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第一章 传感器的一般特性1

1.1概述1

1.1.1传感器及其作用1

1.1.2敏感元件和传感器的组成2

1.2传感器的分类3

1.2.1按被检测对象分类3

1.2.2按变换方式分类4

1.3传感器的基本特性4

1.3.1基本特性4

1.3.2研究传感器的基本特性的意义4

1.3.3传感器的静态特性和动态特性5

1.4传感器静态特性的主要参数5

1.4.1量程和量程宽度5

1.4.2满量程值5

1.4.3线性度5

1.4.4灵敏度7

1.4.5分辨率和平均分辨率7

1.4.6分辨力7

1.4.7迟滞8

1.4.8重复性8

1.4.9精度9

1.5传感器的动态特性9

1.5.1典型传感器动态特性的数学模型9

1.5.2典型一阶传感器系统的动态特性分析10

1.5.3典型二阶传感器系统的动态特性分析12

1.5.4传感器的传递函数15

1.6一般传感器动态特性的综合参数17

1.6.1上升时间17

1.6.2稳定时间（建立时间）17

1.6.3过冲量（超调量）、过冲率，及衰减率17

1.6.4频带宽度18

本章小结18

习题与思考题19

第二章 光电传感器21

2.1概述21

2.2光电效应22

2.2.1外光电效应22

2.2.2内光电效应25

2.3光灵敏度参数28

2.3.1光功率和光照度28

2.3.2以光照度为基础的光敏灵敏度32

2.3.3物理辐射灵敏度33

2.3.4光谱灵敏度与相对光谱灵敏度33

2.4光敏二极管传感器34

2.4.1光敏二极管的构造和基本工作原理35

2.4.2光敏二极管的性能特点和主要参数36

2.4.3光电二极管的应用电路46

2.5高速光电二极管50

2.5.1 PIN型光电二极管50

2.5.2雪崩型光电二极管（APD）53

2.6光电三极管传感器79

2.6.1光电三极管的结构和特点79

2.6.2光电三极管的主要特性80

2.6.3光电三极管的使用方法83

2.7光敏电阻传感器88

2.7.1光敏电阻传感器原理及构造概述88

2.7.2光敏电阻传感器的主要特性89

2.7.3光敏电阻传感器的参数说明95

2.7.4光敏电阻传感器的应用电路97

本章小结101

习题与思考题102

第三章 温度传感器105

3.1概述105

3.1.1温度传感器的种类106

3.1.2温标简介106

3.2热敏电阻传感器108

3.2.1负温度系数热敏电阻传感器（NTC）及其特性参数109

3.2.2 NTC热敏电阻传感器特性举例113

3.2.3 NTC热敏电阻的线性化116

3.2.4 NTC热敏电阻的应用121

3.2.5薄膜型碳化硅（SiC）快速响应N7C热敏电阻传感器126

3.2.6 PTC型热敏电阻传感器127

3.3半导体PN结型温度传感器134

3.3.1温敏二极管传感器134

3.3.2用晶体三极管对作为温敏元件的测温方法140

3.3.3输出量正比于绝对温度的温度传感器143

3.3.4集成传感器AD590的主要参数和应用举例144

本章小结147

习题与思考题147

第四章 超声波传感器150

4.1概述150

4.2超声波的特性和检测方式151

4.3压电式超声波传感器的结构和原理153

4.3.1压电型超声波传感器的结构153

4.3.2超声波传感器的等效电路156

4.3.3超声波传感器的谐振频点测量157

4.3.4压电式超声波传感器的输出信号158

4.4压电式超声波传感器的性能特点159

4.4.1超声波换能器的声压和灵敏度159

4.4.2超声波传感器的主要性能参数161

4.5超声波发射器的驱动方法167

4.5.1使用晶体管的超声波发射电路167

4.5.2使用时基电路555的发射驱动电路170

4.5.3使用CMOS门电路的发射驱动电路172

4.6超声波信号的接收方法173

4.6.1使用运算放大器的接收电路173

4.6.2使用电压比较器的接收电路174

4.6.3使用视频放大器的接收电路175

4.7超声波传感器的应用方法176

4.7.1反射式物体探知电路176

4.7.2超声波测距电路180

4.8超声波传感器的多普勒应用182

4.8.1多普勒检测原理182

4.8.2多普勒流速测量183

4.8.3多普勒流量测量185

本章小结186

习题与思考题187

第五章 力敏传感器189

5.1概述189

5.1.1力传感器和压力传感器189

5.1.2力敏传感器的种类189

5.1.3力敏传感器中有关物理概念的说明190

5.2电阻应变片及其工作原理192

5.2.1导体形状改变引起的电阻变化193

5.2.2压阻效应引起金属导体的电阻变化195

5.2.3压阻效应引起半导体材料的电阻变化196

5.3金属电阻应变片式力传感器198

5.3.1金属电阻应变片的构造和用法199

5.3.2用金属电阻应变片测力202

5.3.3弹性应变式力敏传感原理204

5.3.4弹性应变式力敏传感器的参数221

5.3.5金属电阻应变片式力传感器的接口电路223

5.4半导体压阻式压力传感器226

5.4.1压力传感器检测的特点226

5.4.2压力测量单位227

5.4.3半导体电阻应变片的种类和特点229

5.4.4扩散硅型半导体压力传感器231

5.4.5压阻式半导体压力传感器的工作方式233

5.4.6压阻式半导体压力传感器的接口电路236

5.5电容式压力传感器240

5.5.1电容式压力传感器的结构和原理240

5.5.2电容式压力传感器的接口电路248

5.6力敏传感器的应用电路256

5.6.1表压传感器的应用电路256

5.6.2绝对压力传感器的应用电路262

5.6.3压力信息数字显示电路265

本章小结273

习题与思考题273

第六章 磁敏传感器276

6.1概述276

6.1.1磁信息和传感器276

6.1.2常用的磁物理量单位276

6.2霍尔式磁敏传感器277

6.2.1霍尔效应和传感器277

6.2.2霍尔原理278

6.2.3霍尔元件的性能特点及参数280

6.2.4霍尔传感器的接口电路286

6.3磁敏电阻传感器290

6.3.1磁电阻效应与传感器290

6.3.2半导体磁敏电阻传感器296

6.3.3铁磁性体磁敏电阻传感器301

6.4磁敏传感器的应用电路305

6.4.1用霍尔传感器制作测量磁通量的高斯计305

6.4.2用磁敏电阻器作电流传感器307

6.4.3用磁敏电阻器作微弱磁信号读取器309

本章小结310

习题与思考题311

第七章 热电偶型温度传感器313

7.1概述313

7.2热电偶传感器的工作原理314

7.2.1塞贝克效应314

7.2.2接触电势315

7.2.3温差电势316

7.2.4热电偶中的总热电势316

7.2.5热电偶基本定律317

7.3标准热电偶分类321

7.3.1 S型热电偶传感器321

7.3.2 B型热电偶传感器322

7.3.3 K型热电偶传感器323

7.3.4 E型热电偶传感器324

7.3.5 T型热电偶传感器325

7.3.6标准热电偶传感器特征归纳325

7.3.7热电偶的电极线直径与工作温度327

7.3.8非标准热电偶简介327

7.4热电偶传感器的结构和特点328

7.4.1装配型热电偶传感器328

7.4.2铠装型热电偶传感器330

7.4.3热电偶测温导线型传感器331

7.4.4热电偶的补偿导线332

7.5热电偶的冷端温度补偿334

7.5.1冷端冰浴温度补偿法334

7.5.2中间温度式补偿法335

7.5.3电路补偿法337

7.6热电偶传感器的应用电路343

7.6.1 K型热电偶的线性化电路343

7.6.2热电偶专用集成电路及其应用350

7.6.3使用K型热电偶的温度信息采集控制系统356

本章小结364

习题与思考题364

第八章 智能传感器366

8.1智能传感器介绍366

8.2普通传感器的智能化367

8.3集成型智能温度传感器分析368

8.3.1 DS18B20协议控制型温度传感器的特点369

8.3.2 DS18B20的主要工作参数370

8.3.3 DS18B20的模块结构及其功能371

8.3.4 DS18B20的供电方式376

8.3.5 DS18B20的操作时序和指令系统378

8.3.6 DS18B20的时隙操作顺序386

8.4微电脑管理下的温度采集控制系统390

8.4.1智能温度测控管理系统的组成方式390

8.4.2使用DS18B20的智能温度测控系统391

本章小结396

习题与思考题397

参考文献399