敏感材料与传感器

　　由于敏感材料的日新月异，对传感器性能要求不断提高和更加严格，传感技术与相关科技领域的交叉与不断外延，应用领域的日益扩展，当今社会十分迫切地希望不断有新的参考资料和读物问世。本书辑纳了编著者多年来开设相关课程的讲授资料，参阅大量国内外近期发表的专著和文献，以不同功能的敏感材料和与其相对应的传感器相结合分章编写。由于门类过于繁多，篇幅有限，在九个章节的选定上，只涉及理论相对成熟、应用最广的七大主要类型，绪论对传感方式、传感效应机理、传感系统特性和模型作了综合性介绍，第9章对当今十分具有发展前景的课题和方向作了展望，以期引起读者的关注。本书的特色在于以不同功能类型的敏感材料为主线展开讨论，着重分析物理性能及形成机理，特别对新型器件常用的膜结构材料的制备及特性，进行了较深入的讨论。本书可供从事该领域及相关学科的工程技术人员，以及大专院校的师生参阅。

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第1章 导论1
11 概述1
12 敏感材料类别2
121 按工作原理分类2
122 按功能类型分类3
123 按材料结构类型分类4
124 其他分类法4
13 信号传感方式及材料传感效应机理5
131 采用固定信号的直接传感方式6
132 采用补偿信号的传感结构方式7
133 采用差动信号的传感结构方式8
134 采用平均信号的传感结构方式8
135 采用零示法和反馈法方式9
14 传感器系统的特性及其数学模型11
141 传感器特性的静态模型及静态特性11
142 传感器特性的动态模型及动态特性18
15 传感技术与高新科技23
151 传感器网络技术23
152 传感器智能化及智能传感器结构24
153 微电子-机械系统（mems）技术25
154 传感器技术在现代探测控制系统中的应用26
参考文献26
第2章 力学量敏感材料与力传感器27
21 金属应变材料与应变传感器27
211 应变效应和电阻应变工作原理27
212 应变计测量桥路31
213 应变传感器应用实验--电阻变片式电子秤34
22 电容式力学量敏感材料与传感器35
221 电容式力学量传感器工作原理36
222 电容式力学量传感器的应用41
23 压电材料及压电传感器43
231 压电效应及压电方程43
232 常见压电材料49
233 压电元件的主要性能57
234 压电敏感材料与传感器的应用61
24 电流变材料及智能控制机构67
241 概述67
242 电流变现象和电流变效应68
243 电流变体的结构及组成71
244 电流变效应机理74
245 电流变材料在智能控制中的应用实例79
参考文献84
第3章 温度敏感材料与温度传感器85
31 金属电阻温度计87
311 金属电阻温度计的工作原理87
312 铂电阻温度计91
313 铜电阻温度计93
314 镍电阻温度计95
315 铂薄膜温度传感器96
316 厚膜铂电阻98
32 热电式传感器100
321 热电偶的工作原理100
322 热电极材料及常用热电偶103
323 热电偶的结构105
324 热电偶冷端补偿方式106
33 热敏电阻107
331 工作原理108
332 热敏电阻的主要特性108
333 热敏电阻的主要参数111
334 热敏电阻的结构和应用112
335 sic薄膜热敏电阻114
34 pn结温度传感器115
341 温敏二极管115
342 温敏三极管117
343 集成温度传感器119
35 红外温度传感器121
351 红外辐射的基本特性121
352 红外传感器的分类和特性参数122
353 热释电型红外温度传感器126
参考文献128
第4章 湿度敏感材料与湿敏传感器129
41 概述129
411 湿度的定义129
412 湿度测定原理130
413 湿度敏感材料及传感器发展简况131
42 电解质湿度敏感材料132
421 电解质感湿机理132
422 licl电解质133
43 陶瓷湿度敏感材料135
431 多孔陶瓷的感湿机理135
432 尖晶石型陶瓷敏感材料138
433 钙钛矿型结构陶瓷湿度敏感材料145
434 厚膜型陶瓷温度敏感材料149
44 半导体结型与mos型湿度敏感材料153
441 sno2结型湿敏敏感材料153
442 半导体多孔sio2湿度敏感材料154
443 硅mos型al2o3湿度敏感材料156
45 高分子湿度敏感材料158
451 高分子湿度敏感材料的分类158
452 羟乙基纤维素碳湿度敏感材料160
453 聚苯乙烯磺酸锂湿度敏感材料164
46 湿度传感器166
461 湿敏传感器的参数166
462 湿敏传感器的种类167
参考文献174
第5章 气敏材料与气敏传感器177
51 气敏传感器的分类177
52 半导体气敏材料及气敏传感器179
521 电阻式半导体气敏传感器器件结构184
522 电阻式半导体气敏传感器工作原理及基本特性190
523 电阻式半导体气敏传感器敏感材料195
524 结型与mos型半导体气敏传感器206
53 燃烧式气体传感器207
54 电化学气体传感器208
541 固体电解质氧传感器210
542 固体电解质sox传感器211
543 固体电解质co2传感器212
参考文献212
第6章 光敏材料与光传感器214
61 概述214
62 光电导效应217
621 本征光电导效应218
622 杂质光电导效应220
623 杂质光电导与本征光电导的比较220
624 光电导探测器种类和结构222
625 光导探测器材料223
63 光生伏特效应225
631 p-n结光生伏特效应225
632 肖特基势垒光生伏特效应227
633 异质结光生伏特效应229
634 体积光生伏特效应230
635 光伏型光敏传感器232
64 外光电效应与光电管242
641 金属光电发射242
642 碱金属光电发射243
643 半导体光电发射244
644 光电管和光电倍增管247
65 固体图像传感器249
66 与光有关的效应254
661 线性光学与非线性光学254
662 电光效应256
663 磁光效应258
664 光与运动物体有关的效应260
665 喇曼和布里渊效应262
666 声光效应和压光效应264
67 光纤材料及传感器266
671 光纤的基本结构266
672 光纤的传输特性268
673 光纤传感器273
参考文献277
第7章 磁性敏感材料与磁传感器279
71 概述279
72 霍尔传感器283
721 霍尔效应283
722 霍尔传感器材料286
723 霍尔传感器的结构与特性287
724 霍尔传感器的典型应用294
73 磁电阻材料与传感器298
731 引言298
732 非磁体的磁电阻效应--洛仑兹磁电阻效应300
733 各向异性磁电阻效应及传感器303
734 巨磁电阻效应及传感器304
74 巨磁阻抗效应与传感器318
741 巨磁阻抗效应318
742 巨磁阻抗材料与性能319
743 巨磁阻抗效应的应用322
75 磁致伸缩材料与传感器323
751 引言323
752 磁致伸缩效应的表征324
753 巨磁致伸缩材料327
754 磁致伸缩传感器的应用329
76 磁通门传感技术333
761 磁通门的基本原理333
762 磁通门传感器探头磁芯材料335
763 微型磁通门传感器335
参考文献338
第8章 生物医学敏感材料及生物传感器340
81 概述340
811 生物功能物质分子识别原理340
812 生物传感器的分类343
82 生物敏感膜的固定技术343
821 生物组分固定化方法的类别343
822 吸附法344
823 包埋法345
824 共价键固定法347
825 lb膜法349
83 酶敏感材料350
831 酶的本质350
832 应用实例352
84 免疫敏感材料352
841 基本抗体结构353
842 单克隆抗体354
843 免疫传感器的类型354
85 微生物敏感材料356
851 微生物的特征356
852 应用实例357
86 细胞及细胞器和组织敏感材料358
87 基因敏感材料359
871 dna生物传感器的设计原理359
872 dna生物传感器的优点359
参考文献361
第9章 展望--从敏感、灵巧材料到智能材料363
91 敏感、灵巧材料与智能材料365
911 灵巧与智能材料的含义366
912 智能材料与结构的基本特征369
92 智能材料与结构的仿生思考374
921 仿生材料学374
922 仿生材料复合结构的研究375
93 智能超分子体系382
931 超分子lb人工膜技术383
932 超分子自组装sa和so人工膜技术387
94 多传感器信息融合技术390
941 多传感器的系统数据融合设计及建模391
942 多传感器信息融合系统结构及控制方法393
943 多传感器系统信息融合技术394
参考文献397