書籍信息
書名傳感器原理與檢測技術(shù)
書號978-7-118-07386-7
作者潘雪濤, 溫秀蘭
出版時間2011年5月
譯者
版次1版1次
開本16
裝幀平裝
出版基金
頁數(shù)357
字?jǐn)?shù)550
中圖分類TP212
叢書名
定價46.00
內(nèi)容簡介
本書從信息獲取和系統(tǒng)集成的高度出發(fā)，從信息科學(xué)技術(shù)的角度來觀察和理解傳感器及檢測技術(shù)，系統(tǒng)闡述了各類傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、測量電路及其在工業(yè)測試中的典型應(yīng)用，突破了就器件論器件的傳統(tǒng)方式。全書共分11 章，緒論及第1 章主要介紹傳感器的作用、定義與組成、分類、傳感器與測試系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及基本特性，傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展展望；第2 章至第8 章重點介紹了各類常用傳感器的工作原理、組成結(jié)構(gòu)、輸出特性、測量電路、誤差分析與補償以及典型應(yīng)用；第9 章和第10 章簡要介紹了集成化智能傳感器
目錄
緒 論 … ……………………………………………………………………………………………… 1
0.1 傳感器的作用…………………………………………………………………………… 1
0.2 傳感器的定義與組成…………………………………………………………………… 3
0.2.1 傳感器的定義………………………………………………………………… 3
0.2.2 傳感器的組成………………………………………………………………… 4
0.3 傳感器的分類…………………………………………………………………………… 5
0.4 對傳感器的一般要求…………………………………………………………………… 7
第1 章 傳感器與檢測技術(shù)的基本概念………………………………………………………… 8
1.1 傳感器與檢測技術(shù)的基本特性………………………………………………………… 8
1.1.1 傳感器的靜態(tài)特性…………………………………………………………… 8
1.1.2 傳感器的動態(tài)特性…………………………………………………………… 13
1.2 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)………………………………………………………………… 19
1.2.1 傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定……………………………………………………… 20
1.2.2 傳感器的動態(tài)特性標(biāo)定……………………………………………………… 20
1.2.3 振動傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)…………………………………………………… 22
1.3 傳感器與測試系統(tǒng)無失真測試的條件……………………………………………… 23
1.4 傳感器性能的改善措施與傳感器的選擇原則……………………………………… 24
1.4.1 改善傳感器性能的基本技術(shù)………………………………………………… 24
1.4.2 傳感器的選擇原則…………………………………………………………… 25
1.5 傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展展望……………………………………………………… 26
習(xí)題與思考題………………………………………………………………………………… 28
第2 章 電阻式傳感器………………………………………………………………………… 29
2.1 電位器式傳感器……………………………………………………………………… 29
2.1.1 繞線式線性電位器…………………………………………………………… 30
2.1.2 繞線式非線性電位器………………………………………………………… 30
2.1.3 非繞線式電位器……………………………………………………………… 32
2.1.4 電位器式壓力傳感器………………………………………………………… 33
2.2 應(yīng)變式傳感器………………………………………………………………………… 33
2.2.1 應(yīng)力和應(yīng)變…………………………………………………………………… 34
2.2.2 應(yīng)變效應(yīng)……………………………………………………………………… 34
2.2.3 應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、類型、材料和粘貼…………………………………………… 35
2.2.4 應(yīng)變片的主要特性…………………………………………………………… 40
2.2.5 應(yīng)變片的測量電路…………………………………………………………… 44
2.2.6 應(yīng)變片的溫度誤差及分析…………………………………………………… 48
2.2.7 應(yīng)變式傳感器的接口電路設(shè)計……………………………………………… 50
2.2.8 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用………………………………………………………… 51
2.3 固態(tài)壓阻式傳感器…………………………………………………………………… 58
2.3.1 工作原理……………………………………………………………………… 58
2.3.2 結(jié)構(gòu)與特性…………………………………………………………………… 59
2.3.3 壓阻式傳感器的接口電路設(shè)計……………………………………………… 63
2.3.4 壓阻式傳感器的應(yīng)用………………………………………………………… 66
習(xí)題與思考題………………………………………………………………………………… 67
第3 章 電感式傳感器………………………………………………………………………… 69
3.1 自感式電感傳感器…………………………………………………………………… 69
3.1.1 工作原理……………………………………………………………………… 69
3.1.2 特性分析……………………………………………………………………… 71
3.1.3 測量電路……………………………………………………………………… 73
3.1.4 自感式電感傳感器的誤差因素分析………………………………………… 75
3.1.5 自感式電感傳感器的應(yīng)用…………………………………………………… 76
3.2 差動變壓器式傳感器………………………………………………………………… 79
3.2.1 螺管式差動變壓器…………………………………………………………… 81
3.2.2 變氣隙式差動變壓器………………………………………………………… 84
3.2.3 測量電路……………………………………………………………………… 86
3.2.4 差動變壓器的應(yīng)用…………………………………………………………… 89
3.3 電渦流式傳感器……………………………………………………………………… 92
3.3.1 工作原理……………………………………………………………………… 92
3.3.2 結(jié)構(gòu)形式……………………………………………………………………… 93
3.3.3 電渦流的形成范圍…………………………………………………………… 93
3.3.4 基本特性……………………………………………………………………… 96
3.3.5 測量電路……………………………………………………………………… 97
3.3.6 被測導(dǎo)體材料、形狀、大小和安裝對傳感器靈敏度的影響………………… 98
3.3.7 電渦流式傳感器的應(yīng)用舉例………………………………………………… 99
習(xí)題與思考題……………………………………………………………………………… 101
第4 章 電容式傳感器………………………………………………………………………… 103
4.1 電容式傳感器的工作原理…………………………………………………………… 103
4.2 電容式傳感器的結(jié)構(gòu)類型和主要特性……………………………………………… 103
4.2.1 結(jié)構(gòu)類型…………………………………………………………………… 103
4.2.2 主要特性…………………………………………………………………… 105
4.3 測量電路……………………………………………………………………………… 111
4.3.1 等效電路…………………………………………………………………… 111
4.3.2 調(diào)頻電路…………………………………………………………………… 112
4.3.3 交流電橋電路……………………………………………………………… 113
4.3.4 運算放大器電路…………………………………………………………… 114
4.3.5 二極管雙T 形交流電橋…………………………………………………… 114
4.3.6 脈沖寬度調(diào)制電路………………………………………………………… 116
4.3.7 環(huán)形二極管充放電法……………………………………………………… 118
4.4 引起電容式傳感器測量誤差的因素及改進(jìn)措施…………………………………… 119
4.5 電容式傳感器的應(yīng)用………………………………………………………………… 122
4.6 容柵式傳感器………………………………………………………………………… 128
4.6.1 工作原理及轉(zhuǎn)換電路……………………………………………………… 128
4.6.2 容柵式傳感器的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………… 130
習(xí)題與思考題……………………………………………………………………………… 131
第5 章 磁電式傳感器………………………………………………………………………… 133
5.1 磁電感應(yīng)式傳感器…………………………………………………………………… 133
5.1.1 磁電感應(yīng)式傳感器工作原理……………………………………………… 133
5.1.2 磁電感應(yīng)式傳感器基本特性……………………………………………… 136
5.1.3 磁電感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用………………………………………………… 137
5.2 霍爾式傳感器………………………………………………………………………… 138
5.2.1 霍爾效應(yīng)及霍爾元件……………………………………………………… 138
5.2.2 霍爾集成電路……………………………………………………………… 145
5.2.3 霍爾元件的連接方式……………………………………………………… 149
5.2.4 霍爾傳感器的應(yīng)用………………………………………………………… 149
5.3 磁阻式傳感器………………………………………………………………………… 154
5.3.1 磁阻效應(yīng)和磁阻器件……………………………………………………… 154
5.3.2 磁阻器件的應(yīng)用…………………………………………………………… 157
5.4 磁敏二極管…………………………………………………………………………… 158
5.4.1 磁敏二極管的結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 158
5.4.2 磁敏二極管的工作原理…………………………………………………… 159
5.4.3 磁敏二極管的主要特性…………………………………………………… 159
5.5 磁敏三極管…………………………………………………………………………… 161
5.5.1 磁敏三極管的結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 161
5.5.2 磁敏三極管的工作原理…………………………………………………… 161
5.5.3 磁敏三極管的主要特性…………………………………………………… 162
5.6 磁柵式傳感器………………………………………………………………………… 163
5.6.1 磁柵………………………………………………………………………… 163
5.6.2 磁頭………………………………………………………………………… 165
5.6.3 信號處理方式……………………………………………………………… 168
5.6.4 磁柵傳感器的特點與誤差分析…………………………………………… 169
習(xí)題與思考題……………………………………………………………………………… 169
第6 章 壓電式傳感器………………………………………………………………………… 171
6.1 壓電式傳感器的工作原理…………………………………………………………… 171
6.1.1 壓電效應(yīng)…………………………………………………………………… 171
6.1.2 壓電常數(shù)和表面電荷的計算……………………………………………… 173
6.2 壓電材料……………………………………………………………………………… 178
6.2.1 壓電晶體…………………………………………………………………… 178
6.2.2 壓電陶瓷…………………………………………………………………… 179
6.2.3 聚偏二氟乙烯……………………………………………………………… 179
6.3 壓電元件的常用結(jié)構(gòu)形式…………………………………………………………… 180
6.4 壓電式傳感器的等效電路…………………………………………………………… 181
6.5 壓電式傳感器的測量電路…………………………………………………………… 182
6.5.1 電壓放大器………………………………………………………………… 183
6.5.2 電荷放大器………………………………………………………………… 185
6.6 壓電式傳感器的應(yīng)用………………………………………………………………… 187
6.6.1 壓電式加速度傳感器……………………………………………………… 188
6.6.2 壓電式力傳感器…………………………………………………………… 190
6.7 影響壓電式傳感器精度的因素分析………………………………………………… 195
習(xí)題與思考題……………………………………………………………………………… 198
第7 章 光電式傳感器………………………………………………………………………… 199
7.1 概述…………………………………………………………………………………… 199
7.1.1 光電式傳感器的組成……………………………………………………… 199
7.1.2 光源及光學(xué)元件…………………………………………………………… 199
7.2 光電效應(yīng)、器件及其應(yīng)用…………………………………………………………… 202
7.2.1 光電效應(yīng)…………………………………………………………………… 202
7.2.2 光電管和光電倍增管……………………………………………………… 204
7.2.3 光敏電阻…………………………………………………………………… 206
7.2.4 光電池……………………………………………………………………… 209
7.2.5 光敏二極管和光敏三極管………………………………………………… 211
7.2.6 光電器件的應(yīng)用…………………………………………………………… 214
7.3 光纖傳感器…………………………………………………………………………… 217
7.3.1 光纖的結(jié)構(gòu)和傳輸原理…………………………………………………… 217
7.3.2 光纖傳感器的工作原理…………………………………………………… 221
7.3.3 光纖傳感器的應(yīng)用………………………………………………………… 223
7.4 光柵式傳感器………………………………………………………………………… 225
7.4.1 光柵的結(jié)構(gòu)與分類………………………………………………………… 226
7.4.2 光柵的工作原理…………………………………………………………… 226
7.4.3 辨向原理和細(xì)分技術(shù)……………………………………………………… 228
7.4.4 光柵傳感器的應(yīng)用………………………………………………………… 231
7.5 光固態(tài)圖像傳感器…………………………………………………………………… 233
7.5.1 CCD 的結(jié)構(gòu)和工作原理…………………………………………………… 233
7.5.2 CCD 圖像傳感器…………………………………………………………… 236
7.5.3 CCD 圖像傳感器的應(yīng)用…………………………………………………… 238
7.6 位置敏感器件………………………………………………………………………… 239
7.6.1 PSD 的工作原理…………………………………………………………… 239
7.6.2 PSD 的結(jié)構(gòu)………………………………………………………………… 240
7.6.3 PSD 的特性………………………………………………………………… 241
7.6.4 PSD 的優(yōu)點………………………………………………………………… 242
7.6.5 PSD 的應(yīng)用………………………………………………………………… 242
習(xí)題與思考題……………………………………………………………………………… 243
第8 章 熱電式傳感器………………………………………………………………………… 244
8.1 概述…………………………………………………………………………………… 244
8.2 熱電偶………………………………………………………………………………… 245
8.2.1 熱電偶的測溫原理………………………………………………………… 245
8.2.2 熱電偶的基本定律………………………………………………………… 248
8.2.3 常用熱電偶………………………………………………………………… 250
8.2.4 常用熱電偶的結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 252
8.2.5 熱電偶的誤差及補償措施………………………………………………… 254
8.2.6 熱電偶實用測溫電路……………………………………………………… 260
8.3 熱電阻式傳感器……………………………………………………………………… 262
8.3.1 熱電阻測溫原理…………………………………………………………… 262
8.3.2 金屬熱電阻………………………………………………………………… 262
8.3.3 熱敏電阻…………………………………………………………………… 264
8.3.4 熱電阻傳感器的應(yīng)用……………………………………………………… 266
8.4 半導(dǎo)體溫度傳感器…………………………………………………………………… 270
8.4.1 半導(dǎo)體單晶非結(jié)型溫度傳感器…………………………………………… 270
8.4.2 PN 結(jié)型溫度傳感器………………………………………………………… 270
習(xí)題與思考題……………………………………………………………………………… 278
第9 章 智能傳感器…………………………………………………………………………… 279
9.1 智能傳感器的概念、功能、特點和發(fā)展趨勢………………………………………… 279
9.1.1 智能傳感器的概念………………………………………………………… 279
9.1.2 智能傳感器的功能………………………………………………………… 279
9.1.3 智能傳感器的特點和發(fā)展趨勢…………………………………………… 280
9.2 智能傳感器的組成與實現(xiàn)…………………………………………………………… 281
9.2.1 智能傳感器的組成………………………………………………………… 281
9.2.2 智能傳感器的實現(xiàn)………………………………………………………… 282
9.3 典型的智能傳感器…………………………………………………………………… 283
9.3.1 智能溫度傳感器…………………………………………………………… 283
9.3.2 輪胎壓力傳感器…………………………………………………………… 284
9.3.3 智能差壓傳感變送器……………………………………………………… 285
習(xí)題與思考題……………………………………………………………………………… 286
第10 章 新型傳感器………………………………………………………………………… 287
10.1 輻射式傳感器……………………………………………………………………… 287
10.1.1 紅外輻射式傳感器……………………………………………………… 287
10.1.2 超聲波傳感器…………………………………………………………… 290
10.1.3 核輻射傳感器…………………………………………………………… 293
10.2 氣敏、濕敏傳感器…………………………………………………………………… 295
10.2.1 氣敏傳感器……………………………………………………………… 295
10.2.2 濕敏傳感器……………………………………………………………… 297
10.3 生物傳感器………………………………………………………………………… 298
10.3.1 生物傳感器的原理與分類……………………………………………… 299
10.3.2 生物傳感器的特點……………………………………………………… 299
10.3.3 常見的生物傳感器……………………………………………………… 299
10.4 機(jī)器人傳感器……………………………………………………………………… 301
10.4.1 機(jī)器人傳感器的分類…………………………………………………… 301
10.4.2 內(nèi)部傳感器……………………………………………………………… 301
10.4.3 外部傳感器……………………………………………………………… 303
習(xí)題與思考題……………………………………………………………………………… 305
第11 章 現(xiàn)代檢測技術(shù)與測試系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………… 306
11.1 現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的組成……………………………………………………………… 306
11.2 傳感器與測試系統(tǒng)的信號調(diào)理技術(shù)……………………………………………… 306
11.2.1 濾波器…………………………………………………………………… 306
11.2.2 放大與采樣保持電路…………………………………………………… 314
11.3 數(shù)據(jù)采集與處理…………………………………………………………………… 317
11.3.1 模擬信號的數(shù)字化……………………………………………………… 317
11.3.2 A/ D 轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計…………………………………………………… 318
11.3.3 測量誤差與不確定度…………………………………………………… 324
11.4 現(xiàn)代檢測系統(tǒng)設(shè)計及實例………………………………………………………… 336
11.4.1 現(xiàn)代檢測系統(tǒng)中信號傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)概述………………………………… 336
11.4.2 現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的設(shè)計…………………………………………………… 337
11.4.3 基于1 -Wire 總線的多點溫濕度測量系統(tǒng)應(yīng)用實例………………… 339
習(xí)題與思考題……………………………………………………………………………… 344
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………… 345
