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| 內容簡介： |
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本教材对常用传感器原理及其数据采集和信号处理进行阐述，且注重对传感器应用和工程实践能力的培养。本书共12章，主要内容包括：传感器的概念、分类、基本特性、标定和技术现状，传感器的功能材料及加工工艺，温敏传感器，力敏传感器，磁敏传感器，光敏传感器，声敏传感器，湿敏传感器，生物传感器，传感器的信号处理和智能化，以及无线传感器网络等。本书提供配套电子课件。
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| 關於作者： |
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2003年，浙江大学流体传动及控制国家重点实验室学习，获工学博士学位；2006年在清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室博士后出站；2006年至今在电子科技大学自动化工程学院任教。主要从事传感器技术及机械电子工程方面的研究。
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| 目錄：
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目录
第1章绪论1
1.1传感器的概念1
1.1.1传感器的基本组成1
1.1.2传感器的定义2
1.2传感器的分类2
1.3传感器的基本特性3
1.3.1传感器的静态特性4
1.3.2传感器的动态特性相关的数学
模型11
1.3.3传感器的动态特性描述15
1.4传感器的标定20
1.4.1传感器的静态特性标定21
1.4.2传感器的动态标定21
1.5传感器技术发展方向23
习题25
第2章传感器的功能材料及加工工艺27
2.1传感器使用的材料27
2.1.1导体、半导体和电介质28
2.1.2有机高分子敏感材料30
2.1.3磁性材料30
2.2传感器的加工工艺31
2.2.1结构型传感器的加工工艺31
2.2.2微机械加工工艺32
习题40
第3章温敏传感器41
3.1热学相关基本概念41
3.1.1温标41
3.1.2热力学相关概念41
3.1.3温敏传感器的分类42
3.2热电偶传感器42
3.2.1热电效应42
3.2.2热电偶基本定律44
3.2.3热电偶的结构45
3.2.4热电偶冷端温度误差及其补偿46
3.2.5热电偶实用测量电路49
3.2.6热电偶传感器应用实例50
3.3电阻型温度传感器52
3.3.1热电阻52
3.3.2热敏电阻55
3.3.3陶瓷半导体热敏电阻57
3.3.4半导体热电阻温度传感器61
3.3.5热敏电阻温度传感器的典型
应用63
3.4半导体PN结型温度传感器64
3.4.1温敏二极管64
3.4.2温敏晶闸管（可控硅）66
3.4.3温敏三极管68
3.4.4半导体PN结型温度传感器典型
应用70
习题71
第4章力敏传感器73
4.1应变式电阻传感器73
4.1.1电阻应变片的种类73
4.1.2金属电阻应变片73
4.1.3半导体应变片78
4.1.4电阻应变片的测量电路79
4.1.5电阻应变式传感器应用83
4.2压电式力传感器88
4.2.1压电效应和压电材料88
4.2.2压电传感器的等效电路与测量
线路91
4.2.3压电式传感器的应用举例95
4.2.4压电式传感器的主要性能及其
影响因素97
4.3电容力传感器99
4.3.1电容式传感器特点99
4.3.2电容式压力传感器100
4.4电感式压力传感器102
4.5谐振式压力传感器104
4.5.1工作原理和特性104
4.5.2谐振式压力传感器的特性104
4.5.3谐振式压力传感器的类型106
4.6光纤力学传感器108
4.7其他新型传感器110
习题112
第5章磁敏传感器113
5.1概述113
5.2霍尔元件114
5.2.1霍尔效应115
5.2.2影响霍尔效应的因素116
5.2.3霍尔元件基本结构117
5.2.4霍尔元件的基本特性117
5.2.5霍尔元件的电磁特性118
5.2.6霍尔元件不等位电势补偿120
5.2.7霍尔元件温度补偿120
5.2.8霍尔式传感器的应用123
5.3半导体磁阻器件124
5.3.1磁阻效应124
5.3.2磁阻元件126
5.3.3磁敏电阻的应用127
5.4结型磁敏器件128
5.4.1磁敏二极管128
5.4.2磁敏三极管132
5.5铁磁性金属薄膜磁阻元件136
5.5.1铁磁体中的磁阻效应136
5.5.2铁磁薄膜磁敏电阻的结构与
工作原理136
5.5.3铁磁薄膜磁敏电阻的技术性能
及特点136
5.6压磁式传感器137
5.6.1压磁式传感器的基本原理137
5.6.2压磁式传感器的主要特性138
5.6.3压磁式传感器的应用举例139
5.7新型磁敏传感器139
5.7.1MOS磁敏器件139
5.7.2高分辨率磁性旋转编码器140
5.7.3涡流传感器141
5.7.4韦根德磁敏器件141
5.7.5磁通门传感器142
习题143
第6章光敏传感器144
6.1概述144
6.1.1光谱144
6.1.2光学传感器的相关计量单位145
6.1.3光源146
6.2光电效应传感器148
6.2.1外光电效应及器件148
6.2.2内光电效应（光电导）及器件153
6.3光生伏特效应器件157
6.3.1光生伏特效应157
6.3.2光电池158
6.4光敏二极管159
6.4.1结构原理159
6.4.2光电二极管应用实例161
6.5光敏晶体管162
6.5.1光敏晶体管和光敏二极管基本
特性163
6.5.2光敏三极管应用实例164
6.6色敏光电传感器165
6.6.1双结型色彩传感器165
6.6.2非晶态集成色彩传感器165
6.6.3应用实例166
6.7光电耦合器件167
6.7.1光电耦合器167
6.7.2光电开关167
6.8红外热释电光敏器件168
6.8.1红外热释电光敏效应168
6.8.2热释电传感器的结构169
6.8.3热释电红外传感器的应用170
6.9固态图像传感器173
6.9.1CCD图像传感器173
6.9.2MOS固态图像传感器176
6.9.3CCD与CMOS图像传感器的
性能比较178
6.10光纤传感器179
6.10.1概述179
6.10.2光纤的结构和传输原理180
6.10.3光纤传感器181
习题185
第7章声敏传感器186
7.1声波的基本性质186
7.1.1声压及其描述186
7.1.2声功率和声强187
7.1.3声波的反射、折射、透射和
吸收188
7.2声敏传感器190
7.2.1电阻变换型声敏传感器190
7.2.2压电声敏传感器191
7.2.3电容式声敏传感器（静电型）191
7.2.4音响传感器192
7.3水声传感器194
7.3.1水声传感器的性能指标194
7.3.2水声传感器用郎之万型换能器196
7.3.3海底地貌仪197
7.3.4多普勒计程仪198
7.3.5相关计程仪198
7.4超声波传感器199
7.4.1超声波及其物理性质199
7.4.2超声波对超声场产生的作用
（效应）200
7.4.3超声波传感器201
7.4.4超声波传感器的应用201
7.5声表面波传感器204
7.5.1表面声波的类型205
7.5.2SAW传感器的结构与工作
原理209
7.5.3高分辨率SAW温度传感器210
7.5.4SAW气敏传感器211
7.5.5SAW压力传感器212
7.5.6声板波传感器213
习题215
第8章气敏传感器216
8.1概述216
8.2气敏传感器的主要参数与特性216
8.3半导体气敏传感器218
8.3.1电阻型半导体气敏元件218
8.3.2半导体气敏二极管和MOSFET
气敏传感器228
8.4固态电解质气敏传感器232
8.5接触燃烧式气敏传感器234
8.5.1检测原理与结构234
8.5.2气敏特性235
8.6新型气敏传感器236
8.6.1红外吸收式传感器236
8.6.2热导率变化式气敏传感器236
8.6.3气敏半导体材料吸附机制及
器件236
8.6.4气-磁传感器237
8.7气敏传感器的应用238
8.7.1家用煤气、液化石油气泄漏
报警器238
8.7.2自动换气扇238
8.7.3自动抽油烟机239
8.7.4酒精检测报警器239
8.7.5缺氧检测240
习题241
第9章湿敏传感器242
9.1湿度的基本概念242
9.1.1相对湿度和绝对湿度242
9.1.2露点242
9.2湿度传感器的特性参数243
9.3湿度传感器的分类246
9.4陶瓷式湿度传感器246
9.4.1陶瓷电阻式湿度传感器246
9.4.2陶瓷电容式湿度传感器248
9.5有机物及高分子聚合物湿度
传感器249
9.5.1高分子电阻式湿度传感器249
9.5.2高分子电容式湿度传感器251
9.6半导体结型和MOS型湿度
传感器253
9.6.1湿敏二极管254
9.6.2湿敏MOS场效应管254
9.7固体电解质界限电流式高温湿度
传感器255
9.7.1固体电解质界限电流式湿度
传感器的结构与工作原理255
9.7.2固体电解质界限电流式湿度
传感器的特性256
9.8溶性电解质湿度传感器257
习题259
第10章生物传感器260
10.1生物传感器的基本概念260
10.2生物传感器的特点261
10.3生物反应基本知识261
10.3.1酶反应261
10.3.2微生物反应263
10.3.3免疫学反应264
10.3.4生物传感器膜技术和固定化
技术265
10.3.5基本电极268
10.3.6测量方式268
10.4生物传感器的工作原理及类型269
10.4.1酶传感器及其应用269
10.4.2微生物传感器及其应用270
10.4.3免疫传感器及其应用270
10.4.4半导体生物传感器及其应用271
10.4.5组织传感器271
10.4.6细胞传感器273
10.4.7基因芯片274
习题275
第11章传感器的信号处理276
11.1信号测量电路276
11.1.1桥电路276
11.1.2电阻测量285
11.1.3电感测量286
11.1.4电容测量及电容检测电路287
11.2信号变换电路295
11.2.1电压电流变换296
11.2.2电流电压变换299
11.3阻抗匹配信号放大电路301
11.3.1晶体管阻抗匹配器301
11.3.2场效应管阻抗匹配器302
11.3.3运算放大器阻抗匹配信号
放大电路303
11.4信号分离滤波电路306
11.4.1滤波器的基本知识306
11.4.2按频带分类的滤波器308
11.4.3按逼近方式分类的滤波器312
11.4.4按电路组成滤波器312
习题314
第12章传感器的智能化和网络化315
12.1智能传感器315
12.1.1智能传感器的结构315
12.1.2智能传感器的功能315
12.2智能传感器的网络化317
12.2.1现场总线智能传感器317
12.2.2基于TCPIP协议的网络化
智能传感器320
12.3无线传感器网络的概述321
12.3.1无线传感器网络的基本概念321
12.3.2无线传感器网络的特征322
12.3.3
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前 言
本书是《传感器原理及应用》一书的修订版，主要面向仪器、自动化和机械专业的本科生。本书采用原理与用途相结合的编排体系，以及以用途为主线的分类方式，便于相关专业学生理解书中的内容，也便于学生查阅资料。
教材修订的初衷如下：（1）以本科教学为出发点，以学生对相关知识的理解为目的，从新视角深入浅出地阐述相关的知识；（2）强化知识的系统性，便于学生从整体上了解相关知识；（3）强调教材和传感器发展的同步性，紧密跟踪传感器领域的最新进展；（4）修正上一版中存在的错误，并补充课后习题。
本书前10章的内容基本保持不变。除保持前一版系统性的稳定外，为提升教学效果，对教学的重点内容进行了充实与提高。第1章在保持传感器概论及相关基础知识体系稳定的情况下，对相关概念进行了更为科学的表述，充实了关于传感器动静态特性的内容，由于传感器的动态和静态特性是本章的重点与难点，因此这次修订时重新编写了相关的内容，以利于教学中对该问题的阐述，同时修正了此前的笔误；第2章系统介绍了与传感器密切相关的材料及加工工艺，对仪器、自动化和机械专业的学生而言，这部分内容的作用主要是拓展知识面，因此除修订印刷错误外，内容基本保持稳定。
第3～10章按照综合分类法介绍传感器的原理及应用，主要内容包括热学量（温敏）、力学量（力敏和声敏）、磁学量（磁敏）、光学量（光敏）、化学量（气敏和湿敏）及生物量（生物传感器）等传感器的原理、结构、性能指标及应用电路。其中，热学量（温敏）、力学量（力敏和声敏）、磁学量（磁敏）、光学量（光敏）传感器是仪器、自动化和机械专业学生的重点学习内容，为便于学生理解相关的概念，重新编写了这部分内容，并修订了上一版中的错误，增加了关于传感器应用的实例。
化学量（气敏和湿敏）、水声传感器及生物量（生物传感器）作为现代传感器技术的尖端领域，其应用领域日益广泛，并成为传感器领域发展的重要部分，本书力图通过对上述新型领域传感器的介绍，拓展学生的知识面。新版本保持了这部分内容的稳定性，仅更正了部分印刷错误。
新版对第1版中的第11章做了重大修改。由于在教学实践过程中发现该章的内容无法适应当前的教学要求，因此对该部分内容进行了重新编写，将其分为了两章，即第11章传感器的信号处理和第12章传感器的智能化和网络化。对新的第11章进行了系统整理，提升了传感器调理电路的理论知识，以便学生从理论高度理解传感器调理电路的共性问题，系统阐述了传感器信号的测量、变换及放大和分离的整个过程。为适应传感器与互联网 的深度融合，第12章丰富了网络化传感器的内容，以反映传感器原理课程与现代传感器应用的进展。
本书的修订工作由彭杰纲完成。电子科技大学自动化工程学院传感器原理课程组的詹慧琴、胡学海、邓罡、蒋毅、闫斌等老师提出了许多宝贵的意见，研究生祝悦和欧斌在教材编写和电子教案的准备过程中做了大量的工作，研究生杨超、何春秋、雍涛、董冠奇、吴俊、刘露、邹地长在教材的外文资料翻译和校对方面也做了不少工作，在此表示衷心的感谢！
教材的修订得到了电子科技大学高水平规划教材项目和新编特色教材建设项目的支持，在此表示感谢。
本书的编写参考了大量近年来出版的国内外相关技术资料，吸取了许多专家和同仁的宝贵经验，在此向他们深表谢意。
由于传感器技术发展迅速，作者学识有限，书中误漏之处难免，望广大读者批评指正。
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