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第一章 概论1

1.1传感器的定义及其在科技发展中的作用1

1.2传感器的组成和分类1

1.2.1传感器的组成1

目录1

1.2.2传感器的分类2

1.3传感器的发展趋势3

1.4机电模拟及双向传感器的统一理论3

1.4.1变量的分类4

1.4.2机电模拟5

1.4.3双向传感器的统一理论8

第二章 传感器的一般特性20

2.1传感器的静态特性20

2.1.1线性度20

2.1.3迟滞（迟环）22

2.1.2灵敏度22

2.1.4重复性23

2.2传感器的动态特性23

2.2.1动态参数测试的特殊问题23

2.2.2研究传感器动态特性的方法及其指标24

2.2.3传感器的数学模型25

2.2.4传递函数26

2.2.5频率响应函数27

2.2.6脉冲响应函数27

2.3传感器动态特性分析28

2.3.1传感器的频率响应28

2.3.2传感器的瞬态响应32

2.4传感器的无失真测试条件34

3.2.1弹性特性36

3.2弹性敏感元件的基本特性36

3.1引言36

第三章 传感器的弹性敏感元件36

3.2.2弹性滞后37

3.2.3弹性后效37

3.2.4固有振动频率38

3.3弹性元件的材料38

3.4弹性敏感元件的特性参数计算39

3.4.1弹性圆柱（实心或空心）39

3.4.2悬臂梁40

3.4.3扭转棒42

3.4.4圆形膜片和膜盒43

3.4.5弹簧管44

3.4.6波纹管46

3.4.7薄壁圆筒48

4.1线绕电位计的结构和工作原理50

第四章 电位计（器）式传感器50

4.2线绕电位计的输出特性51

4.2.1阶梯特性、阶梯误差和分辨力51

4.2.2电位计的负载特性及负载误差53

4.3电位计式传感器的结构设计与参数计算55

4.3.1结构设计要考虑的问题55

4.3.2参数计算58

4.4非线绕电位计60

4.4.1合成膜电位计60

4.4.2金属膜电位计60

4.4.3导电塑料电位计61

4.4.4光电电位计61

4.5电位计式传感器61

5.1.2电阻应变片的结构和工作原理63

5.1.1金属的应变效应63

第五章 电阻应变式传感器63

5.1电阻应变片（计）的工作原理63

5.1.3电阻应变片的横向效应66

5.2电阻应变片的种类、材料和参数67

5.2.1电阻应变片的种类67

5.2.2电阻应变片的材料69

5.2.3应变片的主要参数70

5.3电阻应变片的动态响应特性72

5.3.1应变波的传播过程72

5.3.2应变计的可测频率的估算73

5.4粘合剂和应变片粘贴技术75

5.4.1粘合剂75

5.4.2应变计粘贴工艺76

5.5.1温度误差及其产生原因77

5.5电阻应变片的温度误差及其补偿77

5.5.2温度补偿的方法78

5.6电阻应变片的信号调节电路及电阻应变仪80

5.6.1测量电桥的工作原理80

5.6.2电阻应变仪84

5.7电阻应变式力传感器85

6.7.1应变式力传感器85

5.7.2应变式压力传感器91

5.7.3应变式加速度传感器94

5.8固态压阻式传感器94

5.8.1概述94

5.8.2压阻式压力传感器95

5.8.3压阻式加速度传感器97

6.1电容式传感器的工作原理及结构形式98

第六章 电容式传感器98

6.1.1变间隙的电容式传感器99

6.1.2变面积的电容式传感器103

6.1.3变介电常数的电容式传感器103

6.2电容式传感器的等效电路105

6.3电容式传感器的信号调节电路106

6.3.1运算放大器式电路106

6.3.2电桥电路107

6.3.3调频电路108

6.3.4谐振电路108

8.3.5二极管T型网络109

6.3.6脉冲宽度调制电路110

6.4影响电容传感器精度的因素及提高精度的措施111

6.4.1温度对结构尺寸的影响111

6.4.4边缘效应与寄生参量的影响112

6.4.2温度对介质介电常数的影响112

6.4.3漏电阻的影响112

6.4.5增加原始电容值，减少寄生电容和漏电的影响113

6.5电容传感器的应用113

6.5.1膜片电极式压力传感器113

6.5.2电容式加速度传感器116

6.5.3电容式应变计116

8.5.4荷重传感器116

6.5.5振动、位移测量仪116

6.5.6电容测厚仪117

第七章 电感式传感器118

7.1变磁阻式传感器118

7.1.1工作原理118

7.1.2等效电路120

7.1.3具有铁芯和小气隙的电感线圈的设计122

7.1.4输出特性分析123

7.1.5结构126

7.1.6传感器的信号调节电路128

7.1.7影响传感器精度的因素分析129

7.1.8电感式传感器的应用130

7.2差动变压器131

7.2.1螺管形差动变压器131

7.2.2差动变压的信号调节电路137

7.2.3差动变压器的应用141

7.3涡流式传感器141

7.3.1高频反射式涡流传感器142

7.3.2低频透射式涡流传感器144

7.3.3涡流式传感器的应用145

8.1.1压电效应147

8.1压电式传感器的工作原理147

第八章 压电式传感器147

8.1.2压电常数和表面电荷的计算149

8.2压电材料151

8.2.1压电晶体151

8.2.2压电陶瓷151

8.3压电式传感器的等效电路154

8.4压电式传感器的信号调节电路155

8.4.1电压放大器（阻抗变换器）156

8.4.2电荷放大器159

8.5压电式加速度传器感160

8.5.1工作原理160

8.5.2灵敏度161

8.5.3频率特性162

8.5.4压电式加速度传感器的结构163

8.5压电式测力传感器165

8.7.1横向灵敏度和它所引起的误差166

8.7.2环境影响166

8.6压电式传感器的误差166

8.7.3电缆噪声167

8.7.4接地回路噪声167

第九章 磁电式传感器168

9.1磁电式传感器的工作原理168

9.2动圈式磁电传感器168

9.2.1动圈式磁电传感器工作原理168

9.2.2动圈式磁电传感器结构169

9.2.3信号调节电路和记录仪器170

9.3磁阻式磁电传感器171

9.4磁电式传感器设计要点172

9.4.1灵敏度Sn172

9.4.4线圈的磁场效应173

9.4.2线圈电阻与负载电阻匹配问题173

9.4.3线圈发热检查173

9.4.5温度影响174

9.5磁电式传感器的误差175

9.5.1温度误差175

9.5.2永久磁铁的不稳定性误差175

9.5.3磁电式传感器的非线性误差176

9.6磁电式传感器的频率响应特性177

第十章 光电式传感器179

10.1光电管179

10.2光电倍增管180

10.3光敏电阻180

10.3.1光敏电阻的工作原理180

10.3.3光敏电阻的主要参数181

10.3.2光敏电阻的结构181

10.3.4光敏电阻基本特性182

10.4光敏二极管和光敏晶体管184

10.4.1工作原理184

10.4.2基本特性185

10.5光电池187

10.5.1工作原理187

10.5.2基本特性188

10.6光电式传感器的应用190

10.6.1模拟式光电传感器的应用190

10.6.2脉冲式光电传感器的应用192

第十一章 霍尔式传感器193

11.1霍尔元件的工作原理193

11.1.1霍尔效应193

11.2零位误差及补偿194

11.1.2霍尔系数及灵敏度194

11.1.3霍尔元件的基本电路194

11.2.1不等位电势Uo195

11.2.2寄生直流电势196

11.2.3感应零电势Vio196

11.2.4自激场零电势196

11.3霍尔元件的温度特性及补偿方法197

11.3.1温度对内阻的影响197

11.3.2温度对霍尔输出的影响197

11.3.3温态补偿198

11.4霍尔式传感器的应用200

11.4.1微位移的测量200

11.4.2霍尔式转速传感器203

12.1.1有关光导纤维的基本知识205

12.1光导纤维传感器205

第十二章 新型传感器205

12.1.2光导纤维传感器206

12.1.3光导纤维传感器的应用206

12.2气体传感器212

12.2.1半导体气体传感器212

12.2.2表面控制型电阻式传感器212

12.2.3体控制型电阻式传感器217

12.2.4非电阻式半导体气体传感器218

12.3湿度传感器220

12.3.1电阻式湿度传感器的原理、结构和性能220

12.3.2湿度传感器的应用及发展方向227

12.4智能式传感器228

12.4.1概述228

12.4.3智能式传感器发展的几个问题229

12.4.2智能式传感器的构成229

第十三章 传感器的标定231

13.1传感器的静态特性标定231

13.1.1静态标准条件231

13.1.2标定仪器设备的精度等级的确定231

13.1.3静态特性标定的方法231

13.2传感器的动态特性标定232

13.3测振传感器（振动测量仪器）的标定234

13.3.1绝对标定法234

13.3.2比较标定法234

13.3.3互易法235

13.4压力传感器的标定和校准236

13.4.1动态标定压力源236

13.4.2激波管标定法236

参考文献244