本書從實(shí)用角度出發(fā)，以項(xiàng)目為載體，介紹了傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、測(cè)量電路及應(yīng)用等。全書共九個(gè)項(xiàng)目，分別為傳感器概述、基于電阻式傳感器的電子秤的設(shè)計(jì)與制作、基于電容式傳感器的濕度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作、基于電感式傳感器的接近開關(guān)的設(shè)計(jì)與制作、基于霍爾傳感器的車速測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與制作、基于熱電式傳感器的測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)與制作、基于壓電陶瓷傳感器的聲波檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)與制作、基于光電傳感器的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作、基于數(shù)字式傳感器的位置檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)與制作。每個(gè)項(xiàng)目均由項(xiàng)目描述、項(xiàng)目目標(biāo)、知識(shí)準(zhǔn)備、任務(wù)實(shí)施、考核評(píng)價(jià)、拓展訓(xùn)練六個(gè)部分組成。每個(gè)項(xiàng)目中的典型工作任務(wù)將相關(guān)知識(shí)和實(shí)踐過(guò)程相結(jié)合，力求體現(xiàn)理論與實(shí)踐一體化的教學(xué)理念。本書結(jié)構(gòu)合理，脈絡(luò)清晰，內(nèi)容安排循序漸進(jìn)，通俗易懂。
本書既可作為高等職業(yè)院校機(jī)電一體化、電子信息、自動(dòng)化、智能醫(yī)療裝備技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)的教學(xué)用書，也可作為從事傳感器技術(shù)研究與開發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用的科技工作者和工程技術(shù)人員的參考用書。
傳感器是各種測(cè)控、檢測(cè)系統(tǒng)獲取信息的第一道“門檻”，它的性能對(duì)這些系統(tǒng)的功能起決定性作用，而且，這些系統(tǒng)的自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器的依賴性就越大�，F(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了傳感器向小型化、高準(zhǔn)確度、集成化和智能化方向發(fā)展，新工藝、新材料的應(yīng)用也使傳感器的制造成本不斷降低，性能指標(biāo)不斷提高。目前，傳感器已經(jīng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，傳感器技術(shù)也成為測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、精密器械、仿生學(xué)和材料科學(xué)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性和高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)之一，是現(xiàn)代新技術(shù)革命和信息社會(huì)的重要基礎(chǔ)。
隨著高等職業(yè)教育改革的不斷深入，高職教材也在進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。本書在編寫時(shí)打破了原來(lái)各學(xué)科的框架，將各學(xué)科的內(nèi)容按項(xiàng)目進(jìn)行了合理整合，結(jié)合課程改革成果，采用了綜合化、項(xiàng)目化的編寫思路，以培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐工作中觀察問題和獨(dú)立分析、解決問題的綜合能力，并注重拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
為貫徹二十大精神，本書在各章節(jié)的“讀一讀”模塊中，引入了先進(jìn)傳感器在我國(guó)農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、航空航天等方面的應(yīng)用，同時(shí)也介紹了我國(guó)在脫貧攻堅(jiān)、全面建成小康社會(huì)的過(guò)程中取得的成果。傳感器在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，其將繼續(xù)在我國(guó)全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家、實(shí)現(xiàn)第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)、全面推進(jìn)中華民族偉大復(fù)興的進(jìn)程中起著舉足輕重的作用。
本書順應(yīng)當(dāng)今信息化教學(xué)趨勢(shì)，配有豐富的數(shù)字化教學(xué)資源，是一本與“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代相適應(yīng)的教材。本書配套資源已經(jīng)在智慧樹網(wǎng)站上線，讀者可以登錄網(wǎng)站進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可以通過(guò)掃描書中的二維碼觀看微課。此外，本書還為教師提供了一些數(shù)字化課程教學(xué)資源，包括制作精良的電子課件、動(dòng)畫、教學(xué)文本等。本書的相關(guān)講義資料和多媒體課件在淄博職業(yè)學(xué)院“傳感器應(yīng)用技術(shù)”課程中已經(jīng)連續(xù)使用多年，該課程于2018年被評(píng)為山東省精品資源共享課。在此基礎(chǔ)上，本書幾位作者結(jié)合多年來(lái)從事傳感器與檢測(cè)技術(shù)教學(xué)、科研和生產(chǎn)的實(shí)踐與體會(huì)，學(xué)習(xí)、吸收了國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料的精華，共同編寫了本書，編寫過(guò)程中盡可能地緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐和日常生活，突出應(yīng)用，滿足高職教育的需求。
本書項(xiàng)目一、二、三由趙靜、胡曉瑋編寫，項(xiàng)目四由趙焓、張振遠(yuǎn)編寫，項(xiàng)目五由梁宸、魏昂編寫，項(xiàng)目六由華能辛店發(fā)電有限公司郭明編寫，項(xiàng)目七、八、九由內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院楊薇編寫。作者在編寫本書的過(guò)程中，參閱了相關(guān)教材和專著，在此向各位原編著者致謝。
本書涉及的知識(shí)面非常廣泛，而且傳感器技術(shù)本身也處在飛速發(fā)展過(guò)程中，由于編者水平有限，書中難免有不足之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。我們熱誠(chéng)希望本書能對(duì)學(xué)習(xí)和從事傳感器技術(shù)的廣大讀者有所幫助。
編 者
2023年4月
項(xiàng)目一 傳感器概述 1
項(xiàng)目描述 1
項(xiàng)目目標(biāo) 1
知識(shí)準(zhǔn)備 2
1.1 傳感器的概念 2
1.2 傳感器的基本特性 3
1.3 傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 13
任務(wù)實(shí)施 15
任務(wù)一 認(rèn)識(shí)與測(cè)試常見傳感器 15
考核評(píng)價(jià) 18
拓展訓(xùn)練 19項(xiàng)目二 基于電阻式傳感器的電子秤的設(shè)計(jì)與制作 20
項(xiàng)目描述 20
項(xiàng)目目標(biāo) 20
知識(shí)準(zhǔn)備 21
2.1 電位器式電阻傳感器 21
2.2 電阻應(yīng)變式傳感器 27
任務(wù)實(shí)施 42
任務(wù)二 基于電阻式傳感器的電子秤的設(shè)計(jì)與制作 42
考核評(píng)價(jià) 47
拓展訓(xùn)練 48項(xiàng)目三 基于電容式傳感器的濕度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作 49
項(xiàng)目描述 49
項(xiàng)目目標(biāo) 49
知識(shí)準(zhǔn)備 50
3.1 電容式傳感器的工作原理 50
3.2 電容式傳感器的測(cè)量電路 56
3.3 電容式傳感器的應(yīng)用 63
任務(wù)實(shí)施 66
任務(wù)三 基于電容式傳感器的濕度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作 66
考核評(píng)價(jià) 68
拓展訓(xùn)練 69
項(xiàng)目四 基于電感式傳感器的接近開關(guān)的設(shè)計(jì)與制作 71
項(xiàng)目描述 71
項(xiàng)目目標(biāo) 71
知識(shí)準(zhǔn)備 72
4.1 自感式傳感器 72
4.2 差動(dòng)變壓器 83
4.3 電渦流式傳感器 85
4.4 電感式傳感器的應(yīng)用 90
任務(wù)實(shí)施 93
任務(wù)四 基于電感式傳感器的接近開關(guān)的設(shè)計(jì)與制作 93
考核評(píng)價(jià) 96
拓展訓(xùn)練 97
項(xiàng)目五 基于霍爾傳感器的車速測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與制作 98
項(xiàng)目描述 98
項(xiàng)目目標(biāo) 98
知識(shí)準(zhǔn)備 99
5.1 霍爾傳感器 99
5.2 氣敏傳感器 112
5.3 濕敏傳感器 121
任務(wù)實(shí)施 126
任務(wù)五 基于霍爾傳感器的車速測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與制作 126
考核評(píng)價(jià) 131
拓展訓(xùn)練 132項(xiàng)目六 基于熱電式傳感器的測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)與制作 133
項(xiàng)目描述 133
項(xiàng)目目標(biāo) 133
知識(shí)準(zhǔn)備 134
6.1 熱電阻 134
6.2 熱電偶 141
任務(wù)實(shí)施 153
任務(wù)六 利用NTC熱敏電阻進(jìn)行溫度測(cè)量 153
任務(wù)七 利用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量 157
考核評(píng)價(jià) 158
拓展訓(xùn)練 159
項(xiàng)目七 基于壓電陶瓷傳感器的聲波檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)與制作 160
項(xiàng)目描述 160
項(xiàng)目目標(biāo) 160
知識(shí)準(zhǔn)備 161
7.1 壓電效應(yīng)和壓電材料 161
7.2 壓電元件的連接方式 167
7.3 壓電傳感器的等效電路和測(cè)量電路 168
7.4 壓電傳感器的應(yīng)用 172
任務(wù)實(shí)施 175
任務(wù)八 基于壓電陶瓷傳感器的聲波檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)與制作 175
考核評(píng)價(jià) 176
拓展訓(xùn)練 177
項(xiàng)目八 基于光電傳感器的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作 178
項(xiàng)目描述 178
項(xiàng)目目標(biāo) 178
知識(shí)準(zhǔn)備 179
8.1 光電效應(yīng) 179
8.2 光電器件 180
8.3 光源及光學(xué)元件 205
8.4 光電傳感器的應(yīng)用 205
任務(wù)實(shí)施 211
任務(wù)九 基于光電傳感器的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作 211
考核評(píng)價(jià) 214
拓展訓(xùn)練 215
項(xiàng)目九 基于數(shù)字式傳感器的位置檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)與制作 216
項(xiàng)目描述 216
項(xiàng)目目標(biāo) 216
知識(shí)準(zhǔn)備 217
9.1 角度數(shù)字編碼器 217
9.2 光柵傳感器 223
9.3 感應(yīng)同步器 234
任務(wù)實(shí)施 245
任務(wù)十 機(jī)床用數(shù)字位移傳感器的選型、安裝與使用 245
考核評(píng)價(jià) 246
拓展訓(xùn)練 247
參考文獻(xiàn) 248
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