本書系統(tǒng)地闡述了傳感器的工作原理、基本結構、特性參數、轉換電路、設計和選用原則以及傳感器在工程量檢測中的應用技術。全書共9章，除第8、9章外，其余7章都分為A、B兩部分，這兩部分內容循序漸進，從基礎到應用逐步展開，啟發(fā)學生對知識的探究熱情和開拓創(chuàng)新思路，方便不同層次讀者閱讀。本書主要內容如下：第1章介紹了傳感器的基本概念和傳感器的基本特性；第2～7章詳細介紹了電阻應變式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、溫度傳感器，以及這些傳感器在力、力矩、壓力、線位移/尺寸、加速度、轉速、溫度等常規(guī)工程量檢測中的應用技術；第8章介紹了智能傳感器、微傳感器、網絡傳感器、模糊傳感器等新型傳感器基本知識及應用技術；第9章介紹了傳感器的靜態(tài)特性及動態(tài)特性標定知識。本書取材新穎、內容豐富，兼顧廣度和深度，每章都提供了較多的應用實例，并且附有課后習題和能力拓展項目，以幫助讀者鞏固所學知識、培養(yǎng)其工程應用與創(chuàng)新設計能力。本書可作為高等院校測控技術與儀器、自動化、電子信息工程、機電一體化等專業(yè)的教材，也可作為相關專業(yè)高年級本科生和碩士研究生的學習參考書，還可作為從事儀器儀表及測控技術行業(yè)的工程技術人員的參考書。
戴蓉博士，測控技術與儀器系副系主任，副教授，《傳感器原理及應用》精品課程教學名師。1991年來到武漢理工大學任教至今，一直工作在教學第一線，主要講授《傳感器原理及應用》、《儀器光學基礎》、《激光技術及應用》等本科生課程和《工程測試與信號處理》、《現代傳感技術》等研究生課程，指導《傳感器原理及應用》等專業(yè)課程設計和畢業(yè)設計。近年主持和參與省級、校級教研項目4項，發(fā)表教研論文5篇，出版教材3本。建設了《傳感器原理》省級精品課程和《工程測試與信號處理》研究生校級精品課程，開發(fā)的《傳感器原理及應用》課件獲“第八屆全國高等學校計算機課件評比”二等獎。主要從事傳感檢測技術及儀器方面的科學研究，近年來主持參與多項國家級和省部級科研項目的研究工作，在核心期刊上發(fā)表學術論文20余篇。
目 錄
第1章 初識傳感器 1
A部分 傳感器的基本概念 2
1.1 傳感器在自動測量中的作用 2
1.2 傳感器的定義與組成 3
1.2.1 傳感器的定義 3
1.2.2 傳感器的組成 4
1.3 傳感器的分類 4
1.4 傳感器的發(fā)展趨勢 6
1.4.1 新原理、新材料、新工藝的開發(fā)利用 6
1.4.2 微型化、智能化、多功能傳感器 6
1.4.3 網絡化 8
B部分 傳感器的基本特性 9
1.5 傳感器的靜態(tài)特性 9
1.5.1 傳感器的靜態(tài)模型 9
1.5.2 傳感器的靜態(tài)特性指標 10
1.6 傳感器的動態(tài)特性 13
1.6.1 傳感器的動態(tài)數學模型 14
1.6.2 傳感器系統(tǒng)實現動態(tài)不失真測試的頻率響應特性 17
1.6.3 典型傳感器系統(tǒng)的動態(tài)特性分析 19
1.7 傳感器的技術性能指標及選用原則 26
1.7.1 傳感器的技術性能指標 26
1.7.2 傳感器的選用原則 27
1.8 提高與改善傳感器性能的技術途徑 29
思考與練習 30
第2章 電阻應變式傳感器·力及力矩測量 32
A部分 電阻應變式傳感器 32
2.1 電阻應變片的工作原理 33
2.2 電阻應變片的基本結構、種類和材料 34
2.2.1 電阻應變片的基本結構 34
2.2.2 電阻應變片的種類 35
2.2.3 電阻應變片的材料 36
2.3 電阻應變片的基本參數及性能指標 38
2.3.1 應變片的基本參數 38
2.3.2 應變片的精度指標 39
2.4 電阻應變片的選擇和使用 42
2.4.1 電阻應變片的選擇 42
2.4.2 電阻應變片的使用 43
2.5 轉換電路 44
2.5.1 直流電橋 44
2.5.2 恒流源電橋 47
2.5.3 交流電橋 48
2.6 電阻應變片的溫度誤差及其補償 49
2.7 電阻應變儀 50
B部分 力及力矩測量傳感器 51
2.8 測力基本知識及測力傳感器 51
2.8.1 力的測量方法 51
2.8.2 電阻應變式測力傳感器 52
2.8.3 壓磁式力傳感器 60
2.8.4 壓電式力傳感器 61
2.9 力矩測量基本知識及力矩傳感器 62
2.9.1 力矩的測量方法 62
2.9.2 電阻應變式力矩傳感器 62
2.9.3 其他類型的力矩傳感器 64
思考與練習 65
第3章 電容式傳感器·壓力測量 67
A部分 電容式傳感器 67
3.1 電容式傳感器的工作原理和特性 68
3.1.1 工作原理及類型 68
3.1.2 電容式傳感器特性分析 68
3.2 電容式傳感器的等效電路 75
3.3 電容式傳感器的測量電路 76
3.3.1 調頻式測量電路 76
3.3.2 變壓器式交流電橋測量電路 77
3.3.3 運算放大器式測量電路 78
3.3.4 二極管雙T形交流電橋測量電路 79
3.3.5 差動脈沖調寬測量電路 80
3.4 電容式傳感器的防干擾措施 81
B部分 壓力測量 83
3.5 壓力的定義、計量單位及壓力測量儀表的分類 83
3.5.1 壓力的定義 83
3.5.2 壓力的計量單位 84
3.5.3 壓力測量儀表的分類 85
3.6 電氣式壓力計 86
3.6.1 電容式壓力傳感器 86
3.6.2 電阻應變式壓力傳感器 91
3.6.3 壓阻式壓力傳感器 93
3.6.4 壓電式壓力傳感器 95
3.6.5 霍爾片式壓力傳感器 96
3.6.6 電感式壓力傳感器 97
3.7 壓力儀表的選擇和安裝 98
3.7.1 壓力儀表的選擇 98
3.7.2 壓力儀表的安裝 99
思考與練習 100
第4章 電感式傳感器·線位移及尺寸測量 104
A部分 電感式傳感器 105
4.1 自感式傳感器 105
4.1.1 工作原理 105
4.1.2 電感計算與輸出特性分析 106
4.1.3 電感式傳感器的等效電路 111
4.1.4 自感式傳感器的測量電路 113
4.2 差動變壓器式傳感器 117
4.2.1 螺線管型差動變壓器式傳感器 117
4.2.2 差動變壓器式傳感器特性分析 119
4.2.3 差動變壓器式傳感器的測量電路 122
4.3 渦流式傳感器 124
4.3.1 高頻反射型渦流式傳感器 125
4.3.2 低頻透射型渦流式傳感器 128
4.4 感應同步器 129
4.4.1 感應同步器的結構和工作原理 130
4.4.2 感應同步器的信號處理與測量電路 132
B部分 線位移/尺寸測量傳感器 134
4.5 線位移/尺寸測量基本知識 134
4.6 電感式位移傳感器 135
4.7 其他線位移/尺寸測量傳感器 137
4.7.1 電容式位移傳感器 137
4.7.2 大量程位移測量傳感器 139
思考與練習 145
第5章 壓電式傳感器·加速度測量 148
A部分 壓電式傳感器 149
5.1 壓電效應與壓電方程組 149
5.1.1 壓電效應 149
5.1.2 壓電方程組 150
5.2 壓電材料及其主要性能指標 151
5.2.1 石英晶體 151
5.2.2 壓電陶瓷 156
5.2.3 壓電材料的主要性能指標 158
5.3 壓電元件的常用結構形式 159
5.4 壓電式傳感器的等效電路與測量電路 160
5.4.1 壓電式傳感器的等效電路 160
5.4.2 壓電式傳感器的測量電路 161
B部分 加速度測量 167
5.5 加速度測量基本知識 167
5.5.1 加速度測量的基本原理 167
5.5.2 加速度傳感器 168
5.6 壓電式加速度傳感器的設計 169
5.6.1 壓電式加速度傳感器的結構 169
5.6.2 壓電式加速度傳感器的動態(tài)特性分析 172
5.6.3 壓電式加速度傳感器的零漂分析 175
5.6.4 壓電式加速度傳感器的安裝 176
5.7 其他加速度傳感器 179
5.7.1 電阻應變式加速度傳感器 179
5.7.2 壓阻式加速度傳感器 179
5.7.3 電容式加速度傳感器 180
5.7.4 差動變壓器式加速度傳感器 182
思考與練習 183
第6章 光電式傳感器·轉速測量 185
A部分 光電式傳感器 186
6.1 光電效應 186
6.1.1 外光電效應 186
6.1.2 內光電效應 186
6.2 常用光電轉換器件 188
6.2.1 外光電效應器件 188
6.2.2 內光電效應器件 191
6.2.3 光電傳感器件的選擇與應用 199
6.3 固態(tài)圖像傳感器 202
6.3.1 CCD的結構和基本原理 203
6.3.2 線陣CCD圖像傳感器 204
6.3.3 面陣CCD圖像傳感器 205
6.4 光柵式傳感器 206
6.4.1 光柵的種類 207
6.4.2 光柵式傳感器的工作基礎——莫爾條紋 208
6.4.3 光柵式傳感器的光學系統(tǒng) 209
6.5 光學編碼器 212
6.5.1 絕對編碼器 213
6.5.2 增量編碼器 215
6.6 光纖傳感器 216
6.6.1 光纖傳感器基礎知識 216
6.6.2 光纖傳感器的分類及其工作原理 219
B部分 轉速測量 223
6.7 轉速測量基本知識及轉速傳感器 223
6.7.1 轉速測量基本知識 223
6.7.2 常用轉速傳感器 224
思考與練習 228
第7章 溫度傳感器 230
A部分 接觸式溫度傳感器 230
7.1 溫度的基本概念和測量方法 230
7.2 熱電偶 232
7.2.1 熱電偶的工作原理 232
7.2.2 熱電偶的常用類型和結構 235
7.2.3 熱電偶的參考端溫度補償 240
7.2.4 熱電偶的選用 243
7.2.5 熱電偶的測量電路及應用 245
7.3 熱電阻 246
7.3.1 熱電阻測溫原理 246
7.3.2 常用熱電阻（RTD） 247
7.3.3 熱電阻傳感器的測量電路 249
7.4 熱敏電阻 250
7.4.1 熱敏電阻的結構 250
7.4.2 熱敏電阻的類型和特性 251
7.4.3 熱敏電阻的測量電路及應用 251
7.5 集成溫度傳感器 252
7.5.1 測溫原理 252
7.5.2 典型集成溫度傳感器及其應用 254
B部分 輻射測溫方法及輻射溫度計 259
7.6 輻射測溫的基本定律 259
7.7 輻射溫度計 262
7.7.1 全輻射溫度計 262
7.7.2 紅外輻射溫度計 263
7.7.3 單色輻射溫度計 263
7.7.4 比色溫度計 265
思考與練習 269
第8章 新型傳感器 271
8.1 智能傳感器 272
8.1.1 智能傳感器簡介 272
8.1.2 智能傳感器的主要功能和特點 272
8.1.3 智能傳感器的實現 274
8.1.4 智能傳感器應用實例 276
8.2 微傳感器 278
8.2.1 微傳感器的定義 278
8.2.2 微傳感器的加工技術 279
8.2.3 微傳感器應用實例 284
8.3 網絡傳感器 286
8.3.1 網絡傳感器的概念 286
8.3.2 網絡傳感器的類型 286
8.3.3 基于IEEE1451標準的網絡傳感器 287
8.3.4 網絡傳感器應用實例 288
8.4 模糊傳感器 292
8.4.1 模糊傳感器簡介 292
8.4.2 模糊傳感器的理論基礎 292
8.4.3 模糊傳感器的結構和功能 295
8.4.4 模糊傳感器應用實例 297
思考與練習 301
第9章 傳感器的標定 303
9.1 傳感器的靜態(tài)特性標定 303
9.2 傳感器的動態(tài)特性標定 305
9.3 常用的標定設備 307
9.3.1 靜態(tài)特性標定設備 307
9.3.2 動態(tài)特性標定設備 312
9.4 傳感器標定舉例 314
思考與練習 317
參考文獻 319
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