先進感測技術

《先進感測技術》是2014年中國科學技術大學出版社出版的圖書，作者是楊聖。

基本介紹

• 書名：先進感測技術
• 作者：楊聖
• ISBN：978-7-312-03403-9
• 定價：41.00元
• 出版社：中國科學技術大學出版社
• 出版時間：2014.01
• 裝幀：平裝
• 叢書名：中國科學技術大學精品教材

內容簡介

本書的主要內容包括：國內外先進感測技術現狀及發展趨勢，先進感測材料，微感測器製造技術，感測器建模新方法，感測器設計、仿真及其工具軟體等新概念、新思想和新知識，以及國內外典型先進感測器的材料特性、結構特點、原理分析和設計方法。本書講述先進感測技術，具體體現在新原理、新材料、微型化、集成化、多功能化、智慧型化、網路化和融合化。書中還引入了“外化”、“體外進化”和“師法自然”等哲學概念，目的是揭示感測技術發展的內在規律，尋求創新的有效途徑。

本書適合於精密儀器與機械、機械電子工程、測試計量技術及儀器等專業的研究生學習，也可作為相關科技工作者的參考書。

目錄

總序(Ⅰ)

前言(Ⅲ)

第1章感測器概論(1)

1.1人體感官與感測器(3)

1.1.1人的外化(3)

1.1.2人的體外進化(4)

1.1.3人體感官的外化與體外進化(5)

1.1.4師法自然與仿生感測器(9)

1.2感測器的分類、構成與發展動向(13)

1.2.1感測器的分類(14)

1.2.2感測器的構成(16)

1.2.3感測器的發展動向(17)

參考文獻(20)

第2章感測器材料(21)

2.1電學功能材料(21)

2.1.1導電材料(22)

2.1.2絕緣材料(22)

2.1.3半導體材料(23)

2.2磁學功能材料(25)

2.2.1磁性材料(25)

2.2.2有機磁體(26)

2.2.3磁電材料(26)

2.3光學功能材料(27)

2.3.1透光材料和導光材料(27)

2.3.2發光材料(27)

2.3.3雷射材料(28)

2.3.4光調製用材料(28)

2.3.5光電材料(30)

2.4熱功能材料(30)

2.4.1熱電材料(30)

2.4.2磁熱材料(32)

2.4.3高溫材料(32)

2.5生物體功能材料(33)

2.5.1生物材料(33)

2.5.2仿生材料(35)

2.6特殊功能材料(37)

2.6.1複合功能材料(37)

2.6.2納米材料(39)

2.6.3隱身材料(41)

2.6.4聰明材料和智慧型材料(41)

參考文獻(42)

第3章感測器工藝(43)

3.1去除加工(45)

3.1.1腐蝕工藝(45)

3.1.2犧牲層技術(45)

3.2附加加工(48)

3.2.1鍍膜工藝(48)

3.2.2光刻技術(53)

3.2.3LIGA技術(58)

3.3輔助工藝(59)

3.3.1黏結(59)

3.3.2共晶鍵合(59)

3.3.3玻璃密封(59)

3.3.4陽極鍵合(60)

3.3.5冷焊(60)

3.3.6釺焊(61)

3.3.7矽矽直接鍵合(61)

3.3.8微裝配(61)

3.4封裝技術(64)

3.4.1晶片級封裝(65)

3.4.2圓片級封裝(67)

3.4.3系統級封裝(67)

3.5質量控制(68)

3.5.1微測試技術(68)

3.5.2可靠性技術(69)

3.6潔淨室(70)

參考文獻(71)

第4章微感測器設計、建模與仿真(73)

4.1微感測器設計(73)

4.1.1尺度效應(74)

4.1.2微感測器動力學(76)

4.2微感測器建模(77)

4.2.1相似等效法(78)

4.2.2分析力學建模(78)

4.2.3耦合場建模(80)

4.3微感測器仿真(82)

4.3.1MEMS CAD軟體(82)

4.3.2SolidWorks軟體(84)

4.3.3Comsol，Ansys，MATLAB軟體(84)

4.3.4Zemax，TracePro，OptisWorks 軟體(85)

參考文獻(85)

第5章矽電容式微感測器(87)

5.1典型感測器結構及工作原理(87)

5.1.1微型矽加速度計(88)

5.1.2矽集成壓力感測器(93)

5.1.3CMOS集成電容濕度感測器(94)

5.2設計、建模與仿真(97)

5.2.1矽微加速度感測器設計(97)

5.2.2矽集成壓力感測器設計(99)

5.2.3等效電學模型(100)

5.3典型接口電路(101)

5.3.1CAV系列接口電路(101)

5.3.2XE2004接口電路(104)

5.4檢測與質量保證(107)

5.4.1加速度計的靜態校準(107)

5.4.2矽壓力感測器的可靠性測試(108)

參考文獻(109)

第6章諧振式感測器(111)

6.1常用的激振、拾振方法(111)

6.1.1靜電激振與靜電拾振(112)

6.1.2電磁激振與拾振(113)

6.1.3壓電激振與拾振(113)

6.1.4電熱激振與壓阻拾振(113)

6.1.5光激振與拾振(114)

6.2諧振式加速度感測器(117)

6.2.1振梁型諧振加速度計(117)

6.2.2靜電剛度式諧振微加速度計(118)

6.2.3DETF諧振式微加速度計(119)

6.3諧振式壓力感測器(120)

6.3.1矽諧振式壓力微感測器(120)

6.3.2石英諧振式壓力感測器(123)

6.3.3振弦式稱重感測器(125)

6.4諧振式微機械陀螺(127)

6.4.1工作原理及理論公式(127)

6.4.2理論分析(127)

參考文獻(129)

第7章聲表面波感測器(131)

7.1叉指換能器(132)

7.1.1基本結構(132)

7.1.2聲表面波激勵(132)

7.1.3基本分析模型(133)

7.2SAW感測器的結構及等效電路(136)

7.2.1延遲線型結構(136)

7.2.2諧振器型結構(137)

7.2.3SAW器件等效電路(139)

7.2.4SAW感測器封裝(139)

7.2.5SAW感測器測量方法(142)

7.3典型SAW感測器(143)

7.3.1SAW加速度感測器(143)

7.3.2SAW壓力感測器(145)

7.3.3SAW溫度感測器(147)

7.3.4SAW無源無線感測器(148)

參考文獻(150)

第8章薄膜感測器(152)

8.1薄膜的測量與分析(152)

8.1.1薄膜的方塊電阻(152)

8.1.2薄膜的附著力(154)

8.1.3薄膜的硬度(158)

8.1.4薄膜的厚度(158)

8.1.5薄膜的分析(159)

8.2薄膜溫度感測器(160)

8.2.1熱電阻感測薄膜(161)

8.2.2薄膜熱電偶(162)

8.3薄膜力感測器(165)

8.3.1超低溫薄膜壓力感測器(165)

8.3.2單點力感測器(166)

8.4薄膜磁敏電阻感測器(169)

8.4.1電流感測器(170)

8.4.2機械量感測器(170)

8.4.3薄膜磁敏電阻元件KMZ10(171)

8.4.4MR400，ER450磁阻器件(173)

參考文獻(174)

第9章隧道感測器(175)

9.1隧道加速度計(177)

9.1.1JPL設計原型(178)

9.1.2JPL改進型(179)

9.1.3力平衡式(180)

9.2隧道陀螺(181)

9.2.1懸臂樑式微機械隧道陀螺儀(181)

9.2.2正交梁式隧道效應微機械陀螺儀(182)

9.2.3隧道角速度感測器(184)

9.3隧道磁強計(188)

9.3.1隧道磁強計原型(188)

9.3.2水平式隧道磁強計(191)

9.4觸覺感測器(192)

9.5隧道紅外探測器(193)

9.5.1JPL設計原型(193)

9.5.2JPL改進型(194)

參考文獻(195)

第10章光學感測器(196)

10.1光電感測器(197)

10.1.1光敏電阻(199)

10.1.2光電池(202)

10.1.3光敏電晶體(204)

10.1.4光電倍增管(207)

10.2光波感測器(211)

10.2.1紅外溫度感測器(211)

10.2.2電光感測器(212)

10.2.3磁光感測器(217)

10.2.4都卜勒感測器(218)

10.3光纖感測器(221)

10.3.1通信光纖(222)

10.3.2非通信光纖(229)

10.3.3光纖器件(237)

10.3.4光纖法布里珀羅感測器(240)

10.3.5光纖水聽器(242)

10.3.6光纖陀螺(245)

參考文獻(247)

第11章圖像感測器(249)

11.1可見光圖像感測器(249)

11.1.1CCD圖像感測器(256)

11.1.2CMOS圖像感測器(260)

11.1.3CIS圖像感測器(264)

11.2紅外圖像感測器(266)

11.2.1紅外探測器(268)

11.2.2凝視型紅外成像(269)

11.2.3掃描型紅外成像(270)

11.2.4紅外製導技術(270)

11.3紫外圖像感測器(274)

11.3.1紫外探測器件(275)

11.3.2紫外告警技術(277)

11.3.3極紫外成像儀(279)

11.3.4紫外指紋檢測(280)

參考文獻(281)

第12章智慧型感測器(283)

12.1獨立智慧型感測器(283)

12.1.1基本功能(283)

12.1.2典型結構(285)

12.2感測器網路(285)

12.2.1有線感測器網路(286)

12.2.2無線感測器網路(287)

12.2.3感測器網路編程(289)

12.3多感測器信息融合(290)

12.3.1基本概念(292)

12.3.2層次結構(292)

12.3.3實現方法(294)

參考文獻(295)

第13章化學感測器(296)

13.1電化學感測器(297)

13.1.1恆電位電解式氣體感測器(299)

13.1.2離子電極式氣體感測器(301)

13.1.3電量式氣體感測器(302)

13.1.4伽伐尼電池式氣體感測器(302)

13.1.5濃差電池式氣體感測器(303)

13.2半導體化學感測器(305)

13.2.1薄膜電導型氣體感測器(305)

13.2.2二極體型氣體感測器(306)

13.2.3電晶體型氣體感測器(307)

13.2.4場效應管型氣體感測器(307)

13.2.5平面熱線型氣體感測器(307)

13.3光化學感測器(309)

13.3.1光纖化學感測器(309)

13.3.2螢光、磷光感測器(312)

13.3.3電化學發光感測器(316)

13.4機械化學感測器(317)

13.4.1石英晶體氣體感測器(317)

13.4.2矽梁諧振器氣體感測器(317)

13.4.3聲表面波氣體感測器(318)

13.5分子印跡(319)

參考文獻(320)

第14章生物感測器(322)

14.1信號轉換器(325)

14.1.1電化學電極(325)

14.1.2場效應管(326)

14.1.3熱敏電阻(326)

14.1.4壓電晶體(326)

14.1.5光纖(327)

14.1.6SPR(327)

14.2生物敏感材料固定(328)

14.2.1吸附法(328)

14.2.2包埋法(329)

14.2.3共價鍵法(331)

14.2.4LB膜法(331)

14.3典型生物感測器(333)

14.3.1酶感測器(333)

14.3.2組織感測器(336)

14.3.3微生物感測器(338)

14.3.4免疫感測器(341)

14.3.5DNA感測器(343)

14.3.6SPR生物感測器(345)

14.3.7生物晶片(346)

參考文獻(347)