《傳感器原理與檢測技術(shù)（第2版）》本著從基礎(chǔ)性、實(shí)用性出發(fā)的原則。對(duì)傳感器的基本原理、結(jié)構(gòu)、性能、用途及基本測量電路進(jìn)行了介紹，給出了詳細(xì)的物理概念、基本規(guī)律必要的、簡明的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并結(jié)合傳感器的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行講解，引導(dǎo)讀者學(xué)習(xí)提高傳感器的應(yīng)用技術(shù)。主要介紹了三個(gè)方面的內(nèi)容。一是基于物理學(xué)科的幾類常用傳感器；二是傳感器的檢測技術(shù)和檢測電路以及信號(hào)變換，三是，由于汽車工業(yè)的飛躍發(fā)展，介紹了汽車常用傳感器的原理、結(jié)構(gòu)和維修。
傳感器技術(shù)是應(yīng)用在自動(dòng)檢測和控制系統(tǒng)中，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)和功能起到重要作用的一門技術(shù)。系統(tǒng)的自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器的依賴性就越強(qiáng)。傳感器技術(shù)所要解決的問題是如何準(zhǔn)確可靠地獲取控制系統(tǒng)中的各類信息，并結(jié)合通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)完成對(duì)信息的傳輸和處理，最終對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制。傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)學(xué)科，它們分別構(gòu)成了自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)的“感覺器官”“中樞神經(jīng)”和“大腦”。
傳感器技術(shù)是研究各門學(xué)科的基礎(chǔ)。無論哪一門學(xué)科、哪一種技術(shù)、哪一個(gè)被控制對(duì)象，沒有對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)檢測，無論是信息轉(zhuǎn)換、信息處理，還是數(shù)據(jù)顯示，乃至于最終對(duì)被控制對(duì)象的控制，都將是一句空話。
傳感器技術(shù)遍布各行各業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域。在航空航天領(lǐng)域，以“阿波羅號(hào)”運(yùn)載火箭為例，檢測加速度、聲學(xué)、溫度、壓力、流量、速度、應(yīng)變等參數(shù)的傳感器共有2000余個(gè)，其中在宇宙飛船部分共有各種傳感器1000余個(gè)。在飛行器研制過程中，對(duì)樣機(jī)使用了各種傳感器進(jìn)行地面和空中測試，以確定符合各項(xiàng)技術(shù)性能的指標(biāo)。在飛行器中，裝備了各種檢測、顯示和控制系統(tǒng)，以反映飛行器的飛行參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，提供給駕駛員和控制室去控制和操縱。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，自動(dòng)化生產(chǎn)越來越普遍。僅以機(jī)床為例，以前只是測量一些靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)的性能參數(shù)，而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和加工質(zhì)量的提高，現(xiàn)在需要測量許多動(dòng)態(tài)性能，如機(jī)床床身的振動(dòng)、軸向和徑向位移的變化、刀具的磨損、負(fù)載的變化、工件的尺寸等，這些物理量的測量都需要大量的傳感器。此外，在機(jī)械加工過程中，各種保護(hù)措施的實(shí)施也是自動(dòng)完成的，如對(duì)人身安全的保護(hù)需要利用傳感器的自動(dòng)檢測來完成。
前言
第1章傳感器的一般特性1
1.1傳感器的靜態(tài)特性1
1.1.1線性度(非線性誤差)2
1.1.2靈敏度3
1.1.3精度3
1.1.4最小檢測量和分辨率4
1.1.5遲滯4
1.1.6重復(fù)性4
1.1.7零點(diǎn)漂移4
1.1.8溫漂5
1.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性5
1.2.1動(dòng)態(tài)特性的一般數(shù)學(xué)模型5
1.2.2傳遞函數(shù)7
1.2.3傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及其動(dòng)態(tài)
特性指標(biāo)8
思考題與習(xí)題10
第2章電阻應(yīng)變式傳感器12
2.1電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理12
2.2電阻應(yīng)變片的工作原理12
2.2.1金屬的應(yīng)變效應(yīng)12
2.2.2電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和工作
原理12
2.2.3電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)15
2.3電阻應(yīng)變片的種類、材料和參數(shù)15
2.3.1電阻應(yīng)變片的種類15
2.3.2電阻應(yīng)變片的材料16
2.3.3應(yīng)變片的主要參數(shù)17
2.4粘合劑和應(yīng)變片的粘貼技術(shù)18
2.4.1粘合劑18
2.4.2應(yīng)變片粘貼工藝19
2.5電阻應(yīng)變式傳感器的溫度誤差及
其補(bǔ)償21
2.5.1溫度誤差及其產(chǎn)生原因21
2.5.2溫度補(bǔ)償方法22
2.6電阻應(yīng)變式傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路
及電阻應(yīng)變儀23
2.6.1測量電橋的工作原理23
2.6.2電阻應(yīng)變儀27
2.7電阻應(yīng)變式傳感器28
2.7.1電阻應(yīng)變式力傳感器28
2.7.2應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用31
思考題與習(xí)題32
第3章電容式傳感器33
3.1電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)
形式33
3.1.1變間隙型電容式傳感器34
3.1.2變面積型電容式傳感器35
3.1.3變介電常數(shù)型電容式傳
感器36
3.2電容式傳感器的等效電路36
3.3電容式傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路37
3.3.1運(yùn)算放大器式電路37
3.3.2電橋測量電路38
3.3.3調(diào)頻電路38
3.3.4諧振電路39
3.3.5二極管T形網(wǎng)絡(luò)39
3.3.6脈沖寬度調(diào)制電路40
3.4電容式傳感器的應(yīng)用42
3.4.1電容式壓力傳感器42
3.4.2電容式加速度傳感器42
3.4.3電容式測厚儀43
思考題與習(xí)題43
第4章電感式傳感器45
4.1電感式傳感器的基本原理45
4.1.1電感與基于電磁參量的
關(guān)系46
4.1.2電感式傳感器的分類46
4.2變氣隙型電感式傳感器47
4.2.1簡單的變氣隙型電感式
傳感器47
4.2.2變氣隙型差動(dòng)電感式傳感器48
4.2.3變氣隙型差動(dòng)變壓器式
傳感器49
4.2.4變截面型差動(dòng)電感式傳感器
和變截面型差動(dòng)變壓器式傳
感器50
4.2.5小氣隙電感式傳感器與小氣隙
電容式傳感器的比較51
4.3螺線管電感式傳感器52
4.3.1理想的螺線管52
4.3.2有限長度的單層螺線管52
4.3.3有限長徑比的多層線圈53
4.3.4空心線圈的電感54
4.3.5簡單的螺線管電感式傳感器54
4.3.6差動(dòng)螺線管傳感器55
4.3.7螺線管差動(dòng)變壓器56
4.4電渦流傳感器57
4.4.1概述57
4.4.2電渦流的形成及等效電路57
4.5電感式傳感器的測量電路59
4.5.1交流電橋的調(diào)零(預(yù)平衡)
問題59
4.5.2交流差動(dòng)工作電橋的靈敏度
分析60
4.5.3交流電橋中的相敏檢波問題63
思考題與習(xí)題63
第5章壓電式傳感器65
5.1壓電效應(yīng)65
5.1.1石英晶體的壓電效應(yīng)65
5.1.2壓電陶瓷的壓電效應(yīng)68
5.2壓電材料70
5.2.1石英晶體70
5.2.2壓電陶瓷71
5.3壓電式傳感器的等效電路和測量
電路72
5.3.1等效電路72
5.3.2測量電路73
5.4壓電式傳感器的應(yīng)用77
5.4.1壓電式加速度傳感器77
5.4.2壓電式壓力傳感器80
5.4.3壓電式流量計(jì)80
思考題與習(xí)題81
第6章熱電式傳感器82
6.1熱電偶溫度傳感器82
6.1.1熱電偶測溫原理82
6.1.2熱電動(dòng)勢(shì)的測量82
6.1.3熱電偶的基本定律83
6.1.4熱電偶冷端溫度誤差及其
補(bǔ)償84
6.1.5常用熱電偶的特點(diǎn)85
6.1.6常用熱電偶的應(yīng)用舉例87
6.2熱敏電阻溫度傳感器87
6.2.1熱敏電阻的基本類型87
6.2.2NTC熱敏電阻的基本特性88
6.2.3半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器的
組成89
6.2.4提高熱敏電阻傳感器互換性與
線性的方法90
6.2.5熱敏電阻的應(yīng)用92
6.3其他溫度傳感器93
6.3.1磁式溫度傳感器93
6.3.2電容式溫度傳感器93
思考題與習(xí)題94
第7章磁傳感器95
7.1霍爾元件95
7.1.1霍爾元件的工作原理95
7.1.2霍爾元件的材料及結(jié)構(gòu)96
7.1.3霍爾元件的主要特性96
7.1.4霍爾元件的補(bǔ)償電路98
7.1.5霍爾元件的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍98
7.2霍爾開關(guān)集成傳感器98
7.2.1霍爾開關(guān)集成傳感器的結(jié)構(gòu)
及工作原理99
7.2.2霍爾開關(guān)集成傳感器的工作
特性99
7.2.3霍爾開關(guān)集成傳感器的應(yīng)用100
7.3霍爾線性集成傳感器104
7.3.1霍爾線性集成傳感器的結(jié)構(gòu)
及工作原理104
7.3.2霍爾線性集成傳感器的主要
技術(shù)特性104
7.4磁傳感器的應(yīng)用105
7.4.1霍爾元件在轉(zhuǎn)速測量上的
應(yīng)用105
7.4.2直流功率測量儀106
7.4.3利用霍爾線性集成傳感器進(jìn)行
磁法覆蓋層厚度測量106
7.4.4霍爾計(jì)數(shù)裝置107
第8章光電式傳感器109
8.1光電效應(yīng)109
8.2外光電效應(yīng)型光電器件111
8.2.1光電管及其基本特性111
8.2.2光電倍增管及其基本特性112
8.3內(nèi)光電效應(yīng)型光電器件114
8.3.1光敏電阻114
8.3.2光電池116
8.3.3光敏管118
8.4新型光電式傳感器121
8.4.1高速光敏二極管121
8.4.2色敏光電式傳感器122
8.4.3光位置傳感器123
8.4.4光固態(tài)圖像傳感器123
8.5光電式傳感器的應(yīng)用127
8.5.1煙塵濁度監(jiān)測儀127
8.5.2光電轉(zhuǎn)速傳感器127
8.5.3光電池的應(yīng)用128
思考題與習(xí)題132
第9章光纖傳感器133
9.1光纖傳感器的原理133
9.1.1強(qiáng)度調(diào)制法134
9.1.2偏振態(tài)調(diào)制法137
9.1.3相位調(diào)制法139
9.1.4頻率調(diào)制法142
9.2常見光纖傳感器143
9.2.1偏振式光纖溫度傳感器143
9.2.2反射式光纖位移傳感器146
9.2.3光纖加速度傳感器148
思考題與習(xí)題151
第10章傳感器的檢測電路152
10.1信號(hào)的放大電路152
10.1.1信號(hào)源及其等效電路152
10.1.2集成運(yùn)算放大器153
10.1.3比例放大電路153
10.1.4儀用放大器154
10.2測量電橋及其放大電路158
10.2.1測量電橋158
10.2.2電橋放大器159
10.3低漂移直流放大器160
10.3.1單管直流放大器溫度漂移
的計(jì)算160
10.3.2差動(dòng)放大器溫度漂移的
計(jì)算163
10.3.3低漂移放大器電路164
10.4高輸入阻抗放大器172
10.4.1自舉反饋型高輸入阻抗
放大器173
10.4.2高輸入阻抗放大器的計(jì)算176
10.4.3高輸入阻抗放大器的信號(hào)
保護(hù)177
10.4.4高輸入阻抗放大器的制作
裝配工藝178
10.5低噪聲放大電路179
10.5.1噪聲的基本知識(shí)180
10.5.2噪聲電路的計(jì)算181
10.5.3信噪比與噪聲系數(shù)182
第11章汽車傳感器184
11.1汽車傳感器概述184
11.1.1傳感器184
11.1.2汽車傳感器的分類185
11.1.3汽車傳感器的性能要求186
11.1.4汽車傳感器的發(fā)展趨勢(shì)186
11.2汽車溫度傳感器187
11.2.1概述187
11.2.2溫度傳感器的結(jié)構(gòu)與檢修189
11.2.3溫度傳感器的應(yīng)用與檢修
實(shí)例199
11.3汽車壓力傳感器207
11.3.1概述207
11.3.2壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與檢修208
11.3.3壓力傳感器的應(yīng)用與檢修
實(shí)例216
11.4汽車其他傳感器簡介217
11.4.1空氣流量傳感器217
11.4.2氣體濃度傳感器218
11.4.3轉(zhuǎn)速傳感器219
思考題與習(xí)題220
參考文獻(xiàn)221
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