感測器原理及其套用(2021年化學工業出版社出版的圖書)

《感測器原理及其套用》是2021年化學工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 書名：感測器原理及其套用
• 作者：楊帆
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2021年
• 開本：16 開
• ISBN：9787122389503

內容簡介

本書主要針對套用型人才培養及實際工程套用編寫，各章節按照工作原理分類。共分為11章，第1章講述感測器基礎知識；第2章講述感測器特性；第3～11章分別講述電位器式、應變式、電容式、壓電式、磁電式、熱電式、光電式、化學與生物感測器及智慧型化、網路化感測器技術，各章節主要闡述各類感測器的原理、特性及套用設計。

本書編寫從簡單的零階感測器入手，由淺入深，循序漸進，各章節開頭給出知識要點，然後根據要點給出知識結構，讓讀者對本章內容有一個全面了解；章節結尾給出了總結，便於讀者歸納本章內容；後給出習題，加深理解與掌握。各章節內容安排上側重基本原理與套用設計，利於讀者理解的加深與套用能力的提高。

本書可作為高等學校測控技術與儀器、自動化等相關專業學生的教材和參考書，也可供有關工程技術人員參考。

圖書目錄

第1章感測器基礎知識1

1.1感測器的地位與作用1

1.2感測器定義與分類2

1.2.1感測器定義2

1.2.2感測器分類3

1.3感測器與感測技術4

1.4感測技術的特點4

1.5感測器技術的發展方向5

1.6本章小結6

習題6

第2章感測器特性7

2.1感測器的靜態特性8

2.1.1線性度8

2.1.2靈敏度12

2.1.3遲滯差12

2.1.4靈敏度界限(閾值)13

2.1.5穩定性13

2.2感測器的動態特性13

2.2.1感測器動態特性的數學模型14

2.2.2感測器的傳遞函式15

2.2.3頻率回響函式16

2.2.4衝激回響函式17

2.2.5頻率回響分析18

2.3感測器的靜態特性標定22

2.3.1靜態標準條件22

2.3.2標定儀器設備的精度等級的確定22

2.3.3靜態特性標定的方法22

2.4感測器的動態特性標定23

2.5本章小結25

習題26

第3章電位器式感測器27

3.1線性電位器27

3.1.1空載特性28

3.1.2階梯特性、階梯誤差和解析度29

3.2非線性電位器30

3.2.1變骨架式非線性電位器30

3.2.2變節距式非線性電位器31

3.2.3分路(並聯)電阻式非線性電位器32

3.3負載特性與負載誤差34

3.4結構與材料36

3.5電位器式感測器37

3.5.1電位器式位移感測器37

3.5.2電位器式壓力感測器37

3.5.3電位器式加速度感測器37

3.6電位器式感測器套用設計38

3.6.1電位器式液位感測器設計38

3.6.2電位器式角度指示儀設計39

3.6.3汽車前輪轉向角的簡易測量系統設計39

3.6.4電位器性能測試系統的設計40

3.7本章小結43

習題43

第4章應變式感測器45

4.1電阻應變計結構及測量原理45

4.2電阻應變效應46

4.3應變計型號命名規則47

4.4應變計主要特性48

4.4.1應變計的靈敏度係數48

4.4.2橫向效應48

4.4.3滯後、漂移49

4.4.4應變極限、疲勞壽命50

4.4.5絕緣電阻、工作電流50

4.4.6應變片的電阻值50

4.5測量電路50

4.5.1直流電橋50

4.5.2交流電橋52

4.5.3應變片的溫度誤差及其補償53

4.6電阻應變儀57

4.6.1電阻應變儀57

4.6.2遙測應變儀實例——汽輪機長葉片動應力的遙測58

4.7應變式感測器59

4.7.1應變式力感測器59

4.7.2應變式壓力感測器63

4.7.3應變式加速度感測器64

4.8新型的微應變式感測器65

4.8.1壓阻效應65

4.8.2微型矽應變式感測器67

4.8.3X型矽壓力感測器67

4.8.4薄膜應變式感測器68

4.9電阻應變式感測器套用設計69

4.9.1設計任務69

4.9.2設計目的69

4.9.3設計要求69

4.9.4設計提示與分析69

4.10本章小結71

習題72

第5章電容式感測器74

5.1可變電容器74

5.2電容式感測器的工作原理75

5.2.1變極板間距離式電容感測器75

5.2.2變面積式電容感測器76

5.2.3變介電常數型電容感測器76

5.2.4差動式電容感測器78

5.3電容式感測器的測量電路78

5.3.1測量電路的基本問題78

5.3.2脈寬調製電路82

5.4電容式感測器套用84

5.4.1電容式液位感測器84

5.4.2電容式壓力感測器85

5.4.3電容式加速度計85

5.4.4電容式測厚感測器86

5.5本章小結86

習題86

第6章壓電感測器88

6.1壓電效應88

6.1.1石英晶體的壓電效應88

6.1.2壓電方程90

6.2壓電材料91

6.2.1石英晶體91

6.2.2人工陶瓷92

6.2.3新型壓電材料93

6.3壓電感測器的測量電路93

6.3.1等效電路93

6.3.2電荷放大器95

6.3.3電壓放大器96

6.4壓電感測器及其套用98

6.4.1基本套用98

6.4.2加速度感測器98

6.5壓電諧振式感測器101

6.5.1工作原理101

6.5.2石英晶體諧振式溫度感測器101

6.5.3石英晶體諧振式壓力感測器102

6.5.4石英晶體諧振式質量感測器103

6.6本章小結104

習題104

第7章磁電式感測器106

7.1變磁阻式感測器107

7.1.1電感式感測器107

7.1.2差動電感式感測器108

7.1.3差動變壓器式感測器109

7.1.4電動式感測器111

7.2霍爾感測器112

7.2.1霍爾磁敏感測器112

7.2.2工作原理112

7.2.3結構及其特性分析113

7.2.4霍爾元件的驅動電路114

7.2.5霍爾元件的誤差分析及補償114

7.2.6霍爾感測器的套用115

7.3磁敏二極體和磁敏三極體116

7.3.1磁敏二極體的工作原理和主要特性116

7.3.2磁敏三極體的工作原理和主要特性118

7.4巨磁電阻磁感測器120

7.4.1電子自旋121

7.4.2常見的磁電阻體系122

7.4.3巨磁電阻感測器的檢測電路122

7.4.4GMR感測器套用實例123

7.5巨磁阻抗磁感測器123

7.5.1巨磁阻抗效應原理124

7.5.2巨磁阻抗感測器典型電路125

7.5.3巨磁阻抗感測器的套用126

7.6本章小結127

習題128

第8章熱電式感測器129

8.1熱電偶溫度感測器129

8.1.1熱電偶的基本性質129

8.1.2熱電偶的材料和結構132

8.1.3熱電偶的分度表132

8.1.4熱電偶的冷端溫度補償133

8.1.5熱電偶測溫線路134

8.2熱電阻溫度感測器135

8.2.1常用熱電阻136

8.2.2熱電阻的測量電路137

8.3半導體溫度感測器138

8.3.1半導體熱敏電阻138

8.3.2PN結型熱敏器件144

8.3.3集成(IC)溫度感測器147

8.3.4半導體光纖溫度感測器149

8.3.5非接觸型半導體溫度感測器150

8.4半導體感測器套用設計實例153

8.4.1設計任務153

8.4.2設計要求153

8.4.3設計提示與分析154

8.5本章小結158

習題159

第9章光電感測器160

9.1概述160

9.2光電探測器的物理基礎161

9.2.1光電探測的物理效應及其特性表示161

9.2.2光熱效應和光子效應的區別162

9.2.3光電探測器的特性表示法162

9.3光電探測器164

9.3.1光電管164

9.3.2光電倍增管165

9.3.3光敏電阻165

9.3.4光電二極體和光電三極體166

9.3.5光電池167

9.3.6光電耦合器件168

9.4各類光電探測器的性能特點169

9.4.1光電子發射探測器的特點169

9.4.2光電導探測器的特點169

9.4.3光伏探測器的特點170

9.4.4熱探測器的特點170

9.5光電成像器件170

9.6CCD與CMOS及其套用171

9.6.1CCD工作原理及其套用特點171

9.6.2CCD成像器件的特徵參量及其評價176

9.6.3CCD的工程技術套用177

9.6.4CCD圖像感測器在微光電視系統中的套用184

9.6.5CMOS感測器的基本原理及其主要性能指標185

9.6.6CCD和CMOS感測器的比較及發展趨勢188

9.7紅外凝視成像系統及套用193

9.7.1紅外凝視成像系統的組成和工作原理193

9.7.2凝視成像系統的優點194

9.7.3套用195

9.8紫外探測器件及套用195

9.8.1紫外探測器件196

9.8.2紫外器件的主要套用198

9.9光纖感測器及其套用201

9.9.1光纖感測器的背景201

9.9.2光纖導光原理201

9.9.3光纖感測器的組成及工作原理202

9.9.4光纖感測器分類203

9.9.5光纖感測器的套用舉例205

9.9.6光纖感測器的優點208

9.9.7光纖感測器的發展趨勢209

9.10本章小結209

習題209

第10章化學與生物感測器211

10.1概述211

10.1.1化學感測器211

10.1.2生物感測器212

10.2氣體感測器212

10.2.1氣體感測器的分類和工作原理212

10.2.2常見氣體感測器的原理與套用214

10.2.3氣體感測器的套用實例219

10.2.4氣體感測器的發展趨勢與展望221

10.3濕敏感測器223

10.3.1濕度的定義及其表示方法224

10.3.2濕敏感測器的定義、性能參數及特性224

10.3.3濕敏感測器的分類與性能對比225

10.3.4常用濕敏感測器的基本原理226

10.3.5濕敏感測器的測量電路229

10.3.6濕度感測器的套用232

10.3.7濕度感測器的發展趨勢與展望233

10.4生物感測器234

10.4.1生物感測器組成及工作原理234

10.4.2生物感測器分類236

10.4.3生物感測器的特點238

10.4.4主要生物感測器介紹239

10.4.5生物感測器套用舉例244

10.4.6生物感測器的發展趨勢與展望247

10.5本章小結248

習題248

第11章智慧型化、網路化感測器技術250

11.1智慧型感測器的分類251

11.2智慧型感測器的構成、功能與特點251

11.2.1智慧型感測器的構成251

11.2.2智慧型感測器的功能252

11.2.3智慧型感測器的特點252

11.3感測器智慧型化方法253

11.3.1非集成智慧型感測器的實現方法253

11.3.2集成智慧型感測器的實現方法254

11.4感測器網路254

11.5無線感測器網路256

11.5.1無線感測器網路(WSN)的特點257

11.5.2WSN的網路結構258

11.5.3無線感測器節點259

11.5.4無線通信的幾種技術方法260

11.5.5無線感測器網路標準262

11.5.6無線感測器節點的套用介紹265

11.6智慧型感測器的套用實例266

11.6.1系統硬體電路設計266

11.6.2系統軟體設計268

11.6.3測試結果269

11.7本章小結269

習題270

參考文獻271