章压电式传感器……………………………………………………………………… (80)
5.1 概述…………………………………………………………………………… (80)
5.2 工作原理………………………………………………………………………… (80)
5.2.1 压电效应………………………………………………………………… (80)
5.2.2 压电材料………………………………………………………………… (81)
5.3 压电式传感器调节电路………………………………………………………… (84)
5.3.1 压电式传感器等效电路………………………………………………… (84)
5.3.2 压电式传感器调节电路………………………………………………… (85)
5.4 压电式传感器的应用…………………………………………………………… (87)
5.4.1 压电式测力传感器……………………………………………………… (88)
5.4.2 压电式加速度传感器…………………………………………………… (89)
5.4.3 压电式金属加工切削力测量…………………………………………… (90)
5.4.4 压电点火器的发火元件………………………………………………… (91)
5.4.5 压电式玻璃破碎报警器………………………………………………… (91)
习题5………………………………………………………………………………………… (92)
第6章磁电式传感器……………………………………………………………………… (93)
6.1 概述…………………………………………………………………………… (93)
6.2 磁电感应式传感器……………………………………………………………… (93)
6.2.1 工作原理………………………………………………………………… (93)
6.2.2 磁电感应式传感器基本特性…………………………………………… (95)
6.2.3 磁电感应式传感器的调节电路………………………………………… (96)
6.2.4 磁电感应式传感器的应用……………………………………………… (97)
6.3 霍尔传感器……………………………………………………………………… (98)
6.3.1 霍尔效应及霍尔元件…………………………………………………… (98)
6.3.2 霍尔式传感器的应用…………………………………………………… (103)
习题6 ……………………………………………………………………………………… (105)
第7章热电式传感器…………………………………………………………………… (106)
7.1 概述…………………………………………………………………………… (106)
7.2 热电偶…………………………………………………………………………… (106)
7.2.1 热电偶的基本原理……………………………………………………… (106)
7.2.2 热电偶的类型及结构…………………………………………………… (109)
7.2.3 热电偶的应用…………………………………………………………… (115)
7.3 热电阻…………………………………………………………………………… (119)
7.3.1 金属热电阻……………………………………………………………… (119)
7.3.2 半导体热敏电阻………………………………………………………… (122)
7.3.3 集成温度传感器的应用………………………………………………… (126)
习题7 ……………………………………………………………………………………… (128)
第8章光电式传感器…………………………………………………………………… (130)
8.1 概述…………………………………………………………………………… (130)
8.2 光电器件………………………………………………………………………… (132)
8.2.1 光电管…………………………………………………………………… (132)
8.2.2 光电倍增管……………………………………………………………… (133)
8.2.3 光敏电阻………………………………………………………………… (136)
8.2.4 光敏二极管和光敏晶体管……………………………………………… (138)
8.2.5 光电池…………………………………………………………………… (140)
8.2.6 光电耦合器件…………………………………………………………… (142)
8.2.7 电荷耦合器件…………………………………………………………… (143)
8.2.8 光电传感器的应用……………………………………………………… (147)
8.3 光纤传感器……………………………………………………………………… (150)
8.3.1 概述……………………………………………………………………… (150)
8.3.2 光纤的结构和传输原理………………………………………………… (150)
8.3.3 光纤传感器……………………………………………………………… (153)
8.4 红外传感器……………………………………………………………………… (154)
8.4.1 红外辐射………………………………………………………………… (154)
8.4.2 红外探测器……………………………………………………………… (155)
8.4.3 红外传感器的应用……………………………………………………… (156)
8.5 色敏光电传感器………………………………………………………………… (158)
8.5.1 色敏光电传感器的基本原理…………………………………………… (158)
8.5.2 色敏光电传感的基本特征……………………………………………… (159)
习题8 ……………………………………………………………………………………… (160)
附录………………………………………………………………………………………… (161)
第9章气敏、湿敏传感器………………………………………………………………… (165)
9.1 气敏传感器……………………………………………………………………… (165)
9.1.1 半导体气敏传感器……………………………………………………… (165)
9.1.2 红外吸收式气敏传感器………………………………………………… (175)
9.1.3 接触燃烧式气敏传感器………………………………………………… (177)
9.1.4 湿式气敏传感器………………………………………………………… (178)
9.1.5 气敏传感器的应用……………………………………………………… (179)
9.2 湿敏传感器……………………………………………………………………… (181)
9.2.1 氯化锂湿敏电阻………………………………………………………… (182)
9.2.2 半导体陶瓷湿敏电阻…………………………………………………… (182)
习题9 ……………………………………………………………………………………… (185)
第10章超声波传感器…………………………………………………………………… (186)
10.1 超声波及其物理性质………………………………………………………… (186)
10.1.1 声波、超声波及应用…………………………………………………… (186)
10.1.2 超声波的声速、波长、指向性和分类………………………………… (186)
10.1.3 超声波的传播特性…………………………………………………… (188)
10.2 超声波换能器及耦合技术…………………………………………………… (189)
10.2.1 超声波换能器………………………………………………………… (189)
10.2.2 超声波的发生………………………………………………………… (190)
10.2.3 超声波的接收………………………………………………………… (191)
10.3 超声波传感器的应用………………………………………………………… (192)
10.3.1 超声波探伤…………………………………………………………… (192)
10.3.2 超声波测液位………………………………………………………… (194)
10.3.3 超声波测厚度………………………………………………………… (196)
10.3.4 超声波测物位………………………………………………………… (197)
10.3.5 超声波测流量………………………………………………………… (197)
习题10 ……………………………………………………………………………………… (204)
第11章核辐射传感器…………………………………………………………………… (205)
11.1 概述………………………………………………………………………… (205)
11.2 核辐射及其性质……………………………………………………………… (205)
11.2.1 α射线…………………………………………………………………… (205)
11.2.2 β射线…………………………………………………………………… (206)
11.2.3 γ射线…………………………………………………………………… (206)
11.3 核辐射探测器………………………………………………………………… (207)
11.3.1 电离室………………………………………………………………… (207)
11.3.2 正比计数管…………………………………………………………… (208)
11.3.3 盖革———弥勒计数管………………………………………………… (208)
11.3.4 闪烁计数器…………………………………………………………… (209)
11.3.5 半导体探测器………………………………………………………… (211)
11.4 核辐射传感器的应用………………………………………………………… (211)
11.4.1 核辐射厚度计………………………………………………………… (211)
11.4.2 辐射式物位计………………………………………………………… (212)
11.4.3 X荧光材料成分分析仪……………………………………………… (213)
习题11 ……………………………………………………………………………………… (213)
第12章数字式传感器…………………………………………………………………… (214)
12.1 概述………………………………………………………………………… (214)
12.2 码盘式传感器………………………………………………………………… (214)
12.2.1 接触式编码器………………………………………………………… (215)
12.2.2 光电式编码器………………………………………………………… (216)
12.2.3 电磁式编码器………………………………………………………… (218)
12.3 光栅式传感器………………………………………………………………… (219)
12.3.1 光栅的结构…………………………………………………………… (219)
12.3.2 光栅的工作原理……………………………………………………… (219)
12.3.3 光栅传感器的测量原理……………………………………………… (220)
12.4 磁栅式传感器………………………………………………………………… (222)
12.4.1 磁栅的结构…………………………………………………………… (222)
12.4.2 磁栅传感器的工作原理……………………………………………… (223)
12.4.3 磁栅传感器的测量原理……………………………………………… (223)
12.5 感应同步器…………………………………………………………………… (225)
12.5.1 感应同步器的结构和类型…………………………………………… (225)
12.5.2 感应同步器的工作原理……………………………………………… (226)
12.6 频率式传感器………………………………………………………………… (227)
12.6.1 频率式传感器的工作原理…………………………………………… (227)
12.6.2 频率式传感器的测量原理…………………………………………… (229)
12.7 数字式传感器的应用………………………………………………………… (230)
12.7.1 光电增量编码器在电脑绣花机中的应用…………………………… (230)
12.7.2 频率传感器在测温上的应用………………………………………… (231)
习题12 ……………………………………………………………………………………… (232)
第13章其他传感器……………………………………………………………………… (233)
13.1 微波传感器…………………………………………………………………… (233)
13.1.1 微波传感器及其分类………………………………………………… (233)
13.1.2 微波传感器的组成…………………………………………………… (233)
13.1.3 微波传感器的应用…………………………………………………… (235)
13.2 超导传感器…………………………………………………………………… (239)
13.2.1 超导光传感器………………………………………………………… (239)
13.2.2 超导微波传感器……………………………………………………… (240)
13.2.3 超导磁场传感器……………………………………………………… (240)
13.3 生物传感器…………………………………………………………………… (241)
13.3.1 生物传感器的基本知识……………………………………………… (241)
13.3.2 酶传感器……………………………………………………………… (242)
13.3.3 微生物传感器………………………………………………………… (244)
13.3.4 免疫传感器…………………………………………………………… (246)
13.3.5 生物组织传感器……………………………………………………… (249)
13.3.6 半导体生物传感器…………………………………………………… (249)
13.4 机器人传感器………………………………………………………………… (251)
13.4.1 机器人传感器及其类型……………………………………………… (251)
13.4.2 触觉传感器…………………………………………………………… (252)
13.4.3 接近觉传感器………………………………………………………… (259)
13.4.4 视觉传感器…………………………………………………………… (261)
13.4.5 听觉、嗅觉、味觉及其他传感器……………………………………… (262)
习题13 ……………………………………………………………………………………… (263)

传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学和材料科学等众多学科相互交叉的综合性和高新技术密集型前沿技术之一,是现代新技术革命和信息社会的重要基础,是自动检测和自动控制技术不可缺少的重要组成部分。目前,传感器技术已成为我国国民经济不可或缺的支柱产业的一部分。传感器在工业部门的应用普及率已被国际社会作为衡量一个国家智能化、数字化、网络化的重要标志。

本书可作为高等院校电子信息类专业高职高专教材,也可供相关专业的工程技术人员参考。

本书由中山职业技术学院洪志刚副教授主编,湖南商务职院黄会雄老师主审,写作分工如下:洪志刚编写了第1、8章,太原工业学院杜维玲老师编写了第13章;湖南科技职院成治平副教授编写了第6章,刘奕老师编写了第11章,高见芳老师编写了第12章,湖南铁路职业技术学院熊小清老师编写了第2、10章,运城学院周玲老师编写了第3章,湖南信息技术职业学院吴再华老师编写了第4章,湖南化工职业技术学院周哲民老师编写了第5、7章,衡阳财经职业技术学院高俊祥老师编写了第9章。

限于作者的水平,书中疏漏不妥之处在所难免,敬请广大读者批评指正。

作者
2007年6月于长沙