《感測器原理及套用（第2版）》是由彭傑綱編著，電子工業出版社於2017年2月出版的普通高等教育“十三五”規劃教材、電子信息科學與工程類專業規劃教材。該書可作為高等學校工科測控技術與儀器、自動化、機電一體化及儀器儀表等專業高年級、本科生和研究生的教材，也可供相關工程技術人員學習參考。
該教材共12章，對常用感測器原理及其數據採集和信號處理進行闡述，且注重對感測器套用和工程實踐能力的培養。
基本介紹
- 書名：感測器原理及套用（第2版）
- 作者：彭傑綱
- 類別：普通高等教育“十三五”規劃教材、電子信息科學與工程類專業規劃教材
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2017年2月
- 頁數：348 頁
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787121309670
- 字數：640千字
- CIP核字號：2017031681
成書過程,修訂情況,出版工作,內容簡介,教材目錄,教學資源,教材特色,作者簡介,
成書過程
修訂情況
該書前10章的內容基本保持不變。除保持前一版系統性的穩定外，對教學的重點內容進行了充實與提高。第1章在保持感測器概論及相關基礎知識體系穩定的情況下，對相關概念進行了更為科學的表述，充實了關於感測器動靜態特性的內容，重新編寫了相關的內容，同時修正了此前的筆誤；第2章除修訂印刷錯誤外，內容基本保持穩定。第3~10章按照綜合分類法介紹感測器的原理及套用，重新編寫了熱學量（溫敏）、力學量（力敏和聲敏）、磁學量（磁敏）、光學量（光敏）感測器這部分內容，並修訂了上一版中的錯誤，增加了關於感測器套用的實例。該版保持了化學量（氣敏和濕敏）、水聲感測器及生物量（生物感測器）這部分內容的穩定性，僅更正了部分印刷錯誤。該版對第1版中的第11章做了較大修改，對該部分內容進行了重新編寫，將其分為了兩章，即第11章“感測器的信號處理”和第12章“感測器的智慧型化和網路化”，對新的第11章進行了系統整理，提升了感測器調理電路的理論知識，第12章豐富了網路化感測器的內容。
該書的修訂工作由彭傑綱完成。電子科技大學自動化工程學院感測器原理課程組的詹慧琴、胡學海、鄧罡、蔣毅、閆斌等老師提出了意見，研究生祝悅和歐斌在教材編寫和電子教案的準備過程中做了工作，研究生楊超、何春秋、雍濤、董冠奇、吳俊、劉露、鄒地長在教材的外文資料翻譯和校對方面也做了工作。該書的編寫參考了中國國內外相關技術資料，吸取了相關專家和同仁的經驗。該教材的修訂得到了電子科技大學高水平規劃教材項目和新編特色教材建設項目的支持。
出版工作
2017年2月，《感測器原理及套用（第2版）》由電子工業出版社出版發行。
策劃編輯 | 責任編輯 | 封面設計 | 印刷、裝訂 |
|---|---|---|---|
王羽佳 | 郝黎明 | 徐海燕 | 涿州市京南印刷廠 |
內容簡介
該書共12章，主要內容包括：感測器的概念、分類、基本特性、標定和技術現狀，感測器的功能材料及加工工藝，溫敏感測器，力敏感測器，磁敏感測器，光敏感測器，聲敏感測器，濕敏感測器，生物感測器，感測器的信號處理和智慧型化，以及無線感測器網路等。
教材目錄
第1章 緒論 1 1.1 感測器的概念 1 1.1.1 感測器的基本組成 1 1.1.2 感測器的定義 2 1.2 感測器的分類 2 1.3 感測器的基本特性 3 1.3.1 感測器的靜態特性 4 1.3.2 感測器的動態特性相關的數學模型 11 1.3.3 感測器的動態特性描述 15 1.4 感測器的標定 20 1.4.1 感測器的靜態特性標定 21 1.4.2 感測器的動態標定 21 1.5 感測器技術發展方向 23 習題 25 第2章 感測器的功能材料及加工工藝 27 2.1 感測器使用的材料 27 2.1.1 導體、半導體和電介質 28 2.1.2 有機高分子敏感材料 30 2.1.3 磁性材料 30 2.2 感測器的加工工藝 31 2.2.1 結構型感測器的加工工藝 31 2.2.2 微機械加工工藝 32 習題 40 第3章 溫敏感測器 41 3.1 熱學相關基本概念 41 3.1.1 溫標 41 3.1.2 熱力學相關概念 41 3.1.3 溫敏感測器的分類 42 3.2 熱電偶感測器 42 3.2.1 熱電效應 42 3.2.2 熱電偶基本定律 44 3.2.3 熱電偶的結構 45 3.2.4 熱電偶冷端溫度誤差及其補償 46 3.2.5 熱電偶實用測量電路 49 3.2.6 熱電偶感測器套用實例 50 3.3 電阻型溫度感測器 52 3.3.1 熱電阻 52 3.3.2 熱敏電阻 55 3.3.3 陶瓷半導體熱敏電阻 57 3.3.4 半導體熱電阻溫度感測器 61 3.3.5 熱敏電阻溫度感測器的典型套用 63 3.4 半導體PN結型溫度感測器 64 3.4.1 溫敏二極體 64 3.4.2 溫敏晶閘管（可控矽） 66 3.4.3 溫敏三極體 68 3.4.4 半導體PN結型溫度感測器典型套用 70 習題 71 第4章 力敏感測器 73 4.1 應變式電阻感測器 73 4.1.1 電阻應變片的種類 73 4.1.2 金屬電阻應變片 73 4.1.3 半導體應變片 78 4.1.4 電阻應變片的測量電路 79 4.1.5 電阻應變式感測器套用 83 4.2 壓電式力感測器 88 4.2.1 壓電效應和壓電材料 88 4.2.2 壓電感測器的等效電路與測量線路 91 4.2.3 壓電式感測器的套用舉例 95 4.2.4 壓電式感測器的主要性能及其影響因素 97 4.3 電容力感測器 99 4.3.1 電容式感測器特點 99 4.3.2 電容式壓力感測器 100 4.4 電感式壓力感測器 102 4.5 諧振式壓力感測器 104 4.5.1 工作原理和特性 104 4.5.2 諧振式壓力感測器的特性 104 4.5.3 諧振式壓力感測器的類型 106 4.6 光纖力學感測器 108 4.7 其他新型感測器 110 習題 112 第5章 磁敏感測器 113 5.1 概述 113 5.2 霍爾元件 114 5.2.1 霍爾效應 115 5.2.2 影響霍爾效應的因素 116 5.2.3 霍爾元件基本結構 117 5.2.4 霍爾元件的基本特性 117 5.2.5 霍爾元件的電磁特性 118 5.2.6 霍爾元件不等位電勢補償 120 5.2.7 霍爾元件溫度補償 120 5.2.8 霍爾式感測器的套用 123 5.3 半導體磁阻器件 124 5.3.1 磁阻效應 124 5.3.2 磁阻元件 126 5.3.3 磁敏電阻的套用 127 5.4 結型磁敏器件 128 5.4.1 磁敏二極體 128 5.4.2 磁敏三極體 132 5.5 鐵磁性金屬薄膜磁阻元件 136 5.5.1 鐵磁體中的磁阻效應 136 5.5.2 鐵磁薄膜磁敏電阻的結構與工作原理 136 5.5.3 鐵磁薄膜磁敏電阻的技術性能及特點 136 5.6 壓磁式感測器 137 5.6.1 壓磁式感測器的基本原理 137 5.6.2 壓磁式感測器的主要特性 138 5.6.3 壓磁式感測器的套用舉例 139 5.7 新型磁敏感測器 139 5.7.1 MOS磁敏器件 139 5.7.2 高解析度磁性旋轉編碼器 140 5.7.3 渦流感測器 141 5.7.4 韋根德磁敏器件 141 5.7.5 磁通門感測器 142 習題 143 第6章 光敏感測器 144 6.1 概述 144 6.1.1 光譜 144 6.1.2 光學感測器的相關計量單位 145 6.1.3 光源 146 6.2 光電效應感測器 148 6.2.1 外光電效應及器件 148 6.2.2 內光電效應（光電導）及器件 153 6.3 光生伏特效應器件 157 6.3.1 光生伏特效應 157 6.3.2 光電池 158 6.4 光敏二極體 159 6.4.1 結構原理 159 6.4.2 光電二極體套用實例 161 6.5 光敏電晶體 162 6.5.1 光敏電晶體和光敏二極體基本特性 163 6.5.2 光敏三極體套用實例 164 6.6 色敏光電感測器 165 6.6.1 雙結型色彩感測器 165 6.6.2 非晶態集成色彩感測器 165 6.6.3 套用實例 166 6.7 光電耦合器件 167 6.7.1 光電耦合器 167 6.7.2 光電開關 167 6.8 紅外熱釋電光敏器件 168 6.8.1 紅外熱釋電光敏效應 168 6.8.2 熱釋電感測器的結構 169 6.8.3 熱釋電紅外感測器的套用 170 6.9 固態圖像感測器 173 6.9.1 CCD圖像感測器 173 6.9.2 MOS固態圖像感測器 176 | 6.9.3 CCD與CMOS圖像感測器的性能比較 178 6.10 光纖感測器 179 6.10.1 概述 179 6.10.2 光纖的結構和傳輸原理 180 6.10.3 光纖感測器 181 習題 185 第7章 聲敏感測器 186 7.1 聲波的基本性質 186 7.1.1 聲壓及其描述 186 7.1.2 聲功率和聲強 187 7.1.3 聲波的反射、折射、透射和吸收 188 7.2 聲敏感測器 190 7.2.1 電阻變換型聲敏感測器 190 7.2.2 壓電聲敏感測器 191 7.2.3 電容式聲敏感測器（靜電型） 191 7.2.4 音響感測器 192 7.3 水聲感測器 194 7.3.1 水聲感測器的性能指標 194 7.3.2 水聲感測器用郎之萬型換能器 196 7.3.3 海底地貌儀 197 7.3.4 都卜勒計程儀 198 7.3.5 相關計程儀 198 7.4 超音波感測器 199 7.4.1 超音波及其物理性質 199 7.4.2 超音波對超聲場產生的作用（效應） 200 7.4.3 超音波感測器 201 7.4.4 超音波感測器的套用 201 7.5 聲表面波感測器 204 7.5.1 表面聲波的類型 205 7.5.2 SAW感測器的結構與工作原理 209 7.5.3 高解析度SAW溫度感測器 210 7.5.4 SAW氣敏感測器 211 7.5.5 SAW壓力感測器 212 7.5.6 聲板波感測器 213 習題 215 第8章 氣敏感測器 216 8.1 概述 216 8.2 氣敏感測器的主要參數與特性 216 8.3 半導體氣敏感測器 218 8.3.1 電阻型半導體氣敏元件 218 8.3.2 半導體氣敏二極體和MOSFET氣敏感測器 228 8.4 固態電解質氣敏感測器 232 8.5 接觸燃燒式氣敏感測器 234 8.5.1 檢測原理與結構 234 8.5.2 氣敏特性 235 8.6 新型氣敏感測器 236 8.6.1 紅外吸收式感測器 236 8.6.2 熱導率變化式氣敏感測器 236 8.6.3 氣敏半導體材料吸附機制及器件 236 8.6.4 氣-磁感測器 237 8.7 氣敏感測器的套用 238 8.7.1 家用煤氣、液化石油氣泄漏報警器 238 8.7.2 自動換氣扇 238 8.7.3 自動抽油煙機 239 8.7.4 酒精檢測報警器 239 8.7.5 缺氧檢測 240 習題 241 第9章 濕敏感測器 242 9.1 濕度的基本概念 242 9.1.1 相對濕度和絕對濕度 242 9.1.2 露點 242 9.2 濕度感測器的特性參數 243 9.3 濕度感測器的分類 246 9.4 陶瓷式濕度感測器 246 9.4.1 陶瓷電阻式濕度感測器 246 9.4.2 陶瓷電容式濕度感測器 248 9.5 有機物及高分子聚合物濕度感測器 249 9.5.1 高分子電阻式濕度感測器 249 9.5.2 高分子電容式濕度感測器 251 9.6 半導體結型和MOS型濕度感測器 253 9.6.1 濕敏二極體 254 9.6.2 濕敏MOS場效應管 254 9.7 固體電解質界限電流式高溫濕度感測器 255 9.7.1 固體電解質界限電流式濕度感測器的結構與工作原理 255 9.7.2 固體電解質界限電流式濕度感測器的特性 256 9.8 溶性電解質濕度感測器 257 習題 259 第10章 生物感測器 260 10.1 生物感測器的基本概念 260 10.2 生物感測器的特點 261 10.3 生物反應基本知識 261 10.3.1 酶反應 261 10.3.2 微生物反應 263 10.3.3 免疫學反應 264 10.3.4 生物感測器膜技術和固定化技術 265 10.3.5 基本電極 268 10.3.6 測量方式 268 10.4 生物感測器的工作原理及類型 269 10.4.1 酶感測器及其套用 269 10.4.2 微生物感測器及其套用 270 10.4.3 免疫感測器及其套用 270 10.4.4 半導體生物感測器及其套用 271 10.4.5 組織感測器 271 10.4.6 細胞感測器 273 10.4.7 基因晶片 274 習題 275 第11章 感測器的信號處理 276 11.1 信號測量電路 276 11.1.1 橋電路 276 11.1.2 電阻測量 285 11.1.3 電感測量 286 11.1.4 電容測量及電容檢測電路 287 11.2 信號變換電路 295 11.2.1 電壓—電流變換 296 11.2.2 電流—電壓變換 299 11.3 阻抗匹配/信號放大電路 301 11.3.1 電晶體阻抗匹配器 301 11.3.2 場效應管阻抗匹配器 302 11.3.3 運算放大器阻抗匹配/信號放大電路 303 11.4 信號分離/濾波電路 306 11.4.1 濾波器的基本知識 306 11.4.2 按頻帶分類的濾波器 308 11.4.3 按逼近方式分類的濾波器 312 11.4.4 按電路組成濾波器 312 習題 314 第12章 感測器的智慧型化和網路化 315 12.1 智慧型感測器 315 12.1.1 智慧型感測器的結構 315 12.1.2 智慧型感測器的功能 315 12.2 智慧型感測器的網路化 317 12.2.1 現場匯流排智慧型感測器 317 12.2.2 基於TCP/IP協定的網路化智慧型感測器 320 12.3 無線感測器網路的概述 321 12.3.1 無線感測器網路的基本概念 321 12.3.2 無線感測器網路的特徵 322 12.3.3 無線感測器網路的發展 324 12.3.4 無線感測器網路的套用 325 12.3.5 無線感測器網路所面臨的挑戰 326 12.3.6 無線感測器網路體系結構 327 12.3.7 無線感測器網路的系統結構 327 12.3.8 無線感測器網路體系結構的設計要求 329 12.3.9 無線感測器網路的關鍵技術 332 習題 338 參考文獻 339 |
（註：目錄排版順序為從左列至右列）
教學資源
- 課程資源
《感測器原理及套用（第2版）》有配套的慕課——“感測器原理及套用”。
課程名稱 | 建設院校 | 授課平台 | 授課教師 |
|---|---|---|---|
感測器原理及套用 | 中國大學MOOC | 彭傑鋼、詹惠琴、胡學海 |
《感測器原理及套用（第2版）》提供配套電子課件。
類別 | 內容 |
|---|---|
該書資源 | 電子課件、習題解答 |
推薦資源 | （本科）半導體雷射器、氣體雷射器、雷射束的變換 |
教材特色
- 採用原理與用途相結合的編排體系，以及以用途為主線的分類方式。
- 以本科教學為出發點，以學生對相關知識的理解為目的，從新視角深入淺出地闡述相關的知識。
- 強化知識的系統性，便於學生從整體上了解相關知識。
- 強調教材和感測器發展的同步性，跟蹤感測器領域的新進展。
作者簡介
彭傑鋼，博士，電子科技大學自動化工程學院移動計算研究中心教授，博士生導師。主要研究方向：感測技術、機器人技術。
