本書從實用角度出發(fā)，以項目為載體，介紹了傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、測量電路及應用等。全書共九個項目，分別為傳感器概述、基于電阻式傳感器的電子秤的設(shè)計與制作、基于電容式傳感器的濕度計的設(shè)計與制作、基于電感式傳感器的接近開關(guān)的設(shè)計與制作、基于霍爾傳感器的車速測量儀的設(shè)計與制作、基于熱電式傳感器的測溫電路的設(shè)計與制作、基于壓電陶瓷傳感器的聲波檢測儀的設(shè)計與制作、基于光電傳感器的倒車雷達的設(shè)計與制作、基于數(shù)字式傳感器的位置檢測儀的設(shè)計與制作。每個項目均由項目描述、項目目標、知識準備、任務(wù)實施、考核評價、拓展訓練六個部分組成。每個項目中的典型工作任務(wù)將相關(guān)知識和實踐過程相結(jié)合，力求體現(xiàn)理論與實踐一體化的教學理念。本書結(jié)構(gòu)合理，脈絡(luò)清晰，內(nèi)容安排循序漸進，通俗易懂。
本書既可作為高等職業(yè)院校機電一體化、電子信息、自動化、智能醫(yī)療裝備技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)的教學用書，也可作為從事傳感器技術(shù)研究與開發(fā)、生產(chǎn)與應用的科技工作者和工程技術(shù)人員的參考用書。
傳感器是各種測控、檢測系統(tǒng)獲取信息的第一道“門檻”，它的性能對這些系統(tǒng)的功能起決定性作用，而且，這些系統(tǒng)的自動化程度越高，對傳感器的依賴性就越大。現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展促進了傳感器向小型化、高準確度、集成化和智能化方向發(fā)展，新工藝、新材料的應用也使傳感器的制造成本不斷降低，性能指標不斷提高。目前，傳感器已經(jīng)在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，傳感器技術(shù)也成為測量技術(shù)、半導體技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子學、光學、聲學、精密器械、仿生學和材料科學等眾多學科相互交叉的綜合性和高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)之一，是現(xiàn)代新技術(shù)革命和信息社會的重要基礎(chǔ)。
隨著高等職業(yè)教育改革的不斷深入，高職教材也在進行相應的調(diào)整。本書在編寫時打破了原來各學科的框架，將各學科的內(nèi)容按項目進行了合理整合，結(jié)合課程改革成果，采用了綜合化、項目化的編寫思路，以培養(yǎng)學生在實踐工作中觀察問題和獨立分析、解決問題的綜合能力，并注重拓寬學生的知識面，提高學生的綜合素質(zhì)。
為貫徹二十大精神，本書在各章節(jié)的“讀一讀”模塊中，引入了先進傳感器在我國農(nóng)業(yè)、軍事、科學研究、航空航天等方面的應用，同時也介紹了我國在脫貧攻堅、全面建成小康社會的過程中取得的成果。傳感器在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，其將繼續(xù)在我國全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家、實現(xiàn)第二個百年奮斗目標、全面推進中華民族偉大復興的進程中起著舉足輕重的作用。
本書順應當今信息化教學趨勢，配有豐富的數(shù)字化教學資源，是一本與“互聯(lián)網(wǎng)+”時代相適應的教材。本書配套資源已經(jīng)在智慧樹網(wǎng)站上線，讀者可以登錄網(wǎng)站進行學習，也可以通過掃描書中的二維碼觀看微課。此外，本書還為教師提供了一些數(shù)字化課程教學資源，包括制作精良的電子課件、動畫、教學文本等。本書的相關(guān)講義資料和多媒體課件在淄博職業(yè)學院“傳感器應用技術(shù)”課程中已經(jīng)連續(xù)使用多年，該課程于2018年被評為山東省精品資源共享課。在此基礎(chǔ)上，本書幾位作者結(jié)合多年來從事傳感器與檢測技術(shù)教學、科研和生產(chǎn)的實踐與體會，學習、吸收了國內(nèi)外文獻資料的精華，共同編寫了本書，編寫過程中盡可能地緊密結(jié)合生產(chǎn)實踐和日常生活，突出應用，滿足高職教育的需求。
本書項目一、二、三由趙靜、胡曉瑋編寫，項目四由趙焓、張振遠編寫，項目五由梁宸、魏昂編寫，項目六由華能辛店發(fā)電有限公司郭明編寫，項目七、八、九由內(nèi)蒙古化工職業(yè)學院楊薇編寫。作者在編寫本書的過程中，參閱了相關(guān)教材和專著，在此向各位原編著者致謝。
本書涉及的知識面非常廣泛，而且傳感器技術(shù)本身也處在飛速發(fā)展過程中，由于編者水平有限，書中難免有不足之處，懇請讀者批評指正。我們熱誠希望本書能對學習和從事傳感器技術(shù)的廣大讀者有所幫助。
編 者
2023年4月
項目一 傳感器概述 1
項目描述 1
項目目標 1
知識準備 2
1.1 傳感器的概念 2
1.2 傳感器的基本特性 3
1.3 傳感器的發(fā)展趨勢 13
任務(wù)實施 15
任務(wù)一 認識與測試常見傳感器 15
考核評價 18
拓展訓練 19項目二 基于電阻式傳感器的電子秤的設(shè)計與制作 20
項目描述 20
項目目標 20
知識準備 21
2.1 電位器式電阻傳感器 21
2.2 電阻應變式傳感器 27
任務(wù)實施 42
任務(wù)二 基于電阻式傳感器的電子秤的設(shè)計與制作 42
考核評價 47
拓展訓練 48項目三 基于電容式傳感器的濕度計的設(shè)計與制作 49
項目描述 49
項目目標 49
知識準備 50
3.1 電容式傳感器的工作原理 50
3.2 電容式傳感器的測量電路 56
3.3 電容式傳感器的應用 63
任務(wù)實施 66
任務(wù)三 基于電容式傳感器的濕度計的設(shè)計與制作 66
考核評價 68
拓展訓練 69
項目四 基于電感式傳感器的接近開關(guān)的設(shè)計與制作 71
項目描述 71
項目目標 71
知識準備 72
4.1 自感式傳感器 72
4.2 差動變壓器 83
4.3 電渦流式傳感器 85
4.4 電感式傳感器的應用 90
任務(wù)實施 93
任務(wù)四 基于電感式傳感器的接近開關(guān)的設(shè)計與制作 93
考核評價 96
拓展訓練 97
項目五 基于霍爾傳感器的車速測量儀的設(shè)計與制作 98
項目描述 98
項目目標 98
知識準備 99
5.1 霍爾傳感器 99
5.2 氣敏傳感器 112
5.3 濕敏傳感器 121
任務(wù)實施 126
任務(wù)五 基于霍爾傳感器的車速測量儀的設(shè)計與制作 126
考核評價 131
拓展訓練 132項目六 基于熱電式傳感器的測溫電路的設(shè)計與制作 133
項目描述 133
項目目標 133
知識準備 134
6.1 熱電阻 134
6.2 熱電偶 141
任務(wù)實施 153
任務(wù)六 利用NTC熱敏電阻進行溫度測量 153
任務(wù)七 利用熱電偶進行溫度測量 157
考核評價 158
拓展訓練 159
項目七 基于壓電陶瓷傳感器的聲波檢測儀的設(shè)計與制作 160
項目描述 160
項目目標 160
知識準備 161
7.1 壓電效應和壓電材料 161
7.2 壓電元件的連接方式 167
7.3 壓電傳感器的等效電路和測量電路 168
7.4 壓電傳感器的應用 172
任務(wù)實施 175
任務(wù)八 基于壓電陶瓷傳感器的聲波檢測儀的設(shè)計與制作 175
考核評價 176
拓展訓練 177
項目八 基于光電傳感器的倒車雷達的設(shè)計與制作 178
項目描述 178
項目目標 178
知識準備 179
8.1 光電效應 179
8.2 光電器件 180
8.3 光源及光學元件 205
8.4 光電傳感器的應用 205
任務(wù)實施 211
任務(wù)九 基于光電傳感器的倒車雷達的設(shè)計與制作 211
考核評價 214
拓展訓練 215
項目九 基于數(shù)字式傳感器的位置檢測儀的設(shè)計與制作 216
項目描述 216
項目目標 216
知識準備 217
9.1 角度數(shù)字編碼器 217
9.2 光柵傳感器 223
9.3 感應同步器 234
任務(wù)實施 245
任務(wù)十 機床用數(shù)字位移傳感器的選型、安裝與使用 245
考核評價 246
拓展訓練 247
參考文獻 248
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