感測器和信號調節（第2版）

《感測器和信號調節（第2版）》是2003年12月01日由清華大學出版社出版的圖書，作者是張倫。

基本介紹

• 書名：感測器和信號調節（第2版）
• 作者：張倫
• ISBN：9787302073055
• 定價：49元
• 出版社：清華大學出版社 
• 出版時間：2003年12月01日 
• 裝幀：平裝
• 印次：1-2

圖書簡介

本書根據John Wiley & Sons出版公司2001年出版的“Sensors and Signal Conditioning”（第2版）一書翻譯而成。書中對實踐中常用感測器及利用感測器進行高精確度、高解析度和寬動態範圍檢測所使用的信號調節電路，包括電橋、放大器作了詳細而全面的介紹。全書共分9章，分別對利用感測器的測量系統，常用感測器的工作原理、材料、結構和製造工藝，電阻式感測器的信號調節電路，變電抗式感測器的信號調節，有源感測器的信號調節以及一些新型感測器（智慧型感測器、生物感測器）進行了討論。書中著重介紹了在信號調節中可能出現的一些問題及其解決方案。在敘述各章內容時，還列舉若干設計實例，每章最後都列出相當數量的習題供讀者鑽研思考，並在書末給出解答。

本書可供從事感測器和電子測量技術工作的科技人員及高等院校相關專業的大學生閱讀參考。

目錄

譯者序Ⅲ

前言Ⅴ

第1章利用感測器的測量系統簡介1

1.1一般概念和術語1

1.1.1測量系統1

1.1.2換能器、感測器和執行器2

1.1.3信號調節和顯示3

1.1.4接口、數據域和變換4

1.2感測器的分類5

1.3通用輸入輸出配置9

1.3.1干擾輸入和調整輸入9

1.3.2補償技術10

1.4測量系統的靜態特性11

1.4.1精確度、精密度和靈敏度11

1.4.2其他特性：線性和解析度14

1.4.3系統誤差15

1.4.4隨機誤差16

1.5動態特性18

1.5.1零階測量系統19

1.5.2一階測量系統19

1.5.3二階測量系統22

1.6感測器的其他特性26

1.6.1輸入特性：阻抗27

1.6.2可靠性28

1.7初級感測器30

1.7.1溫度感測器：雙金屬感測器31

1.7.2壓力感測器32

1.7.3流速和流量感測器34

1.7.4液位感測器41

1.7.5力和轉矩感測器42

1.7.6加速度和傾斜感測器43

1.7.7速度感測器44

1.8感測器使用的材料45

1.8.1導體、半導體和電介質47

1.8.2磁性材料50

1.9微感測器工藝52

1.9.1厚膜工藝52

1.9.2薄膜工藝53

1.9.3微機械加工工藝54

習題57

參考文獻59

●感測器和信號調節目錄●第2章電阻式感測器61

2.1電位器61

2.2應變計67

2.2.1基本原理：壓阻效應67

2.2.2類型和套用71

2.3電阻式溫度檢測器74

2.4熱敏電阻79

2.4.1模型79

2.4.2熱敏電阻的類型和套用86

2.4.3線性化90

2.5磁敏電阻92

2.6光敏電阻（LDR）96

2.7電阻式濕度計101

2.8電阻式氣體感測器103

2.9液體電導率感測器107

習題109

參考文獻111

第3章電阻式感測器的信號調節113

3.1電阻的測量113

3.2分壓器118

3.2.1電位器120

3.2.2用於熱敏電阻123

3.2.3動態測量125

3.2.4分壓器用的放大器126

3.3惠斯登電橋：平衡測量128

3.4惠斯登電橋：偏轉測量130

3.4.1靈敏度和線性130

3.4.2電阻式感測器電橋的模擬線性化133

3.4.3感測器電橋的校準和平衡134

3.4.4差值測量、平均值測量和補償135

3.4.5惠斯登電橋的電源139

3.4.6惠斯登電橋的檢測方法142

3.5差動放大器和儀表放大器143

3.5.1差動放大器143

3.5.2利用兩個運算放大器的儀表放大器148

3.5.3利用三個運算放大器的儀表放大器150

3.6干擾155

3.6.1干擾的類型和抑制155

3.6.2信號電路接地158

3.6.3禁止接地159

3.6.4隔離放大器163

習題165

參考文獻173

第4章變電抗式感測器和磁電式感測器174

4.1電容式感測器174

4.1.1可變電容器174

4.1.2差動電容器181

4.2電感式感測器184

4.2.1變磁阻式感測器184

4.2.2渦流式感測器189

4.2.3線性可調差接變壓器（LVDT）192

4.2.4可調變壓器：自動同步器、分解器和感應同步器199

4.2.5磁彈性感測器和磁致伸縮感測器210

4.2.6威甘德（Wiegand）感測器和脈衝合金線感測器213

4.2.7飽和磁心（磁通閘門）感測器215

4.2.8超導量子干涉器件（SQUID）216

4.3磁電式感測器218

4.3.1基於法拉第定律的感測器218

4.3.2霍耳式感測器223

習題227

參考文獻229

第5章變抗式感測器的信號調節232

5.1問題和解決方案232

5.2交流電橋236

5.2.1靈敏度和線性236

5.2.2電容性電橋的模擬線性化239

5.2.3交流放大器和電源去耦240

5.2.4靜電禁止和有源禁止245

5.2.5交直流信號變換器247

5.3載波放大器和相干檢波251

5.3.1載波放大器的工作原理和結構251

5.3.2相敏檢波器257

5.3.3線上性可調差接變壓器中的套用261

5.4供電容式感測器使用的特殊信號調節器263

5.5分解器數字變換器和數字分解器變換器266

5.5.1自動同步器分解器變換器266

5.5.2數字分解器變換器269

5.5.3分解器數字變換器270

習題271

參考文獻275

第6章有源感測器277

6.1熱電式感測器：熱電偶277

6.1.1可逆的熱電效應277

6.1.2常用的熱電偶281

6.1.3實用的熱電偶定律284

6.1.4熱電偶迴路中的冷端補償287

6.2壓電式感測器290

6.2.1壓電效應290

6.2.2壓電材料293

6.2.3套用294

6.3熱電式感測器300

6.3.1熱電效應300

6.3.2熱電材料302

6.3.3輻射定律：普朗克定律、維恩定律和斯忒藩玻爾茲曼定律302

6.3.4套用304

6.4光電式感測器306

6.4.1光電效應306

6.4.2材料和套用307

6.5電化學感測器308

習題311

參考文獻314

第7章有源感測器的信號調節316

7.1斬波放大器和低漂移放大器316

7.1.1運算放大器中的失調和漂移316

7.1.2斬波放大器322

7.1.3自動調零放大器323

7.1.4組合放大器325

7.1.5儀表放大器的失調和漂移326

7.2靜電計放大器和互阻抗放大器327

7.2.1互阻抗放大器328

7.2.2通過積分進行電流測量331

7.2.3設計靜電計電路時的注意事項332

7.3電荷放大器333

7.4放大器的噪聲338

7.4.1噪聲的基礎知識339

7.4.2運算放大器的噪聲342

7.4.3互阻抗放大器的噪聲349

7.4.4電荷放大器的噪聲350

7.4.5儀表放大器的噪聲352

7.5電阻器的噪聲和漂移354

7.5.1固定電阻器的漂移354

7.5.2可調電阻器（電位器）的漂移356

7.5.3電阻器的噪聲357

習題358

參考文獻363

第8章數字式感測器和智慧型感測器365

8.1位置編碼器365

8.1.1增量位置編碼器365

8.1.2絕對位置編碼器372

8.2諧振式感測器376

8.2.1基於石英諧振器的感測器377

8.2.2表面聲波（SAW）感測器382

8.2.3振動金屬絲應變計383

8.2.4振動圓筒感測器384

8.2.5數字式流量計385

8.3可變振盪器387

8.3.1正弦振盪器388

8.3.2張弛振盪器389

8.3.3可變CMOS振盪器391

8.3.4可變振盪器的線性393

8.4變換成頻率、周期或持續時間395

8.4.1電壓頻率變換395

8.4.2檢測量頻率直接變換397

8.4.3檢測量持續時間直接變換400

8.5感測器微控制器直接連線402

8.5.1頻率測量402

8.5.2周期和時間間隔測量404

8.5.3計算和補償407

8.5.4速度測量——數字式轉速計408

8.6感測器的通信系統409

8.6.1電流遙測術：4mA~20mA電流環路411

8.6.2同時進行模擬和數字通信412

8.6.3感測器匯流排：現場匯流排413

8.7智慧型感測器415

習題417

參考文獻420

第9章其他檢測方法422

9.1基於半導體結的感測器422

9.1.1基於半導體結的溫度計422

9.1.2磁敏二極體和磁敏電晶體428

9.1.3光電二極體428

9.1.4位置靈敏探測器（PSD）436

9.1.5光電電晶體437

9.1.6半導體結核輻射探測器438

9.2基於MOSFET的感測器440

9.3電荷耦合式感測器和CMOS圖像感測器442

9.3.1工作原理442

9.3.2CCD和CMOS圖像感測器的類型及套用446

9.4光纖感測器449

9.4.1光纖的基礎知識449

9.4.2光纖感測器技術和套用450

9.5超音波感測器454

9.5.1超音波感測器的基礎知識454

9.5.2基於超音波的檢測方法和套用456

9.6生物感測器458

習題460

參考文獻463

習題答案465