本書(shū)圍繞微納傳感與測(cè)試技術(shù)的知識(shí)架構(gòu)，闡述微納傳感器的基本原理、優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)與應(yīng)用。本書(shū)主要介紹單晶硅壓阻原理、加速度傳感器、壓力傳感器、諧振傳感器、機(jī)床刀具測(cè)力和振動(dòng)傳感器、薄膜測(cè)力傳感器、爆轟爆速傳感器、MEMS電熱執(zhí)行器、氣體傳感器等典型微納傳感器的設(shè)計(jì)與制造方法。本書(shū)可供高等院校傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)、測(cè)控技術(shù)與儀器、自動(dòng)化工程、機(jī)電一體化及儀器儀表等專(zhuān)業(yè)的師生作為教材使用，也可供從事傳感器、MEMS、儀器儀表等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。

1、本書(shū)既包含傳感器的基礎(chǔ)理論知識(shí)，又涵蓋新型微納傳感器技術(shù)，具有豐富的傳感器設(shè)計(jì)案例，能夠深入淺出地講解新型微納傳感器設(shè)計(jì)與制造，培養(yǎng)讀者獨(dú)立設(shè)計(jì)、創(chuàng)新分析和動(dòng)手能力。2、同目前國(guó)內(nèi)外的類(lèi)似著作相比，本書(shū)具有內(nèi)容新穎、案例眾多的特點(diǎn)，能夠?yàn)楸绢I(lǐng)域人員開(kāi)展創(chuàng)新研究提供新的研究思路和技術(shù)方法，對(duì)推動(dòng)微納傳感器技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化具有重要學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。

微納傳感與測(cè)試技術(shù)是國(guó)家重點(diǎn)支持的研究與產(chǎn)業(yè)方向，是中國(guó)制造、機(jī)器人、武器裝備等領(lǐng)域重要的技術(shù)支撐。得益于MEMS技術(shù)低成本、微型化、高精度的特點(diǎn)，微納傳感器具有龐大的市場(chǎng)占有率，必將長(zhǎng)期成為研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。為進(jìn)一步滿足微納傳感與測(cè)試技術(shù)在研究和教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用需求，本書(shū)從傳感器基本概念和特性入手，闡述微納傳感器的基本原理、優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)與應(yīng)用，主要介紹單晶硅壓阻原理、加速度傳感器、壓力傳感器、諧振傳感器、機(jī)床刀具測(cè)力和振動(dòng)傳感器、薄膜測(cè)力傳感器、爆轟爆速傳感器、MEMS執(zhí)行器等典型微納傳感器的設(shè)計(jì)與制造方法，分析了最新的傳感器應(yīng)用案例和實(shí)驗(yàn)。本書(shū)凝聚了著者所在團(tuán)隊(duì)二十多年的研究經(jīng)驗(yàn)，涵蓋了微納傳感器領(lǐng)域最新的研究成果和技術(shù)，是作者研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)家863、973、國(guó)防基礎(chǔ)研究、國(guó)家自然基金等重大項(xiàng)目中的主要研究成果，具有眾多的實(shí)例，同國(guó)內(nèi)外的類(lèi)似著作對(duì)比，具有內(nèi)容新穎、體系全面、案例眾多的特點(diǎn)。本書(shū)與市場(chǎng)需求、國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略緊密相關(guān)，具有強(qiáng)大的國(guó)家重大項(xiàng)目研究背景和西安交通大學(xué)MEMS傳感器研究特色。本書(shū)遵循理論聯(lián)系實(shí)際的原則，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外傳感器研制和使用的經(jīng)驗(yàn)。其取材新穎、實(shí)用性強(qiáng)，可作為檢測(cè)技術(shù)與儀器、自動(dòng)化儀表、自動(dòng)控制、石油化工、機(jī)械工程和能源動(dòng)力等專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生的教材或參考書(shū)，也可供從事傳感器、MEMS、儀器儀表等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。本書(shū)在完成過(guò)程中得到了團(tuán)隊(duì)成員田邊教授、任煒研究員、李村副教授、張琪高工、趙友副研究員、胡騰江副研究員、張國(guó)棟助理研究員、李波助理教授的幫助和支持。承蒙中國(guó)工程院院士、華中科技大學(xué)校長(zhǎng)尤政教授在百忙之中為本書(shū)作序，使本書(shū)增輝。在此表示最崇高的敬意和最深切的謝意。由于時(shí)間倉(cāng)促，不妥之處在所難免，望讀者不吝賜教。著者2022年10月于西安交通大學(xué)

第1章傳感器的基本概念 11.1傳感器的定義 11.2傳感器的組成 11.3傳感器的分類(lèi) 21.4傳感器的地位與作用 21.5傳感器的發(fā)展動(dòng)向 3第2章傳感器的特性 52.1傳感器的靜態(tài)特性 52.1.1測(cè)量范圍、量程和滿量程輸出 52.1.2分辨力、閾值和靈敏度 62.1.3遲滯 72.1.4重復(fù)性 82.1.5線性度 92.1.6零漂與溫漂 132.1.7總精度 142.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性 182.2.1傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)的基本特點(diǎn) 182.2.2傳遞函數(shù)與頻響特性 202.2.3一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 232.2.4二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 262.2.5高階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 312.2.6傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指標(biāo) 312.2.7實(shí)驗(yàn)確定傳遞函數(shù)的方法 33第3章MEMS壓阻式傳感器 383.1概述 383.2壓阻效應(yīng) 403.2.1壓阻效應(yīng)的定義與特點(diǎn) 403.2.2晶面與晶向 413.2.3壓阻系數(shù) 423.3壓阻式壓力傳感器 483.3.1平膜結(jié)構(gòu)的力敏電阻電橋設(shè)計(jì) 483.3.2梁-島膜結(jié)構(gòu)的力敏電阻電橋設(shè)計(jì) 563.4MEMS壓阻式微加速度計(jì) 623.4.1硅微加速度計(jì)概述 623.4.2MEMS壓阻式加速度計(jì)測(cè)量原理 623.4.3復(fù)合多梁MEMS壓阻式加速度計(jì) 643.4.4孔縫結(jié)構(gòu)MEMS壓阻式加速度計(jì) 673.4.5高g值MEMS加速度計(jì) 69參考文獻(xiàn) 72第4章高溫壓力傳感器 744.1耐高溫壓力傳感器的應(yīng)用需求和主要技術(shù)方法 744.1.1耐高溫壓力傳感器的應(yīng)用需求 744.1.2耐高溫壓力傳感器主要技術(shù)方法 754.2SOI高溫壓力傳感器 784.2.1SOI壓阻傳感器的耐高溫工作原理 784.2.2合理?yè)诫s濃度的設(shè)計(jì) 794.2.3SOI耐高溫敏感元件的制作工藝 814.3耐高溫壓力傳感器的典型封裝形式 844.3.1絕壓與表壓的芯片級(jí)封裝 844.3.2齊平膜高頻響結(jié)構(gòu)倒杯式和C型杯式 854.3.3高可靠性充油封裝 854.3.4微型化無(wú)引線封裝 864.4SiC耐高溫壓力傳感器敏感元件研制 874.4.1SiC材料特性 874.4.24H-SiC高溫壓力傳感器芯片設(shè)計(jì) 894.4.34H-SiC高溫壓力傳感器芯片制備 91參考文獻(xiàn) 94第5章MEMS振梁式諧振傳感器 965.1諧振式傳感器概述 965.1.1概述 965.1.2諧振現(xiàn)象與傳感器 975.1.3特征和優(yōu)勢(shì) 985.2諧振式傳感器的敏感機(jī)理及信號(hào)檢測(cè)方式 995.2.1諧振敏感元件 995.2.2敏感機(jī)理 1005.2.3信號(hào)檢測(cè)方式 1055.3典型的振梁式諧振加速度傳感器結(jié)構(gòu)及其工作原理 1065.3.1硅振梁式諧振加速度傳感器 1065.3.2石英振梁式諧振加速度傳感器 1105.4典型的振梁式諧振壓力傳感器結(jié)構(gòu)及其工作原理 1175.4.1硅振梁式諧振壓力傳感器 1175.4.2石英振梁式諧振壓力傳感器 121參考文獻(xiàn) 122第6章MEMS陀螺技術(shù) 1246.1微機(jī)械陀螺的原理、分類(lèi)與性能 1256.1.1科里奧利效應(yīng) 1256.1.2微機(jī)械陀螺的分類(lèi) 1266.1.3微機(jī)械陀螺的性能指標(biāo) 1276.2振梁式硅MEMS陀螺分析 1296.2.1音叉式硅微機(jī)械陀螺 1296.2.2振動(dòng)輪式硅微機(jī)械陀螺 1306.3石英音叉微機(jī)械陀螺 1316.3.1石英音叉陀螺的工作原理 1316.3.2驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)原理 1336.3.3驅(qū)動(dòng)穩(wěn)幅穩(wěn)頻振動(dòng)控制技術(shù) 1346.3.4角速度（電荷）檢測(cè)技術(shù) 1396.3.5幾種典型的石英音叉陀螺 139參考文獻(xiàn) 141第7章智能加工切削力傳感器 1437.1切削力概述 1437.1.1切削力的來(lái)源 1437.1.2切削力測(cè)量的重要性 1447.2切削力傳感器的研究與發(fā)展 1447.2.1切削力傳感器研究早期探索階段 1447.2.2切削力傳感器快速發(fā)展階段 1457.2.3切削力傳感器商業(yè)化階段 1477.2.4智能刀具切削力傳感器 1487.3集成化三維車(chē)削力傳感器設(shè)計(jì)制造與測(cè)試 1507.3.1傳感器設(shè)計(jì)原理與方法 1507.3.2傳感器制造與封裝技術(shù) 1577.3.3傳感器性能測(cè)試與分析 160參考文獻(xiàn) 164第8章基于非晶碳薄膜壓阻效應(yīng)的新型壓力傳感器 1668.1非晶碳膜壓阻材料基礎(chǔ) 1668.1.1非晶碳膜材料表征 1668.1.2非晶碳膜制備工藝研究 1688.1.3非晶碳膜性能研究 1708.2非晶碳膜的MEMS壓阻式微壓力傳感器設(shè)計(jì)及加工 1738.2.1非晶碳膜微壓力傳感器設(shè)計(jì) 1738.2.2傳感器芯片的封裝方案設(shè)計(jì) 1758.3基于非晶碳膜的MEMS壓阻式微壓力傳感器性能測(cè)試 1768.3.1靜態(tài)性能測(cè)試 1768.3.2時(shí)間/溫度漂移測(cè)試 177參考文獻(xiàn) 177第9章MEMS微爆轟測(cè)試傳感器 1799.1爆壓測(cè)試方法 1799.1.1動(dòng)量守恒法 1809.1.2阻抗匹配法 1819.2MEMS微爆轟壓力傳感器 1889.2.1爆壓測(cè)試方法分析 1889.2.2MEMS微爆轟壓力傳感器設(shè)計(jì) 1899.2.3傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定 1909.2.4微爆轟實(shí)驗(yàn)測(cè)試 1919.3爆速測(cè)試方法 1939.3.1離散法 1939.3.2連續(xù)法 1959.4MEMS微爆轟速度傳感器 1969.4.1爆速測(cè)試方法分析 1979.4.2MEMS微爆轟速度傳感器設(shè)計(jì) 1979.4.3MEMS微爆轟速度傳感器實(shí)驗(yàn)測(cè)試 1989.4.4爆速測(cè)試數(shù)據(jù)處理 199參考文獻(xiàn) 200第10章大輸出位移電熱微執(zhí)行器 20210.1微執(zhí)行器概述 20210.1.1微執(zhí)行器基本概念 20210.1.2微執(zhí)行器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 20310.2大輸出位移電熱微執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20710.2.1電熱微執(zhí)行器類(lèi)型 20710.2.2電熱微執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)原理 20810.2.3位移放大機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 21810.3大輸出位移電熱微執(zhí)行器的應(yīng)用 22110.3.1基于三角放大機(jī)構(gòu)的電熱執(zhí)行器 22110.3.2基于柔性杠桿放大機(jī)構(gòu)的電熱執(zhí)行器 22210.3.3基于微彈簧放大機(jī)構(gòu)的電熱執(zhí)行器 224參考文獻(xiàn) 226第11章超高溫傳感技術(shù) 22811.1引言 22811.2薄膜熱電偶測(cè)溫技術(shù) 22811.2.1金屬型薄膜熱電偶測(cè)溫技術(shù) 22811.2.2氧化物型薄膜熱電偶測(cè)溫技術(shù) 23511.2.3大曲率渦輪葉片薄膜溫度傳感研究 238參考文獻(xiàn) 243