本书主要内容包括传感技术基础知识、常用被测量测量控制技术、典型传感器件(含新型传感器件)选用、传感检测系统及接口技术、传感技术教学实验指导等内容。考虑到高职高专类相关专业教学的实际需要,本书采取基础知识介绍、分析,传感器件选用,检测系统及接口技术并重的原则,重点突出常用被测量的实际测量与控制技术,以使学生的学习达到良好的效果,为其分析、运用传感技术为实际工程服务打好基础。
传感技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学和材料科学等众多学科相互交叉的综合性和高新技术密集型前沿技术之一,是现代新技术革命和信息社会的重要基础,是自动检测和自动控制技术不可缺少的重要组成部分。目前,传感技术已成为我国国民经济不可或缺的支柱产业的一部分。传感器在工业部门的应用普及率已被国际社会作为衡量一个国家智能化、数字化、网络化的重要标志。
本书通过精选内容、归类编排的方法增强传感器教学的系统性,有利于读者对传感器的现状和发展有一个完整的概念。鉴于传感器种类繁多,涉及的学科广泛,不可能也没有必要对各种具体传感器逐一剖析。本书在编写中力求突出共性技术基础,对各类传感器则注重机理分析,筛选我国当前工业生产和科研实际应用广泛的内容,纳入重点编写。
全书共8章,内容包括传感器的基本概念、传感器的特性及测量电路分析、电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、热电式传感器、气敏式传感器、湿敏式传感器、辐射式传感器、光电式传感器、光纤式传感器等。注重理论与实践相给合,力求能用一定理论去解决实际问题;既能掌握一定的先进技术,又能着眼当前的技术应用服务。
与此同时,本书将一些实际案例通过二维码技术实现,读者可扫描二维码参考这些案例。
本书可作为高等学校电气、电子、检测技术、仪器仪表、自动化、物联网工程等专业的教材,也可作为跨专业选修课教材。除绪论外,传感器各章均具有一定的独立性。可供有关专业本科生、大专生和研究生选用;同时,也可作为有关工程技术人员的参考书。
本书由饶志强、钮文良编著,负责总体设计和统稿;龙建雄、路铭、陈景霞、肖琳、申海伟、杜丽娟参编,采用集体讨论、分工编写、交叉修改的方式进行。
本书的编写得到了北京联合大学人才培养定额专项“跨学科多层次可持续人才培养模式研究”的资助。与此同时得到了北京联合大学应用科技学院的教师和有关领导的大力支持。编写时参考了诸多书籍,在此对参考文献的作者表示感谢!最后,感谢科学出版社各位编辑为本书的出版倾注了大量的心血和热情,也正是他们前瞻性的眼光,才让读者有机会看到本书。
前言
第1章 绪论
1.1 传感器的定义及作用
1.2 传感器的分类
1.3 传感器的基本特性
1.4 传感器的动态模型
习题
第2章 电阻式传感器
2.1 传感器的弹性敏感元件
2.2 应变式电阻传感器
2.2.1 应变效应
2.2.2 电阻应变片的结构和工作原理
2.2.3 电阻应变片的温度误差及其补偿方法
2.2.4 电阻应变片的测量电路
2.3 电阻式传感器的应用
2.4 应变片的应用
习题
第3章 电容式传感器
3.1 电容式传感器的工作原理
3.2 电容式传感器的等效电路
3.3 电容式传感器的测量电路
3.4 电容式传感器应用举例
习题
第4章 电感式传感器
4.1 变磁阻式传感器
4.1.1 自感式传感器
4.1.2 差动自感传感器
4.2 互感(差动变压器)式传感器
4.3 电涡流式传感器
4.4 电感式传感器应用举例
4.5 电感式传感器的应用
4.5.1 位移测量
4.5.2 压力测量
习题
第5章 压电式传感器
5.1 压电式传感器原理
5.1.1 压电效应
5.1.2 压电式传感器等效电路和测量电路
5.1.3 测量电路
5.1.4 压电式传感器的应用
5.2 热电式传感器
5.2.1 热电偶
5.2.2 热电偶测温原理
5.2.3 热电偶基本定律
5.2.4 热电偶的误差及其补偿措施
5.2.5 热电偶的材料与种类
5.2.6 热电偶实用测量电路
5.3 热电阻
5.4 热敏电阻
5.5 PN结型温度传感器
5.6 热电式温度传感器应用举例
5.6.1 高精度K型热电偶数字温度计
5.6.2 热电阻式传感器的应用
习题
第6章 气敏和湿敏传感器
6.1 气敏传感器
6.2 湿敏传感器
6.2.1 湿度的定义
6.2.2 湿敏传感器的主要参数
6.2.3 湿敏传感器的测量电路
6.3 气敏传感器的应用
6.3.1 换气扇的自动控制电路
6.3.2 吸排油烟机自动控制电路
6.3.3 家用气体报警器
6.3.4 具有温湿度补偿的气体报警器
6.3.5 气体/烟雾报警器
6.3.6 气敏传感器在汽车上的应用
6.4 一种简单的湿度控制器的设计
6.4.1 室内湿度控制器
6.4.2 汽车玻璃挡板结露控制电路
6.4.3 录像机结露报警控制电路
习题
第7章 辐射式传感器
7.1 红外辐射传感器
7.1.1 红外辐射的基本特点
7.1.2 红外辐射的基本定律
7.1.3 红外探测器(传感器)
7.2 超声波传感器
7.2.1 超声波及其波形
7.2.2 超声波的传播速度
7.2.3 超声波的物理性质
7.2.4 超声波传感器
7.2.5 超声波传感器的应用
7.3 辐射式传感器应用举例
7.4 超声波应用电路
习题
第8章 光电式与光纤传感器
8.1 光电效应
8.2 外光电效应的光电器件
8.3 内光电效应的光电器件
8.4 光电耦合器件
8.5 光电传感器的应用
8.6 光导纤维(光纤)传感器
8.6.1 光纤结构
8.6.2 斯涅耳定理
8.6.3 光纤的传(导)光原理
8.6.4 光纤传感器结构原理及分类
8.6.5 光纤传感器的调制原理
8.6.6 光电传感器与光纤传感器应用举例
8.7 光纤光栅传感器的应用
8.7.1 光纤光栅传感器的优势
8.7.2 光纤光栅的传感应用
8.8 现状与展望
习题
参考文献