传感器及其应用手册

　　本手册从实际应用的角度出发，将传统传感器技术与当前新型传感器研究成果有机结合，全面、系统地介绍了力学量、热学量、流体量、光学量、电学量、磁学量、声学量、化学量、生物与医学、仿生与机器人以及生态环境等传感器的基础理论与应用知识，是一本工程、科学技术领域中不可缺少的实用工具书。 本手册取材广泛，内容新颖，实用性强，适合于从事机电工程、信息工程、自动控制、测控技术计算机应用、生态环境、生物医学方面的传感器研制及传感器研发及应用的工程技术人员阅读，并可供有关专业的高等院校师生参考。

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第一章 传感器技术基础
第一节 传感器的概念与定义
一. 传感器的概念
二. 传感器的定义
第二节 传感器在当今社会中的地位与作用
第三节 传感器分类
第四节 传感器的构成
一. 传感器的基本组成
二. 传感器的构成方法
三. 传感器的安装形式
四. 传感器信号选择的方式
第五节 传感器的物理基础与物质效应及模型
一. 传感器的物理基础
二. 传感器的物质效应及其模型
第六节 传感器的性能及其评价方法
一. 传感器数学模型的一般式
二. 传感器的静态特性及其评价
三. 传感器的动态特性及其评价
四. 传感器的标定
第七节 传感器技术的现状与发展趋势
一. 支持现代文明的传感器技术
二. 国内外传感器市场现状与预测
三. 国内外传感器的发展趋势
第八节 传感器的选择程式与应用守则
一. 传感器的选择程式与方法
二. 传感器应用的守则及注意事项
参考文献
第二章 力学量传感器
第一节 几何量传感器
一. 电阻应变式位移传感器的原理及应用
二. 电感式位移传感器
三. 电容式精密位移传感器
四. 电涡流式传感器
五. 光电式位移. 位置传感器
六. 几何量数字式传感器
七. 几何量传感器的应用实例
第二节 力学量传感器
一. 弹性敏感元件
二. 应变式力传感器
三. 压阻式力传感器
四. 压电式力传感器与测力仪
五. 压磁式力传感器
第三节 运动量 速度. 加速度. 振动 传感器
一. 电动式速度传感器
二. 压电式加速度传感器
三. 压阻式加速度传感器
四. 谐振式传感器
第四节 力学量传感器在生产过程监测和
航空航天测控中的应用实例
一. 金属加工中切削力的测量
二. 回转轴径向运动误差的测量
三. 陀螺仪
参考文献
第三章 热学量传感器
第一节 热电动势温度传感器 热电偶
一. 热电动势与温差电动势
二. 热电偶材料. 结构. 常用种类和选择
三. 热电偶测温电路应用实例
第二节 电阻式温度传感器 热敏电阻
一. 热敏电阻的分类
二. 各种NTC元件的构造与特点
三. 国内外热敏电阻产品及选择
四. 热敏电阻测温电路
第三节 半导体PN结特性测温传感器
一. 半导体PN结特性测温原理
二. 热敏集成元件与热敏集成电路
第四节 光纤温度传感器
一. 半导体谱带吸收式光纤温度传感器的测温原理 基于波长方式的测温原理
二. 光纤温度传感器的构造
三. 光纤温度传感器在轴承计测中的应用
第五节 石英温度传感器
一. 测温原理. 结构与特点 数字化输出. 遥控遥测
二. 石英温度计的应用电路
第六节 NQR 核四极矩共振 温度传感器
一. NQR温度计工作原理. 特点及应用场合
二. NQR温度计测量电路
第七节 热噪声温度计
一. 热噪声测温原理
二. 传感器的测量电路
第八节 热辐射高温计
一. 热辐射高温计工作原理
二. 热辐射传感器的结构与电路
三. 红外辐射高温计的使用
第九节 热流传感器
一. 热流计原理
二. 测量电路
第十节 表面温度传感器
一. 半导体点温计
二. 表面波温度传感器
第十一节 湿度传感器
一. 氯化锂湿度传感器
二. 功能陶瓷湿度传感器
三. 微量水分检测原理与测试系统
四. 微波湿度计及其应用
第十二节 热学量传感器在生活与生产过程中的应用
一. 集成温度传感器在粮仓多点温度智能监控系统中的应用
二. DS1820数字式温度传感器在高速机车轴温监测中的应用
参考文献
第四章 流体量传感器
第一节 流体量传感器计量原理
一. 概述
二. 流体量传感器将非电量转换成电
量的步骤
三. 流体量传感器类型
第二节 流量. 流速传感器
一. 流量传感器
二. 流速传感器
第三节 液位传感器
一. 浮力式液位传感器
二. 吹气式液位传感器
三. 电容式液位传感器
四. 压力传感器式液位计
五. 超声波式液位传感器
六. 放射线式液位传感器
七. 雷达式液位计
第四节 粘度传感器
一. 振动式粘度计
二. 旋转式粘度计
第五节 密度传感器
第六节 流体成分传感器
一. 烟雾传感器
二. 液体成分传感器
三. 离子传感器
四. 真空式紫外感光传感器
第七节 气敏传感器
一. 半导体气敏传感器
二. 固定电位电解气敏传感器
三. 气体成分分离与检测传感器
第八节 流体量传感器在过程生产中的应用
一. 燃油舱监测传感器
二. 数据的采集与处理
三. 燃油加装监控界面
参考文献
第五章 光学量传感器
第一节 光传感器的基本效应
一. 光的物理性质
二. 外光电效应
三. 内光电效应
四. 光热效应
五. 光探测器的特性参数
第二节 基于外光电效应的光探测器
一. 光电阴极的特性
二. 光电管与光电倍增管的工作原理
三. 光电倍增管的主要参数和特性
四. 光电倍增管的供电和信号输出电路
五. 信号输出的电流-电压转换
六. 光电倍增管的应用
第三节 基于内光电效应的光探测器
一. 光电导探测器
二. 光伏型光电探测器
第四节 光纤传感器
一. 光纤的基本性质
二. 光纤传感器基本原理
三. 光纤传感器的特点
四. 几种典型的光纤传感器及其应用
参考文献
第六章 电量传感器
第一节 电量传感器概述
第二节 霍尔式电量传感器
一. 霍尔式电量传感器基本原理
二. 霍尔直测式电流传感器
三. 霍尔磁平衡式电流传感器
四. 霍尔电压传感器
五. 霍尔电量传感器的应用
六. 真有效值AC／DC转换
第三节 取样电阻式电流传感器
一. 基本转换原理
二. LM3824电流传感器芯片
第四节 磁阻式电流传感器
一. 基本工作原理
二. ZMC系列磁阻式电流传感器
第五节 互感式电流传感器
一. 基本工作原理
二. 三相双向功率/电能测量电路
第六节 电量隔离传感器/变送器
一. 概述
二. 电流传感器/变送器
三. 电压传感器/变送器
第七节 光纤电量传感器
参考文献
第七章 磁学量传感器
第一节 霍尔效应传感器
一. 霍尔元件
二. 半导体霍尔元件
三. 霍尔元件的应用
第二节 压磁式 磁弹性 传感器
一. 压磁效应
二. 压磁式传感器结构
三. 磁弹性应变计及其传感器
四. 逆魏德曼效应与幄赛姆效应
五. 巴克豪森效应传感器
六. 压磁式传感器的测量电路
七. 压磁式传感器的特点及应用实例
第三节 磁致伸缩与超磁致伸缩传感器与执行器
一. 磁致伸缩效应
二. 磁致伸缩与超磁致伸缩传感器与执行器上的应用
第四节 磁敏二极管和三极管
一. 磁敏二极管及其应用
二. 磁敏三极管及其应用
第五节 磁阻元件与传感器
一. 长方形元件与曲折元件的结构分类及特性
二. InSb-NiSb元件
三. 主要应用实例
四. 半导体磁传感器的特点及应用
第六节 核磁共振 NMR 传感器
第七节 超导磁敏传感器
参考文献
第八章 声学量传感器
第一节 概述
一. 基本概念
二. 声学研究的频率范围
三. 术语
第二节 音响传感器
一. 传声器
二. 水听器的原理及结构
三. 录音拾音器
第三节 超声波传感器
一. 超声波的特性
二. 超声波传感器
三. 超声波传感器的应用实例
第四节 声发射 AE 传感器
一. 声发射现象及应用领域
二. 声发射检测的原理
三. 声发射传感器
四. 声发射技术的应用
第五节 声表面波传感器
一. 声表面波原理
二. 声表面波 SAW 传感器检测
原理
三. 声表面波 SAW 传感器
参考文献
第九章 化学量传感器
第一节 化学量传感器的定义与分类
一. 化学量传感器的定义
二. 化学量传感器的分类
第二节 电化学传感器
一. 电化学传感器工作原理及离子选择性电极概述
二. 离子选择性电极的基本特性
三. 晶体膜电极
四. 非晶体膜电极
五. 敏化离子选择性电极
第三节 光纤化学传感器
一. 概述
二. 光纤化学传感器的工作原理及分类
三. 光纤化学传感器装置
四. 光纤化学传感器的应用
第四节 质量传感器
一. 质量传感器概述
二. 压电化学传感器的基本原理
三. 压电化学传感器的构造及测量系统
四. 压电化学传感器的应用
参考文献
第十章 生物传感器
第一节 生物传感器简介
一. 生物传感器的发展趋势
二. 生物传感器的原理
三. 生物传感器的分类
第二节 生物传感器中的换能器
一. 电化学型换能器
二. 光学换能器
三. 压电晶体型声波换能器
四. 热敏电阻型换能器
第三节 生物敏感膜和敏感元件的制备技术
一. 生物敏感膜与敏感元件
二. 敏感膜的构成材料
三. 吸附法
第四节 酶传感器
一. 酶的本质和特性
二. 酶电极传感器
三. 场效应晶体管型酶传感器
四. 光纤型酶传感器
第五节 免疫传感器
一. 免疫反应与免疫识别
二. 免疫传感器的检测模式
三. 电化学免疫传感器
四. 光学免疫传感器
五. 电化学发光免疫传感器
六. 压电晶体免疫传感器
第六节 基因传感器和基因芯片
一. 基因与基因诊断
二. 基因传感器的基本结构和类型
三. 电化学DNA传感器
四. 光学DNA生物传感器
五. 压电晶体DNA传感器
六. 基因芯片
参考文献
第十一章 仿生及机器人传感器
第一节 机器人内部传感器
一. 概述
二. 位移检测器
三. 速度检测器
四. 力觉检测器
五. 温度检测器
六. 平衡觉检测器
第二节 机器人外部传感器
一. 定义和分类
二. 视觉传感器
三. 听觉传感器
四. 触觉传感器
五. 压觉传感器
六. 接近觉传感器
七. 滑觉传感器
第三节 嗅觉传感器
一. 生物嗅觉系统
二. 机器人嗅觉系统
第四节 味觉传感器
一. SH-SAW味觉传感器
二. LAPS味觉图像传感器
第五节 鲜度传感器
一. 蔬菜和水果的鲜度检测
二. 鱼和肉的鲜度检测
参考文献
第十二章 生态环境传感器
第一节 水质监测传感器
一. 概述
二. 溶解氧传感器
三. 生化需氧量 BOD 传感器
四. 水质毒性监测传感器
五. 水中有机物检测传感器
六. 农药传感器
七. 氨氮传感器
八. 光纤传感器
九. 生物传感器
第二节 大气质量与污染监测传感器
一. 概述
二. 一氧化碳传感器
三. 氮氧化物传感器
四. 硫化氢传感器
五. 二氧化硫传感器
六. 其他空气监测传感器
第三节 环境噪声传感器
一. 噪声污染和监测
二. 声级计
参考文献
第十三章 传感器接口与信号处理电路
第一节 传感器的信号分类
一. 对传感器信号分类的意义
二. 传感器信号的分类
三. 分类表的说明
第二节 传感器用基本电路单元
一. 传感器电子电路
二. 传感器电子电路的基本组成和要求
三. 电桥电路
四. 放大器
五. 滤波器
六. 调制. 解调电路
七. A／D. D／A转换电路
八. 非线性补偿电路
第三节 典型传感器电路举例
一. 力敏传感器电路
二. 光敏传感器电路
三. 热敏传感器电路
四. 声敏传感器电路
五. 磁敏传感器电路
参考文献