傳感器技術(shù)在現(xiàn)代信息技術(shù)中占有舉足輕重的地位，是現(xiàn)代信息社會(huì)發(fā)展必不可少的重要技術(shù)之一。本書重點(diǎn)講述了幾種常用的傳感器，如電阻應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、磁電式、熱電式、光電式傳感器的基本原理、相關(guān)特性、信號(hào)調(diào)節(jié)電路及其應(yīng)用，對(duì)幾種新型傳感器，如半導(dǎo)體氣體、濕度、超聲波、電化學(xué)、數(shù)字智能傳感器也做了詳細(xì)介紹。同時(shí)還結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，開展傳感器實(shí)驗(yàn)研究和工程設(shè)計(jì)，為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐和科研能力提供案例，內(nèi)容系統(tǒng)新穎、講述透徹、適用面廣。
本書可作為高等學(xué)校非測控專業(yè)本科生和研究生“傳感器技術(shù)與虛擬儀器”課程的教材，也可供從事測控工作的工程技術(shù)人員參考。
第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)1
1.1 傳感器的概述1
1.1.1 傳感器的定義1
1.1.2 傳感器的組成2
1.1.3 傳感器的一般要求2
1.1.4 傳感器與自動(dòng)測控系統(tǒng)2
1.1.5 自動(dòng)測控系統(tǒng)舉例3
1.1.6 虛擬儀器技術(shù)4
1.2 傳感器的分類5
1.2.1 按被測量分類5
1.2.2 按傳感器工作原理分類6
1.3 傳感器的基本特性7
1.3.1 傳感器的靜態(tài)特性7
1.3.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性11
1.4 傳感器的標(biāo)定14
1.4.1 傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定15
1.4.2 靜態(tài)標(biāo)定例15
1.5 傳感器接口電路16
1.5.1 傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)16
1.5.2 典型的傳感器接口電路17
第2章 電阻應(yīng)變式傳感器20
2.1 電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)和類型20
2.2 典型電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理20
2.2.1 電阻絲式應(yīng)變片21
2.2.2 箔式應(yīng)變片23
2.2.3 薄膜應(yīng)變片24
2.2.4 半導(dǎo)體應(yīng)變片24
2.3 電阻應(yīng)變式傳感器的特性24
2.3.1 應(yīng)變式傳感器的靜態(tài)特性24
2.3.2 應(yīng)變式傳感器的動(dòng)態(tài)特性29
2.4 應(yīng)變式傳感器的測量電路31
2.4.1 直流電橋測量電路31
2.4.2 交流電橋測量電路35
2.5 壓阻式傳感器37
2.5.1 壓阻式傳感器的工作原理37
2.5.2 壓阻式傳感器的測量電路和溫度補(bǔ)償電路37
2.5.3 壓阻式傳感器的應(yīng)用39
2.6 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用40
2.6.1 應(yīng)變式力傳感器40
2.6.2 應(yīng)變式壓力傳感器43
2.6.3 應(yīng)變式加速度傳感器45
第3章 電容式傳感器46
3.1 電容式傳感器的工作原理和類型46
3.1.1 電容式傳感器的工作原理46
3.1.2 變極距型電容式傳感器47
3.1.3 變面積型電容式傳感器50
3.1.4 變介電常數(shù)型電容式傳感器52
3.2 電容式傳感器的信號(hào)測量及轉(zhuǎn)換電路53
3.2.1 電容式傳感器等效電路53
3.2.2 調(diào)頻測量電路54
3.2.3 電橋電路55
3.2.4 二極管雙T形交流電橋電路56
3.2.5 差動(dòng)脈沖寬度調(diào)制電路57
3.2.6 運(yùn)算放大器式電路59
3.2.7 直放式與外差式調(diào)頻測量改進(jìn)電路59
3.2.8 諧振式調(diào)頻測量改進(jìn)電路60
3.3 電容傳感器抗干擾及提高精度的措施60
3.4 電容式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用63
3.4.1 差動(dòng)式電容測厚傳感器63
3.4.2 電容式料位傳感器64
3.4.3 電容式接近開關(guān)傳感器64
3.4.4 液體燃料測量電容傳感器65
第4章 電感式傳感器66
4.1 自感式傳感器66
4.1.1 自感式傳感器的工作原理66
4.1.2 自感式傳感器的測量電路70
4.1.3 自感式傳感器的應(yīng)用73
4.2 差動(dòng)變壓器式傳感器74
4.2.1 差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理74
4.2.2 差動(dòng)變壓器式傳感器的誤差因素分析76
4.2.3 差動(dòng)變壓器式傳感器的測量電路77
4.2.4 差動(dòng)變壓器式傳感器的應(yīng)用81
4.3 電渦流式傳感器82
4.3.1 電渦流式傳感器的工作原理82
4.3.2 電渦流式傳感器的測量電路83
4.3.3 電渦流式傳感器的應(yīng)用85
第5章 壓電式傳感器87
5.1 壓電式傳感器的工作原理87
5.1.1 壓電效應(yīng)87
5.1.2 壓電材料88
5.1.3 壓電方程92
5.1.4 壓電元件的結(jié)構(gòu)形式92
5.2 壓電式傳感器的等效電路和測量電路93
5.2.1 壓電式傳感器的等效電路93
5.2.2 壓電式傳感器的測量電路94
5.3 引起壓電式傳感器測量誤差的因素96
5.4 壓電式傳感器的應(yīng)用97
5.4.1 壓電式測力傳感器97
5.4.2 壓電式流體壓力傳感器98
5.4.3 壓電式加速度傳感器99
5.4.4 壓電式玻璃破碎報(bào)警器100
第6章 磁電式傳感器101
6.1 磁電感應(yīng)式傳感器101
6.1.1 磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理101
6.1.2 磁電感應(yīng)式傳感器的基本特性102
6.1.3 磁電感應(yīng)式傳感器的測量電路103
6.1.4 磁電感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用104
6.2 霍爾式傳感器105
6.2.1 霍爾效應(yīng)及霍爾元件105
6.2.2 霍爾式傳感器的應(yīng)用110
第7章 熱電式傳感器112
7.1 熱電偶112
7.1.1 熱電偶的工作原理112
7.1.2 熱電偶的結(jié)構(gòu)118
7.2 熱電阻120
7.2.1 金屬熱電阻120
7.2.2 半導(dǎo)體熱敏電阻123
7.3 晶體管和集成溫度傳感器126
7.3.1 晶體管和集成溫度傳感器的工作原理126
7.3.2 集成溫度傳感器的應(yīng)用128
第8章 光電式傳感器130
8.1 光電管130
8.2 光電倍增管131
8.3 光敏電阻132
8.3.1 光敏電阻的工作原理132
8.3.2 光敏電阻的結(jié)構(gòu)132
8.3.3 光敏電阻的主要參數(shù)132
8.3.4 光敏電阻的基本特性133
8.4 光敏二極管和光敏晶體管135
8.4.1 光敏二極管和光敏晶體管的工作原理135
8.4.2 光敏二極管和光敏晶體管的基本特性136
8.5 光電池137
8.5.1 光電池的工作原理138
8.5.2 光電池的基本特性138
8.6 光電耦合器件140
8.6.1 光電耦合器140
8.6.2 光電開關(guān)140
8.7 電荷耦合器件141
8.7.1 CCD的工作原理141
8.7.2 CCD的應(yīng)用142
8.8 光纖傳感器144
8.8.1 光纖的結(jié)構(gòu)和傳輸原理145
8.8.2 光纖傳感器的應(yīng)用146
8.9 紅外傳感器147
8.10 光電式傳感器的應(yīng)用151
8.10.1 模擬式光電傳感器151
8.10.2 脈沖式光電傳感器152
8.10.3 CCD圖像傳感器153
第9章 半導(dǎo)體氣體傳感器155
9.1 半導(dǎo)體氣體傳感器及其分類156
9.2 電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器158
9.2.1 表面控制型電阻式傳感器158
9.2.2 體控制型電阻式傳感器161
9.3 非電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器162
9.3.1 二極管傳感器162
9.3.2 MOS二極管傳感器163
9.3.3 MOS場效應(yīng)晶體管傳感器164
9.4 半導(dǎo)體氣體傳感器的應(yīng)用164
9.4.1 氣體報(bào)警器164
9.4.2 煤氣報(bào)警器164
9.4.3 火災(zāi)煙霧報(bào)警器165
9.4.4 酒精探測器166
9.4.5 空氣凈化換氣扇166
第10章 濕度傳感器167
10.1 濕度及濕度傳感器167
10.1.1 濕度及其表示方法167
10.1.2 濕度傳感器及其特性參數(shù)168
10.1.3 濕度傳感器的分類169
10.2 電解質(zhì)系濕度傳感器169
10.2.1 無機(jī)電解質(zhì)濕度傳感器170
10.2.2 高分子電解質(zhì)濕度傳感器171
10.3 半導(dǎo)體及陶瓷系濕度傳感器173
10.3.1 涂覆膜型173
10.3.2 燒結(jié)體型174
10.3.3 薄膜型175
10.4 濕度傳感器的應(yīng)用及發(fā)展動(dòng)向175
第11章 超聲波傳感器177
11.1 超聲波及其物理性質(zhì)177
11.2 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)178
11.3 超聲波傳感器的應(yīng)用179
11.3.1 超聲波物位傳感器179
11.3.2 超聲波流量傳感器179
第12章 電化學(xué)傳感器181
12.1 電化學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)及其工作原理181
12.2 納米電化學(xué)傳感器電極設(shè)計(jì)183
12.3 電化學(xué)傳感器循環(huán)伏安測試技術(shù)184
12.3.1 電化學(xué)測試184
12.3.2 電化學(xué)循環(huán)伏安測試184
12.4 電化學(xué)乙醇傳感器測試186
12.4.1 電化學(xué)窗口的選擇186
12.4.2 電極電化學(xué)穩(wěn)定性測試186
12.4.3 傳感器靈敏度測試187
第13章 數(shù)字智能傳感器190
13.1 智能式傳感器的構(gòu)成及各部分功能190
13.2 壓阻式壓力傳感器智能化191
13.3 智能式傳感器發(fā)展方向與途徑194
第14章 傳感器與虛擬儀器測量技術(shù)195
14.1 LabVIEW編程基礎(chǔ)195
14.2 LabVIEW開發(fā)環(huán)境196
14.3 LabVIEW菜單欄197
14.4 LabVIEW工具條201
14.5 LabVIEW操作模板202
第15章 傳感器與虛擬儀器應(yīng)用案例205
15.1 數(shù)據(jù)采樣電路205
15.1.1 循環(huán)結(jié)構(gòu)205
15.1.2 公式節(jié)點(diǎn)205
15.2 數(shù)據(jù)圖形化輸出207
15.2.1 數(shù)字波形圖207
15.2.2 三維圖形208
15.3 文件I/O操作210
15.3.1 文件I/O的格式210
15.3.2 波形文件I/O211
15.4 單擺運(yùn)動(dòng)212
15.5 單邊傅里葉變換214
15.6 提取正弦波217
參考文獻(xiàn)220
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