目錄
前言
第 0章 緒論 1
0.1 傳感器的作用與發(fā)展 1
0.2 傳感器的定義與組成 2
0.2.1 傳感器的定義 2
0.2.2 傳感器的組成 2
0.3 傳感器的命名與分類(lèi) 4
0.3.1 傳感器的命名 4
0.3.2 傳感器的分類(lèi) 5
0.4 檢測(cè)技術(shù) 6
習(xí)題 7
第 1章 傳感器的基本特性 8
1.1 傳感器的靜態(tài)特性 8
1.1.1 傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型 8
1.1.2 傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo) 8
1.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性 13
1.2.1 傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 13
1.2.2 傳感器的傳遞函數(shù) 15
1.2.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo) 16
1.2.4 傳感器的階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng) 18
習(xí)題 22
第 2章 電阻式傳感器 24
2.1 電位器式傳感器 24
2.1.1 線性電位器 24
2.1.2 非線性電位器 28
2.1.3 負(fù)載特性與負(fù)載誤差 29
2.1.4 電位器的結(jié)構(gòu)與材料 31
2.1.5 電位器式傳感器應(yīng)用舉例 33
2.2 應(yīng)變式傳感器 35
2.2.1 電阻應(yīng)變片的工作原理 35
2.2.2 電阻應(yīng)變片的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)及主要特性 37
2.2.3 應(yīng)變片的溫度誤差及溫度補(bǔ)償 44
2.2.4 電阻應(yīng)變片測(cè)量電路 47
2.2.5 應(yīng)變式傳感器應(yīng)用 53
習(xí)題 55
第 3章 電感式傳感器 57
3.1 自感式傳感器 57
3.1.1 變磁路氣隙型自感傳感器 57
3.1.2 螺管型傳感器 60
3.1.3 測(cè)量電路 61
3.1.4 零位誤差 65
3.1.5 自感式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用 66
3.2 變壓器式傳感器 67
3.2.1 工作原理 67
3.2.2 等效電路及輸出特性 68
3.2.3 差動(dòng)變壓器式傳感器的測(cè)量電路 71
3.2.4 零位殘余電壓的補(bǔ)償 76
3.2.5 變壓器式傳感器應(yīng)用 77
3.3 電渦流式傳感器 79
3.3.1 工作原理 79
3.3.2 轉(zhuǎn)換電路 81
3.3.3 電渦流傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用 82
3.4 壓磁式傳感器 85
3.4.1 壓磁效應(yīng) 85
3.4.2 壓磁元件工作原理 85
3.4.3 壓磁式傳感器結(jié)構(gòu)組成 86
3.4.4 壓磁式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用 86
習(xí)題 86
第 4章 電容式傳感器 88
4.1 電容式傳感器的工作原理及類(lèi)型 88
4.1.1 工作原理 88
4.1.2 電容式傳感器的類(lèi)型 89
4.2 電容式傳感器的等效電路及轉(zhuǎn)換電路 92
4.2.1 等效電路 92
4.2.2 調(diào)制型轉(zhuǎn)換電路 93
4.2.3 脈沖型轉(zhuǎn)換電路 96
4.3 電容式傳感器的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn) 100
4.3.1 電容式傳感器的特點(diǎn) 100
4.3.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn) 101
4.4 電容式傳感器的應(yīng)用 103
4.4.1 電容式位移傳感器 103
4.4.2 電容式加速度傳感器 104
4.4.3 電容式力和壓力傳感器 105
4.4.4 電容式液位傳感器 105
習(xí)題 107
第 5章 磁電式傳感器 108
5.1 磁電感應(yīng)式傳感器 108
5.1.1 工作原理及類(lèi)型 108
5.1.2 動(dòng)態(tài)特性分析 111
5.1.3 測(cè)量電路 115
5.1.4 線圈的磁場(chǎng)效應(yīng) 121
5.1.5 磁電感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用 121
5.2 霍爾式傳感器 123
5.2.1 工作原理 123
5.2.2 霍爾元件及測(cè)量電路 125
5.2.3 基本特性及補(bǔ)償電路 126
5.2.4 霍爾式傳感器的應(yīng)用 130
習(xí)題 132
第 6章 壓電式傳感器 133
6.1 壓電效應(yīng) 133
6.1.1 石英晶體的壓電效應(yīng) 133
6.1.2 壓電陶瓷的壓電效應(yīng) 135
6.1.3 壓電方程與壓電常數(shù) 136
6.1.4 壓電元件的基本變形 138
6.2 壓電材料 139
6.2.1 壓電晶體 140
6.2.2 陶瓷壓電材料 140
6.2.3 高分子材料 141
6.3 壓電元件的結(jié)構(gòu)形式和等效電路 142
6.3.1 壓電元件的結(jié)構(gòu)形式 142
6.3.2 壓電式傳感器的等效電路 143
6.4 測(cè)量電路 144
6.4.1 電壓放大電路 144
6.4.2 電荷放大器 146
6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用 148
6.5.1 壓電式測(cè)力傳感器 149
6.5.2 壓電式加速度傳感器 150
6.6 影響壓電式傳感器精度的因素分析 152
6.6.1 橫向靈敏度 152
6.6.2 環(huán)境溫度的影響 153
6.6.3 安裝差異及基座應(yīng)變 154
6.6.4 電纜噪聲 154
6.6.5 接地回路噪聲 154
習(xí)題 154
第 7章 光電式傳感器 156
7.1 光電效應(yīng) 156
7.1.1 外光電效應(yīng) 156
7.1.2 內(nèi)光電效應(yīng) 157
7.2 光電式傳感器 157
7.2.1 光電式傳感器的組成 157
7.2.2 光電式傳感器的分類(lèi) 158
7.2.3 光源 159
7.2.4 光電器件 160
7.2.5 測(cè)量電路 171
7.2.6 光電式傳感器的應(yīng)用 174
7.3 光纖傳感器 176
7.3.1 光導(dǎo)纖維 176
7.3.2 光纖傳感器的分類(lèi) 178
7.3.3 光纖傳感器的應(yīng)用 179
7.4 CCD圖像傳感器 182
7.4.1 CCD圖像傳感器的工作原理 182
7.4.2 CCD圖像傳感器的分類(lèi) 185
7.4.3 CCD圖像傳感器的應(yīng)用 186
習(xí)題 187
第 8章 熱電式傳感器 188
8.1 熱電偶式傳感器 188
8.1.1 熱電效應(yīng) 188
8.1.2 熱電偶的基本定律 192
8.1.3 熱電偶的結(jié)構(gòu)、材料及分類(lèi) 196
8.1.4 熱電偶的測(cè)溫電路 200
8.1.5 熱電偶參考端溫度的處理與補(bǔ)償 201
8.2 金屬熱電阻式傳感器 204
8.2.1 金屬熱電阻的結(jié)構(gòu)和材料 204
8.2.2 測(cè)量電路 208
8.3 熱敏電阻式傳感器 210
8.3.1 熱敏電阻的種類(lèi) 210
8.3.2 熱敏電阻的主要參數(shù) 211
8.3.3 熱敏電阻的主要特性 211
8.3.4 熱敏電阻的非線性修正 213
8.4 熱電式傳感器的應(yīng)用 214
8.4.1 爐溫控制裝置 214
8.4.2 流體流速測(cè)量裝置 214
8.4.3 過(guò)熱報(bào)警裝置 215
習(xí)題 216
第 9章 新型傳感器 217
9.1 核輻射傳感器 217
9.1.1 核輻射的物理基礎(chǔ) 217
9.1.2 核輻射傳感器 218
9.1.3 核輻射傳感器的應(yīng)用 221
9.2 超聲波傳感器 225
9.2.1 超聲波及其物理性質(zhì) 225
9.2.2 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)原理 227
9.2.3 超聲波傳感器的應(yīng)用 228
9.3 氣敏傳感器 231
9.3.1 電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器 232
9.3.2 非電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器 236
9.4 濕敏傳感器 238
9.4.1 濕度的基本概念 238
9.4.2 濕敏傳感器的基本構(gòu)成及特性 239
9.4.3 濕敏傳感器的分類(lèi) 239
9.5 生物傳感器 242
9.5.1 生物傳感器的原理 242
9.5.2 生物傳感器的分類(lèi) 243
9.5.3 酶?jìng)鞲衅?243
9.5.4 免疫傳感器 245
9.5.5 微生物傳感器 246
9.5.6 生物傳感器的特點(diǎn)與應(yīng)用 247
9.6 機(jī)器人傳感器 248
9.6.1 機(jī)器人傳感器的分類(lèi) 248
9.6.2 外部傳感器 248
9.6.3 內(nèi)部傳感器 253
習(xí)題 256
第 10章 智能傳感器 257
10.1 智能傳感器介紹 257
10.1.1 智能傳感器的概念 257
10.1.2 智能傳感器的功能 257
10.1.3 智能傳感器的特點(diǎn) 258
10.1.4 智能傳感器的發(fā)展及方向 259
10.2 智能傳感器的組成與實(shí)現(xiàn) 261
10.2.1 智能傳感器的組成 261
10.2.2 智能傳感器的實(shí)現(xiàn) 261
10.3 智能傳感器的應(yīng)用 263
10.3.1 智能傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域 263
10.3.2 智能傳感器典型應(yīng)用舉例 264
習(xí)題 266
第 11章 檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ) 267
11.1 檢測(cè)技術(shù)概述 267
11.2 測(cè)量方法 267
11.2.1 直接測(cè)量、間接測(cè)量與組合測(cè)量 268
11.2.2 偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量與微差式測(cè)量 269
11.3 測(cè)量系統(tǒng) 271
11.3.1 測(cè)量系統(tǒng)的組成 271
11.3.2 開(kāi)環(huán)測(cè)量系統(tǒng)與閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng) 272
11.4 測(cè)量誤差及處理方法 273
11.4.1 誤差的基本概念 274
11.4.2 誤差的表示方法 275
11.4.3 測(cè)量誤差的分類(lèi) 277
11.4.4 隨機(jī)誤差的處理與測(cè)量不確定度的表示 278
11.4.5 系統(tǒng)誤差及處理 283
11.4.6 粗大誤差的處理 290
習(xí)題 293
第 12章 傳感器的標(biāo)定 295
12.1 傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定 295
12.1.1 靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件 295
12.1.2 標(biāo)定儀器設(shè)備精度等級(jí)的確定 295
12.1.3 靜態(tài)特性標(biāo)定的方法 296
12.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定 297
12.2.1 一階傳感器 297
12.2.2 二階傳感器 298
習(xí)題 301
第 13章 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù) 303
13.1 概述 303
13.1.1 多傳感器問(wèn)題的引入 303
13.1.2 數(shù)據(jù)融合的基本原理 304
13.1.3 應(yīng)用領(lǐng)域 304
13.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合模型 304
13.2.1 數(shù)據(jù)融合處理的一般過(guò)程 304
13.2.2 數(shù)據(jù)融合結(jié)構(gòu) 306
13.2.3 數(shù)據(jù)融合的級(jí)別 307
13.3 多傳感器數(shù)據(jù)融合算法 310
13.3.1 多傳感器數(shù)據(jù)融合算法基本類(lèi)型 310
13.3.2 貝葉斯估計(jì)理論 311
13.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法 313
13.4 多傳感器數(shù)據(jù)融合實(shí)例 315
13.4.1 多傳感器信息融合技術(shù)在林業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 315
13.4.2 多傳感器信息融合技術(shù)在軍事上的應(yīng)用 316
13.4.3 多傳感器信息融合技術(shù)在無(wú)人駕駛汽車(chē)上的應(yīng)用 317
習(xí)題 318
第 14章 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 319
14.1 概述 319
14.1.1 背景 319
14.1.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域 320
14.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 322
14.2.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 322
14.2.2 傳感器節(jié)點(diǎn)組成 323
14.2.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)層次 324
14.2.4 IEEE 802.15.4 介紹 326
14.2.5 ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介 328
習(xí)題 331
參考文獻(xiàn) 332