现代传感技术

前言

绪论

第1章光波干涉传感技术

1.1光波传感技术基本知识

1.1.1光的电磁场理论

1.1.2光波的合成与干涉

1.2激光光束

1.2.1激光器基本结构与模式

1.2.2激光光束的特性

1.2.3高斯光束

1.3干涉传感技术与应用实例

1.3.1外差干涉计量

1.3.2准外差干涉计量

1.3.3激光干涉测量应用实例

习题与复习思考题

第2章光电传感技术

2.1电磁波谱

2.2辐射源特性及其度量

2.3光电效应

2.3.1光电导效应

2.3.2光生伏特效应

2.3.3光电发射效应

2.4光电探测传感器件

2.4.1光电探测传感器件的基本特性参数

2.4.2描述噪声的基本参数

2.4.3半导体光电探测传感器件

2.4.4光电探测传感器件主要特性比较与选用原则

2.5光电位置传感器

2.6光电传感技术应用

2.6.1光电传感技术的应用类型

2.6.2光电传感技术应用实例

习题与复习思考题

第3章图像传感技术

3.1CCD图像传感器

3.1.1CCD的M0s结构及存储电荷原理

3.1.2CCD图像传感器基本特征参数

3.1.3CCD摄像器件

3.2CMOS图像传感器

3.2.1cMOS传感器结构与工作原理

3.2.2cM0s图像传感器的性能指标

3.2.3典型cMOS图像传感器

3.3CCD与CMOs传感器的比较

3.4图像测量技术

3.4.1ccD图像测量系统结构与测量原理

3.4.2ccD视频信号处理与数据采集系统

习题与复习思考题

第4章计量光栅传感技术

4.1计量光栅结构的基本特点与种类

4.2光栅测量的基本原理与莫尔条纹的基本特性

4.2.1莫尔条纹的形成

4.2.2莫尔条纹测量原理与基本特性

4.3常见的光栅光学系统

4.3.1光强调制型光学系统

4.3.2相位调制型光学系统

4.4莫尔条纹信号处理方法

4.4.1信号采集与运动方向辨别

4.4.2信号处理差分放大器

4.5高倍细分技术

4.5.1细分技术种类

4.5.2电子细分技术

4.5.3微控制器细分技术

4.6计量光栅传感技术应用实例

4.6.1虚拟光栅Moire形貌测试系统

4.6.2光栅闭环数控机床位置检测装置

习题与复习思考题

第5章光纤传感技术

5.1光纤的基础知识

5.1.1光纤波导的原理

5.1.2光纤的分类

5.1.3光纤的特性

5.2强度调制型光纤传感器

5.2.1非功能型光强调制

5.2.2功能型光强调制

5.3相位调制型光纤传感器

5.3.1晶体的电光效应

5.3.2晶体的弹(声)光效应

5.3.3晶体的热光效应

5.3.4晶体的磁光效应

5.3.5相位调制型光纤传感器

5.4波长调制型光纤传感器

5.4.1光纤光栅调制原理

5.4.2光纤光栅的分类

5.4.3布拉格光纤光栅

5.4.4长周期光纤光栅

5.4.5LPFG传感器

5.5偏振调制型光纤传感器

5.5.1基于旋光效应的偏振调制

5.5.2基于磁光效应的偏振调制

5.5.3基于普克尔效应的偏振调制

5.5.4基于克尔效应的偏振调制

5.5.5基于光弹效应的偏振调制

5.6频率调制型光纤传感器

5.6.1光学多普勒概念

5.6.2光纤多普勒系统

5.7光子晶体光纤传感器

5.7.1光子晶体

5.7.2光子晶体光纤的结构与制备

5.7.3光子晶体光纤的特性

5.7.4光子晶体光纤传感器

5.8分布式光纤传感器

5.8.1非本征式光纤传感器

5.8.2分布式光纤传感器

习题与复习思考题

第6章基于MEMS的微传感技术

6.1用于微传感器的MEMS器件制作技术

6.1.1超精密加工及特种加工

6.1.2表面微加工技术

6.1.3体微加工技术

6.1.4uGA技术

6.2力学微传感器

6.2.1微压力传感器

6.2.2微加速度计

6.2.3微陀螺仪

6.3光学微传感器

6.3.1微红外线传感器

6.3.2微光开关

6.3.3微光机电系统型光开关

6.4微流量传感器

习题与复习思考题

第7章化学和生物医学传感器

7.1化学传感器

7.1.1化学传感器的结构与分类

7.1.2气体传感器

7.1.3湿度传感器

7.2生物传感器

7.2.1生物传感器的工作原理

7.2.2酶传感器

7.2.3微生物传感器

7.2.4免疫传感器

7.2.5生物传感器的发展趋势

7.3生物芯片

7.3.1生物芯片概述

7.3.2生物芯片的分类

7.3.3生物芯片的应用

7.4化学与生物医学传感器的应用嗅觉传感器

7.4.1嗅觉器官基本结构与嗅觉识别气味机理

7.4.2嗅觉传感器的基本组成

7.4.3嗅觉传感器的发展趋势

习题与复习思考题

第8章多传感器融合与数据融合技术

8.1多传感器融合系统

8.1.1多传感器融合基本概念

8.1.2多传感器融合技术

8.2多传感器数据融合技术概述

8.2.1多传感器数据融合

8.2.2多传感器数据融合的特点

8.3多传感器数据融合系统

8.3.1多传感器数据融合处理模型

8.3.2多传感器数据融合层次

8.4多传感器数据融合的系统结构形式

8.5多传感器数据融合的理论方法

8.5.1随机类方法

8.5.2人工智能类方法

8.6多传感器数据融合技术应用实例

8.6.1多传感器数据融合技术在图像融合中的应用

8.6.2多传感器数据融合在线检测系统中的应用

习题与复习思考题

参考文献

　　传感技术是现代信息技术的关键技术之一，现代传感技术的应用极其广泛，对于光机电一体化、控制、测试、计量等领域，传感器都是必不可少的获取信息的关键部件。本书的主要特点是：按现代传感技术类别分章，内容新颖、信息量大、结构合理，涉及多学科领域，本书充分反映了现代传感技术的新发展和新成果。本书可作为仪器科学与技术、机械工程、信息工程、电子科学与技术、自动控制等学科或专业的本科生、研究生教材，也可供相关领域的工程技术和研究人员以及其他相近专业的师生参考。　　本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本书系统地阐述了各种现代传感技术的基本理论和相应的主要现代传感器件工作原理、结构、特性以及具体应用实例。全书共分8章：第1章介绍光波干涉传感技术；第2章介绍光电传感技术；第3章介绍图像传感技术；第4章介绍计量光栅传感技术；第5章介绍光纤传感技术；第6章介绍基于MEMS的传感技术；第7章介绍化学和生物医学传感器；第8章介绍多传感器融合与数据融合技术。上述的现代传感技术已广泛应用于工业、农业、商业、国防、科研、文教、医疗、卫生和家庭生活等各个领域。　　本书取材新颖、内容丰富、结构合理，反映了现代传感技术领域的新发展和新成果。为了帮助读者掌握各章内容，本书设有一定数量的习题与复习思考题。　　本书可作为仪器科学与技术、机械工程、信息工程、电子科学与技术、自动控制等学科或专业的本科生、研究生教材，也可供相关领域的丁程技术和研究人员以及其他相近专业的师生参考。