全國高等職業教育規劃教材
傳感器技術與應用
第３版
金發慶主編
李瑜芳審
機械工業出版社本書主要講述了傳感器的工作原理、結構、性能和應用。書中介紹了傳感器的分類和特性指標，介紹了溫度、力、光、圖像、磁、位移、濕度、氣體等基本傳感器，介紹了生物、微波、超聲波、機器人、指紋和微機電系統等新型傳感器，還介紹了智能傳感器和傳感器網絡，同時介紹了它們在工農業生產、科學研究、醫療衛生、家用電器等方面的應用實例。全書共分為11章，每章均附有實訓和習題。
本書可供大學專科和高職應用電子技術、自動控制、儀器儀表、測量、機電技術、計算機應用等專業作為教學用書，也可作為有關工程技術人員的技術參考和自學用書。
本書配套授課電子教案，需要的教師可登錄www.cmpedu.com免費注冊、審核通過后下載，或聯系編輯索�。ǎ眩眩海保玻常梗玻担福常叮�，電話：０１０?８８３７９７３９）。
目錄
出版說明
前言
第1章傳感器概述1
1?1自動測控系統與傳感器1
1?1?1自動測控系統1
1?1?2傳感器2
1?2傳感器的分類3
1?2?1按被測物理量分類3
1?2?2按傳感器工作原理分類3
1?3傳感器性能指標5
1?3?1靜態特性5
1?3?2動態特性7
1?3?3性能指標8
1?4實訓9
1?4?1電子秤靜態特性測試9
1?4?2紅外線傳感器來人自動閃燈電路裝配與調試9
1?5習題10
第2章溫度傳感器11
2?1溫度測量概述11
2?2熱電偶傳感器11
2?2?1熱電偶測溫原理12
2?2?2熱電偶的結構形式和標準化熱電偶14
2?2?3熱電偶測溫及參考端溫度補償17
2?3金屬熱電阻傳感器18
2?3?1熱電阻的溫度特性19
2?3?2熱電阻傳感器的結構19
2?4熱敏電阻20
2?4?1熱敏電阻的(Rt—t)特性20
2?4?2負溫度系數熱敏電阻的性能20
2?4?3負溫度系數熱敏電阻的溫度方程21
2?4?4負溫度系數熱敏電阻的主要特性22
2?5集成溫度傳感器23
2?5?1集成溫度傳感器的基本工作原理23
2?5?2電壓輸出型集成溫度傳感器24
2?5?3電流輸出型集成溫度傳感器24
2?6溫度傳感器應用實例24
2?6?1雙金屬溫度傳感器溫度計24
2?6?2熱電偶用于電加熱爐溫度控制25
2?6?3熱敏電阻溫度傳感器的應用26
2?6?4晶體管溫度傳感器的應用27
2?6?5集成溫度傳感器的應用28
2?6?6家用空調專用溫度傳感器29
2?6?7電冰箱、電冰柜專用溫度傳感器30
2?6?8熱水器專用溫度傳感器31
2?6?9汽車發動機控制系統專用溫度傳感器32
2?7實訓32
2?7?1熟悉集成溫度傳感器的性能指標32
2?7?2電冰箱溫度超標指示電路的裝配與調試33
2?8習題33
第3章力傳感器35
3?1彈性敏感元器件35
3?1?1彈性敏感元器件的特性35
3?1?2彈性敏感元器件的分類36
3?2電阻應變片傳感器38
3?2?1電阻應變片的工作原理39
3?2?2電阻應變片的分類39
3?2?3電阻應變片的測量電路41
3?3壓電傳感器42
3?3?1石英晶體的壓電效應42
3?3?2壓電陶瓷的壓電效應43
3?3?3壓電元器件的并聯和串聯44
3?3?4壓電測力傳感器結構45
3?3?5單片集成硅壓力傳感器45
3?4電容式傳感器46
3?4?1變極距式電容傳感器46
3?4?2變面積式電容傳感器48
3?4?3變介電常數式電容傳感器49
3?5電感式傳感器50
3?5?1自感式傳感器50
3?5?2互感式傳感器52
3?6加速度傳感器53
3?6?1加速度傳感器的組成53
3?6?2 ADXL320雙軸加速度傳感器54
3?6?3物體移動或傾倒報警電路55
3?6?4 MMA1220D單軸加速度傳感器55
3?6?5手機跌落關機保護56
3?7力傳感器應用實例57
3?7?1煤氣灶電子點火器57
3?7?2壓電式玻璃破碎報警器57
3?7?3帶溫度補償的壓力電子開關58
3?7?4電阻應變片稱重傳感器58
3?7?5指套式電子血壓計58
3?7?6CL?YＺ?320型力敏傳感器59
3?7?7手機和平板電腦的橫豎顯示轉換60
3?8實訓61
3?8?1電阻應變片力傳感器的裝配與調試61
3?8?2LED條圖顯示壓力計電路的裝配與調試61
3?9習題63
第4章光電式傳感器65
4?1光電效應65
4?1?1外光電效應65
4?1?2內光電效應65
4?1?3光生伏打效應66
4?2光電器件66
4?2?1光電管和光電倍增管66
4?2?2光敏電阻67
4?2?3光敏二極管和光敏晶體管68
4?2?4光電池69
4?2?5光電元器件的特性69
4?2?6光耦合器件73
4?3紅外線傳感器75
4?3?1概述75
4?3?2熱釋電型紅外傳感器76
4?4色彩傳感器78
4?5CZG?GD?500系列紫外火焰傳感器80
4?6光纖傳感器81
4?6?1光纖傳感元器件81
4?6?2常用光纖傳感器82
4?7光傳感器應用實例84
4?7?1自動照明燈84
4?7?2物體長度及運動速度的檢測84
4?7?3紅外線自動水龍頭85
4?7?4手指光反射測量心率方法85
4?7?5條形碼掃描筆86
4?7?6插卡式電源開關87
4?8實訓88
4?8?1熟悉常用光敏元器件的性能指標88
4?8?2測光文具盒電路的裝配與測試88
4?9習題89
第5章圖像傳感器91
5?1CCD圖像傳感器91
5?1?1CCD91
5?1?2CCD圖像傳感器93
5?1?3CCD圖像傳感器的應用94
5?2CMOS圖像傳感器95
5?2?1CMOS型光電轉換器件95
5?2?2CMOS圖像傳感器的結構及原理96
5?2?3CMOS圖像傳感器的應用97
5?3CCD和CMOS圖像傳感器應用實例97
5?3?1月票自動發售機97
5?3?2數字攝像機98
5?3?3數碼相機98
5?3?4平板電腦和手機攝像頭99
5?3?5外置式計算機攝像頭100
5?3?6光纖內窺鏡101
5?4實訓101
5?4?1工作現場圖像傳輸網絡的安裝與調試101
5?4?2汽車倒車提醒和后視電路的裝配與調試102
5?5習題103
第6章霍爾傳感器及其他磁傳感器104
6?1霍爾傳感器工作原理104
6?1?1霍爾效應104
6?1?2霍爾元器件的主要技術參數106
6?2霍爾傳感器107
6?2?1霍爾開關集成傳感器107
6?2?2霍爾線性集成傳感器108
6?3其他磁傳感器108
6?3?1磁阻元器件108
6?3?2磁敏二極管109
6?3?3磁敏晶體管110
6?4霍爾傳感器及其他磁傳感器應用實例111
6?4?1霍爾汽車無觸點點火器111
6?4?2霍爾無刷直流電動機112
6?4?3磁卡及磁卡閱讀器112
6?5實訓113
6?5?1干簧管開門播放音樂電路的裝配與調試113
6?5?2磁感應強度測量儀電路的裝配與調試114
6?6習題114
第7章位移傳感器116
7?1機械位移傳感器116
7?1?1電位器式機械位移傳感器116
7?1?2電容式機械位移傳感器117
7?1?3螺線管電感式機械位移傳感器118
7?1?4差動變壓器式機械位移傳感器118
7?2光柵位移傳感器119
7?2?1莫爾條紋119
7?2?2光柵位移傳感器的結構及工作原理120
7?2?3光柵位移傳感器的應用120
7?3磁柵位移傳感器120
7?4熱釋電式接近傳感器122
7?5磁電式轉速傳感器123
7?6多普勒傳感器123
7?6?1多普勒效應123
7?6?2多普勒雷達測速124
7?7導電式液位傳感器124
7?8流量及流速傳感器126
7?8?1電磁式流量傳感器126
7?8?2電磁式流速傳感器127
7?8?３渦輪式流速傳感器127
7?9實訓128
7?9?1燈光照射測轉盤轉速128
7?9?2太陽能熱水器水位報警器的裝配與調試128
7?10習題129
第8章氣體和濕度傳感器130
8?1氣體傳感器130
8?1?1半導體氣體傳感器131
8?1?2固體電解質式氣體傳感器132
8?1?3接觸燃燒式氣體傳感器132
8?1?4電化學式氣體傳感器133
8?1?5集成型氣體傳感器134
8?1?6煙霧傳感器134
8?2濕度傳感器135
8?2?1概述135
8?2?2陶瓷濕度傳感器137
8?2?3有機高分子濕度傳感器138
8?2?4半導體濕度傳感器139
8?2?5含水量檢測139
8?3氣體和濕度傳感器的應用140
8?3?1煤氣濃度檢測電路140
8?3?2自動空氣凈化換氣扇140
8?3?3自動去濕裝置141
8?3?4空氣濕度檢測電路141
8?4實訓141
8?4?1結露報警電路的裝配與調試141
8?4?2酒精測試儀電路的裝配與調試142
8?5習題143
第9章幾種新型傳感器144
9?1生物傳感器144
9?1?1概述144
9?1?2生物傳感器的工作原理及結構145
9?1?3生物芯片148
9?2微波傳感器150
9?2?1概述150
9?2?2微波傳感器及其分類151
9?2?3微波溫度傳感器151
9?2?4非接觸式公交IC卡和讀寫器152
9?3超聲波傳感器153
9?3?1超聲波傳感器的物理基礎153
9?3?2超聲波換能器及耦合技術155
9?3?3超聲波傳感器的應用156
9?4機器人傳感器159
9?4?1機器人與傳感器159
9?4?2機器人傳感器的分類159
9?4?3觸覺傳感器160
9?4?4接近覺傳感器162
9?4?5視覺傳感器163
9?4?6聽覺、嗅覺、味覺及其他傳感器165
9?5指紋傳感器168
9?5?1指紋識別技術168
9?5?2指紋傳感器168
9?6觸摸屏170
9?6?1觸摸屏技術170
9?6?2多點觸控滑屏的應用172
9?7微機電系統173
9?7?1微機電系統的特點173
9?7?2聲表面波叉指換能器174
9?7?3叉指換能器振蕩器式微傳感器174
9?8實訓175
9?8?1參觀、使用和體會新型傳感器的功能175
9?8?2敲擊報警器電路的裝配與調試175
9?9習題176
第10章智能傳感器177
10?1智能傳感器概述177
10?1?1智能傳感器的功能177
10?1?2智能傳感器的層次結構178
10?1?3智能傳感器的實現179
10?2計算型智能傳感器180
10?2?1計算型智能傳感器的構成方式180
10?2?2計算型智能傳感器的基本結構180
10?3特殊材料型智能傳感器182
10?4幾何結構型智能傳感器183
10?5多傳感器融合系統183
10?5?1多傳感器融合184
10?5?2數據融合184
10?5?3多傳感器融合系統的應用184
10?6模糊傳感器185
10?6?1模糊語言和模糊傳感器結構185
10?6?2模糊傳感器的應用186
10?7智能傳感器實例186
10?7?1DSIJ－3000智能壓力傳感器186
10?7?2氣象參數測試儀187
10?7?3汽車制動性能檢測儀188
10?7?4輪速智能傳感器189
10?7?5車載信息系統190
10?7?6虛擬儀器191
10?8實訓191
10?8?1模糊洗衣機體驗191
10?8?2智能壓阻壓力傳感器體驗192
10?9習題192
第11章傳感器網絡194
11?1傳感器網絡概述194
11?1?1傳感器網絡的作用194
11?1?2傳感器網絡的結構195
11?2傳感器網絡信息交換體系196
11?3OSI開放系統互連參考模型197
11?3?1OSI參考模型的層次結構197
11?3?2OSI參考模型各層規范的功能198
11?4傳感器網絡通信協議199
11?4?1汽車協議及其應用200
11?4?2工業網絡協議202
11?4?3辦公室與樓宇自動化網絡協議203
11?4?4家庭自動化網絡協議203
11?5無線傳感器網絡205
11?5?1無線傳感器網絡的結構205
11?5?2無線傳感器網絡的應用206
11?6實訓207
11?6?1傳感器信號無線通信網絡的方案設計207
11?6?2調頻無線傳聲器電路的裝配與調試208
11?7習題209
參考文獻210
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