传感技术基础与技能实训教程

　　《传感技术基础与技能实训教程》以基本敏感元件作为传感器的基础，并在此基础上介绍各种类型传感器的典型和实用电路，介绍这些传感器的类型、结构和工作原理均以应用为目的，使读者能熟练地掌握它们的功能、外部特性和参数以及典型的应用，为分析和设计自动控制系统服务。对于敏感元件和传感器的工艺设计制造的内容不多做分析。《传感技术基础与技能实训教程》在编写时采用对比方法，将各种同功能的敏感元件和传感器同时介绍给读者，通过对比归纳，全面介绍各自的特点，以利于学习和实际应用。《传感技术基础与技能实训教程》在编排上，从最基础知识入手，然后逐步深入介绍典型应用或典型应用实例，其目的是由浅入深，使读者能尽快掌握基本传感技术的应用，进而设计出更多、更先进的自动控制产品来。《传感技术基础与技能实训教程》以普及传感器基础知识、指导应用传感器为主线，详细讲解了温度传感器、光电传感器、磁敏传感器、压力传感器、声电传感器、气电传感器和感烟传感器、介质传感器以及其他类型传感器的原理、特点及应用实例，每一章均有综合技能实训，重点对读者检测和应用各种传感器的技能进行实训指导。为了检验学习情况，每章均有习题，书后附有习题答案供参考。《传感技术基础与技能实训教程》参照《高等职业教育电子信息类专业“双证课程”培养方案》大纲提出的指导内容编写而成，内容简明实用，通俗易懂，能使读者结合实际即学即用，适合作为高、中等职业学校电子技术应用专业的教材。也可作为电子技术岗位的从业人员的技能培训教材，同时可供电子企业和机电企业的生产技术人员及广大电子爱好者学习参考。

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第1章  概述    1
1.1  传感器的作用    1
1.1.1  传感器的地位    1
1.1.2  传感器的作用    1
1.2  传感器的发展与概况    2
1.2.1  固体敏感元件和传感器的发展    2
1.2.2  生物传感器的发展    4
1.2.3  传感技术及传感器应用情况    5
1.3  传感器的组成及类型    11
1.3.1  传感器的组成    12
1.3.2  传感器的类型    12
1.3.3  自动控制系统对传感器的基本要求13
1.3.4  归纳总结    13
1.4  传感器的选用原则    15
1.5  综合技能实训    17
1.5.1  数字万用表电阻、二极管、电容测量实训    17
1.5.2  数字万用表峰值保持功能测量实训19
1.5.3  数字万用表判断电源、火线和断芯位置实训    20
1.5.4  数字万用表测逻辑电平实训21
1.5.5  用数字万用表测温实训    22
本章小结    23
习题1    23
第2章  温度传感器    25
2.1  温度传感器的基本知识    25
2.2  热敏电阻    25
2.2.1  热敏电阻的电路符号和类型25
2.2.2  热敏电阻主要参数    27
2.2.3  正温度系数热敏电阻传感器29
2.2.4  负温度系数热敏电阻传感器30
2.3  PN结温度传感器    31
2.3.1  PN结温度传感器的特性    32
2.3.2  PN结温度传感器的典型应用32
2.4  硅温度传感器    32
2.4.1  硅温度传感器的特性参数32
2.4.2  硅温度传感器的典型应用34
2.4.3  MTS/102硅温度传感器    34
2.5  集成温度传感器    36
2.5.1  集成温度传感器的特点    36
2.5.2   集成温度传感器的原理36
2.5.3  集成温度传感器的输出形式37
2.5.4   模拟输出型集成温度传感器的特性参数    37
2.6  双金属片温度传感器    39
2.6.1  双金属片温度传感器的热源39
2.6.2  双金属片温度传感器的工作原理40
2.6.3  双金属片温度传感器类型40
2.6.4  双金属片温度传感器的调整41
2.6.5  双金属片温度传感器的应用41
2.6.6  两种常用的双金属片温度传感器42
2.6.7  常用双金属片温度传感器的特性参数    43
2.7  金属丝热电阻传感器    44
2.7.1  金属丝热电阻传感器特性44
2.7.2  金属丝热电阻传感器的原理44
2.7.3  典型金属丝热电阻传感器44
2.8  铂电阻传感器    45
2.8.1  铂电阻传感器的外形特点45
2.8.2  厚膜元件铂电阻传感器主要参数45
2.9  磁性控温传感器    45
2.9.1  磁性控温传感器基本知识45
2.9.2  磁性控温传感器典型应用46
2.10  热电偶传感器    47
2.10.1  热电偶传感器的结构特点47
2.10.2  热电偶传感器的工作原理47
2.10.3  热电偶传感器的品种规格47
2.11  电接点水银温度传感器    48
2.11.1  电接点水银温度传感器的基本知识    48
2.11.2  电接点水银温度传感器的典型产品    49
2.11.3  电接点水银温度传感器的制作49
2.12  其他类型温度传感器    49
2.12.1  频率型温度传感器    49
2.12.2  热电辐射型温度传感器50
2.13  综合技能实训    50
2.13.1  负温度系数热敏电阻传感器检测实训    50
2.13.2  双金属片热传感器检测实训51
2.13.3  学看由一只锗二极管构成的感温开关电路实训    52
2.13.4  铂电阻传感器构成的温度检测控制电路看图实训    53
2.13.5  温敏二极管传感器构成的温度控制电路读图实训    55
2.13.6  设计一只0~100℃温度计实训56
本章小结    60
习题2    60
第3章  光电传感器    63
3.1  光电传感器基本知识    63
3.1.1  光电传感器类型    63
3.1.2   直射型光电传感器    63
3.1.3  反射型光电传感器    66
3.2  光敏电阻    70
3.2.1  光敏电阻基本知识    70
3.2.2  光敏电阻的特性参数    71
3.2.3  光敏电阻的使用    72
3.3  光敏二极管    76
3.1.1  光敏二极管基本知识    76
3.3.2  光敏二极管主要参数    78
3.3.3  光敏二极管的典型应用电路79
3.4  光电三极管    81
3.4.1  光电三极管基本知识    81
3.4.2  光敏三极管典型应用    83
3.5  光电池    84
3.5.1  光电池的基本知识    84
3.5.2  光电池的主要参数    85
3.5.3  光电池的使用    87
3.6  热释电红外线传感器    87
3.6.1  热释电红外线传感器基本知识88
3.6.2  热释电红外线传感器的主要参数90
3.6.3  菲涅尔透镜    91
3.6.4  热释电红外线传感器基本用法92
3.7  综合技能实训    94
3.7.1  光敏电阻传感器检测实训94
3.7.2  光敏二极管的检测实训    95
3.7.3  光敏三极管检测实训    96
3.7.4  红外感应灯安装实训    98
本章小结    100
习题3    100
第4章  磁敏传感器    103
4.1  磁敏电阻    103
4.1.1  磁敏电阻基本知识    103
4.1.2  磁敏电阻的主要参数    104
4.1.3  磁敏电阻的典型应用    105
4.2  磁敏二极管    106
4.2.1  磁敏二极管基本知识    106
4.2.2  磁敏二极管的典型应用电路108
4.3  磁敏三极管    110
4.3.1  磁敏三极管基本知识    110
4.3.2  磁敏三极管的主要参数    111
4.3.3  磁敏三极管典型应用    111
4.4  霍尔传感器    113
4.4.1  霍尔传感器的基本知识    113
4.4.2  线性型霍尔传感器    117
4.4.3  开关型霍尔传感器    119
4.4.4  霍尔传感器应用实例    127
4.5  干簧管磁敏传感器    133
4.5.1  干簧管基本知识    133
4.5.2  干簧管传感器工作方式    135
4.5.3  干簧管的特点    136
4.5.4  使用干簧管传感器应注意的事项136
4.5.5  干簧管的尺寸与参数    137
4.5.6  干簧管应用电路    137
4.5.7  干簧管典型应用电路    138
4.6  电场感应器件    140
4.6.1  常见的电场感应器件    140
4.6.2  电场感应器件的特点    140
4.7  磁感应器件    140
4.7.1  磁感应器件类型结构    140
4.7.2  常用磁感应器件的典型结构140
4.8  综合技能实训    141
4.8.1  霍尔传感器检测实训    141
4.8.2  干簧管检测实训    142
4.8.3  学看霍尔传感器构成的水位控制电路实训    143
4.8.4  学看干簧管传感器构成的卫生间照明、排风扇门控开关电路实训    146
4.8.5  用霍尔传感器设计一台高斯计实训148
本章小结    149
习题4    149
第5章  压力传感器    151
5.1  压力传感器基本知识    151
5.1.1  压力的种类及测量单位    151
5.1.2  压力传感器的种类及特点151
5.2  金属应变片    153
5.2.1  金属应变片基本知识    153
5.2.2  金属应变片的主要参数    154
5.3  压阻式压力传感器    155
5.3.1  压阻式压力传感器基本知识155
5.3.2  压阻式压力传感器主要参数160
5.3.3  压阻式压力传感器工作原理166
5.3.4  压阻式压力传感器的选用166
5.3.5  压阻式压力传感器典型应用电路167
5.4  压电传感器    168
5.4.1  压电效应基理    168
5.4.2  压电材料及其特征    168
5.4.3  压电传感器工作原理    168
5.4.4  压电传感器典型应用电路169
5.5  陶瓷电容式压力传感器    171
5.5.1  陶瓷电容式压力传感器的基本知识171
5.5.2  陶瓷电容式压力传感器的应用方式172
5.6  弹性元件传感器    173
5.6.1  弹性元件传感器的特点    173
5.6.2  弹性元件传感器的几种形式174
5.7  综合技能实训    174
5.7.1  压电式传感器检测实训    174
5.7.2  读识由压力传感器构成的自动磅控制电路实训    175
本章小结    178
习题5    179
第6章  声-电传感器    181
6.1  话筒    181
6.1.1  话筒的类型    181
6.1.2  炭精式话筒    181
6.1.3  动圈式话筒    182
6.1.4  电容式话筒    183
6.1.5  话筒的电路符号    187
6.1.6  话筒的主要参数    188
6.1.7  话筒的选用    189
6.1.8  话筒典型应用实例    189
6.2  扬声器    190
6.2.1  扬声器图形符号    190
6.2.2  电动式扬声器的结构特点191
6.2.3  电动扬声器工作原理    192
6.2.4  电动扬声器的使用    192
6.3  压电陶瓷片    193
6.3.1  压电陶瓷片结构及电路符号193
6.3.2  压电陶瓷片的规格参数    194
6.3.3  压电陶瓷片的工作原理    194
6.3.4  压电陶瓷片传感器典型应用方式194
6.3.5   压电陶瓷片的典型应用实例197
6.4  耳机    198
6.4.1  耳机的电路图形符号和结构198
6.4.2  耳机的主要参数    198
6.4.3  动圈式耳机工作原理    199
6.4.4  耳机作传感器的典型应用实例199
6.5  超声波传感器    201
6.5.1  超声波传感器基本知识    201
6.5.2  超声波传感器基本应用方式205
6.5.3  超声波传感器典型应用实例207
6.6  综合技能实训    209
6.6.1  压电陶瓷片好坏检测实训209
6.6.2  读识声控照明灯电路实训209
6.6.3  话筒好坏检测实训    212
6.6.4  震动报警器电路设计实训212
6.6.5  光控、声控延时楼道照明灯电路安装实训    213
本章小结    221
习题6    221
第7章  气-电传感器和感烟传感器223
7.1  电化学气体传感器    223
7.1.1  电解池基理    223
7.1.2   电化学气体传感器结构223
7.1.3  电化学气体传感器的使用224
7.2  铂丝气电传感器    224
7.2.1  铂丝气电传感器结构特点225
7.2.2  两种GS可燃气体传感器    225
7.2.3  铂丝气电传感器原理    227
7.3  气敏电阻传感器    227
7.3.1  气敏效应基理    227
7.3.2  气敏电阻传感器类型    228
7.3.3  气敏电阻传感器外形及电路图形符号    228
7.3.4  气敏电阻传感器的结构    228
7.3.5  气敏电阻传感器主要电参数229
7.3.6  气敏电阻传感器典型应用电路230
7.3.7  使用气敏电阻传感器应注意的事项230
7.3.8  气敏电阻传感器典型应用实例——可燃气体定量显示报警    230
7.3.9  气敏电阻传感器典型应用实例——酒精气味检测报警电路    232
7.3.10  气敏电阻传感器典型应用实例——火灾报警器    234
7.4  氢敏管传感器    234
7.4.1  氢敏管传感器作用    234
7.4.2  氢敏管传感器的主要参数234
7.2.3  氢敏场效应管传感器    235
7.5  离子感烟传感器    237
7.5.1  离子感烟传感器基本知识    237
7.5.2  UD―02型离子感烟传感器    238
7.5.3  离子感烟传感器典型应用电路239
7.6  综合技能实训    242
7.6.1  读识沼气浓度检测电路实训242
7.6.2  气敏传感器检测实训    243
7.6.3  读识火灾自动报警电路实训244
本章小结    245
习题7    246
第8章  介质传感器及其他类型传感器247
8.1  介质传感器    247
8.1.1  湿敏电阻传感器    247
8.1.2  湿敏电容传感器    251
8.1.3  电阻探针式传感器    253
8.2  冲击传感器    255
8.2.1  冲击传感器基本知识    255
8.2.2  冲击传感器的典型应用方式256
8.3  加速度传感器    257
8.3.1  加速度传感器的类型    257
8.3.2  各种加速度传感器的特点258
8.3.3  实际的加速度传感器介绍259
8.4  玻璃破碎传感器    263
8.4.1  玻璃破碎传感器基本知识263
8.4.2  玻璃破碎传感器典型应用264
8.5  负载传感器    266
8.5.1  负载传感器基本知识    266
8.5.2  Ⅰ系列负载传感器典型应用267
8.5.3  Ⅱ系列负载传感器典型应用269
8.6  综合技能实训    270
8.6.1  湿敏电阻传感器检测实训270
8.6.2  湿敏电容传感器检测实训271
8.6.3  读识负载传感器构成的交流负载过载自动控制电路实训    271
本章小结    273
习题8    273
附录A  习题答案    275
习题1答案    275
习题2答案    275
习题3答案    276
习题4答案    276
习题5答案    277
习题6答案    277
习题7答案    277
习题8答案    277
参考文献    279