传感器原理与应用

目 录

第1部分 传感器技术基础

第1章 绪论 3

1.1 传感器的基本概念 3

1.2 传感器的作用和地位 4

1.3 传感器技术的发展 5

1.4 本课程的特点和目的 7

思考与设计 8

第2章 传感器技术概述 9

2.1 传感器的组成和分类 9

2.1.1 传感器的一般组成 9

2.1.2 传感器的分类 10

2.1.3 对传感器的基本性能要求 14

2.2 传感器的基本特性 15

2.2.1 传感器的数学模型 15

2.2.2 传感器的静态特性与指标 21

2.2.3 传感器的动态特性与指标 26

2.2.4 传感器的标定和校准 31

2.2.5 传感器的选用原则 34

2.2.6 传感器不失真测量条件 35

2.3 常用信号调理电路 37

2.3.1 测量电桥 38

2.3.2 信号放大电路 42

2.3.3 信号转换电路 50

2.3.4 滤波电路 54

2.3.5 调制解调电路 60

思考与设计 65

第2部分 传统传感器原理与应用

第3章 电参量型传感器 69

3.1 电阻式传感器 69

3.1.1 电位器式传感器 69

3.1.2 电阻应变式传感器 73

3.1.3 热电阻传感器 78

3.1.4 电阻输出型半导体传感器 84

3.2 电感式传感器 92

3.2.1 自感式传感器 92

3.2.2 互感式传感器 97

3.2.3 电涡流传感器 102

3.3 电容式传感器 107

3.3.1 变极距型电容传感器 108

3.3.2 变面积型电容传感器 111

3.3.3 变介质型电容传感器 114

3.3.4 应用中存在的问题和改进措施 116

3.4 电参量型传感器测量电路 118

3.4.1 测量电路功能框图 118

3.4.2 设计示例 119

思考与设计 121

第4章 电量型传感器 125

4.1 电压输出型传感器 125

4.1.1 磁电式传感器 125

4.1.2 压磁式传感器 132

4.1.3 霍尔式传感器 136

4.1.4 热电偶传感器 141

4.2 电荷输出型传感器 148

4.2.1 压电式传感器 148

4.2.2 集成温度传感器AD590 156

4.3 电量型传感器测量电路 158

4.3.1 测量电路功能框图 159

4.3.2 设计示例 159

思考与设计 161

第3部分 现代传感器原理与应用

第5章 光电式传感器 167

5.1 概述 167

5.2 光电式传感器的组成 168

5.2.1 光源 169

5.2.2 光电器件 171

5.3 光电式传感器及其应用 177

5.3.1 模拟式光电传感器 177

5.3.2 脉冲式光电传感器 179

5.4 新型光电器件 182

5.4.1 光位置敏感器件 182

5.4.2 固态图像传感器 182

5.4.3 半导体色敏器件 183

思考与设计 184

第6章 光纤式传感器 187

6.1 概述 187

6.2 光纤波导原理 188

6.2.1 光的全反射原理 188

6.2.2 光纤的结构和传光原理 188

6.2.3 光纤的分类 189

6.2.4 光纤的主要参数 190

6.3 光纤式传感器的组成和

分类 191

6.3.1 光纤式传感器的组成 191

6.3.2 光纤式传感器的分类 191

6.4 光纤式传感器的应用 194

6.5 应用案例 195

6.5.1 光纤振动测量仪 195

6.5.2 光纤温度开关 196

6.5.3 光纤涡流流量计 197

思考与设计 198

第7章 数字式传感器 199

第8章 波与射线式传感器 237

第9章 其他新型传感器 269

思考与设计 292

参考文献 293

本教材吸取了作者多年的教学经验和科研成果，从实用的角度出发，以案例教学思路编排内容。书中理论知识全面，汇集大量典型工程应用案例，涉及理论技术领域广泛。本教材具有理论性、系统性、应用性和创新性四大特色。本教材内容分为三大部分，共9章，详细介绍了传感器技术基础、传统传感器原理与应用、现代传感器原理与应用等内容。编写中注重结合典型工程应用案例分析，加强理论性，兼顾系统性，提升应用性，激发创新性。本教材可作为高等学校机械类专业及相近专业本科生的教材，也可供大专、高职等有关专业选用，还可以作为相关专业高等学校教师及工程技术人员的参考书。

《高等院校机械类专业教材:传感器原理与应用》内容分为三大部分，共9章，详细介绍了传感器技术基础、传统传感器原理与应用、现代传感器原理与应用等内容。编写中注重结合典型工程应用案例分析，加强理论性，兼顾系统性，提升应用性，激发创新性。