緒論 1 0.1 傳感器的應用領域 1 0.2 傳感器的發展概述 1 思考題及習題 4 第1章 傳感器基礎知識 5 1.1 傳感器的概念 5 1.2 傳感器的分類 6 1.3 傳感器與檢測系統 8 1.4 傳感器技術 11 1.4.1 傳感器技術學科特點 11 1.4.2 傳感器的材料 11 1.4.3 檢測技術 12 1.4.4 工藝加工技術 12 1.5 傳感器的基本特性 13 1.5.1 靜態特性 14 1.5.2 動態特性 20 思考題及習題 21 第2章 溫度傳感器及檢測 22 2.1 溫度檢測概述 22 2.1.1 溫度 22 2.1.2 溫標 22 2.1.3 溫度的標定 23 2.1.4 溫度的檢測方法 24 2.1.5 溫度傳感器的分類及合理選用 24 2.2 熱電阻測溫傳感器 27 2.2.1 金屬熱電阻 27 2.2.2 熱敏電阻 31 2.2.3 熱電阻的合理選擇及命名 35 2.2.4 熱電阻的應用實例 37 2.3 熱電偶溫度傳感器 39 2.3.1 熱電偶測溫原理 40 2.3.2 熱電回路的基本定律 42 2.3.3 熱電偶材料及結構 43 2.3.4 熱電偶參考端溫度補償 45 2.3.5 熱電偶的應用及測溫線路 48 2.4 集成溫度傳感器 50 2.5 溫度傳感器的工程設計實例 53 思考題及習題 57 第3章 力敏傳感器及檢測 58 3.1 力學傳感器中的彈性元件 58 3.1.1 變換力的彈性元件 58 3.1.2 變換壓力的彈性元件 59 3.2 電阻應變式傳感器 61 3.2.1 電阻應變片的工作原理 62 3.2.2 電阻應變片的結構和特性 63 3.2.3 電阻應變式傳感器的信號調理電路 65 3.2.4 電阻應變片的溫度誤差及補償方法 67 3.2.5 應變式傳感器的用途 68 3.3 壓阻式壓力傳感器 69 3.3.1 壓阻式壓力傳感器的工作原理與主要特點 69 3.3.2 溫度補償 70 3.3.3 壓阻式壓力傳感器的應用 70 3.4 壓電式傳感器 71 3.4.1 壓電效應 72 3.4.2 壓電材料 72 3.4.3 壓電元件的應用特點 73 3.4.4 壓電式傳感器的應用 75 3.5 電容式傳感器 76 3.5.1 電容式傳感器的工作原理及結構形式 76 3.5.2 變間隙式電容式傳感器 77 3.5.3 變面積式電容式傳感器 79 3.5.4 變介電常數式電容式傳感器 80 3.5.5 電容式傳感器的信號調理電路 81 3.5.6 電容式傳感器的應用 81 3.6 力敏傳感器的應用實例 83 3.6.1 壓電引信 83 3.6.2 泥漿材料測重儀 83 3.6.3 電子皮帶秤 85 3.6.4 千斤頂荷重測試 86 3.6.5 續航發動機燃燒室壓力及推力測試 86 3.6.6 指套式電子血壓計 87 3.6.7 開關式加速度傳感器在汽車安全氣囊系統上的應用 88 思考題及習題 89 第4章 濕度傳感器和氣敏傳感器 90 4.1 濕度傳感器 90 4.1.1 濕度的概念 90 4.1.2 濕度傳感器的種類 91 4.1.3 濕度傳感器的應用實例 93 4.1.4 濕度傳感器的合理選用 95 4.1.5 濕度傳感器的實訓設計 100 4.2 氣敏傳感器 101 4.2.1 氣敏檢測方法 102 4.2.2 氣敏檢測應用實例 103 思考題及習題 105 第5章 磁敏傳感器及檢測 107 5.1 概述 107 5.2 磁敏檢測方法 107 5.2.1 磁電感應法測磁場 107 5.2.2 磁阻效應測磁場 108 5.2.3 PN結效應測磁場 109 5.2.4 磁敏檢測應用領域 111 5.3 霍爾傳感器 112 5.3.1 霍爾傳感器的工作原理 112 5.3.2 霍爾元件及材料 114 5.3.3 霍爾集成電路 116 5.3.4 霍爾傳感器應用實例 120 5.3.5 霍爾傳感器產品選型 124 思考題及習題 127 第6章 流量傳感器及檢測 128 6.1 概述 128 6.1.1 流量測量的意義 128 6.1.2 流量的相關概念 129 6.1.3 流量的測量方法 130 6.1.4 流量計的分類 131 6.2 電磁流量計 134 6.2.1 電磁流量計的測量原理 134 6.2.2 電磁流量計的結構 135 6.2.3 電磁流量計的特點 137 6.2.4 電磁流量計的合理使用 138 6.3 渦街流量計 139 6.3.1 渦街流量計的測量原理及結構 139 6.3.2 渦街流量計的特點 143 6.3.3 渦街流量計的合理使用 143 6.4 超聲波流量計 144 6.4.1 超聲波的概念 144 6.4.2 超聲波流量計的測量原理及結構 145 6.4.3 超聲波流量計的特點 147 6.4.4 超聲波流量計的合理使用 148 6.5 流量標準裝置 148 6.5.1 液體流量標準裝置 149 6.5.2 氣體流量標準裝置 151 6.6 實用流量傳感器產品選型 152 思考題及習題 154 第7章 光電傳感器 155 7.1 光電轉換系統的構成 155 7.2 光電效應 156 7.2.1 外光電效應 156 7.2.2 光導效應 156 7.2.3 光生伏特效應 157 7.3 主要光電器件 157 7.3.1 光電管 157 7.3.2 光敏電阻 159 7.3.3 光敏二極管和光敏三極管 161 7.3.4 光電池 165 7.3.5 光電耦合器 167 7.4 光電傳感器應用實例 168 7.4.1 光控路燈控制器 168 7.4.2 光電轉速測量裝置 168 7.4.3 測光文具盒電路 169 7.5 光纖傳感器 170 7.5.1 光纖的結構與傳光原理 170 7.5.2 光纖傳感器的原理與分類 171 7.5.3 光纖傳感器的應用實例 173 7.6 紅外傳感器 174 7.6.1 紅外輻射知識 174 7.6.2 熱釋電傳感器 175 7.6.3 紅外傳感器應用實例 176 7.7 CCD圖像傳感器 177 7.7.1 CCD圖像傳感器的工作原理 177 7.7.2 CCD圖像傳感器的應用 179 7.8 光電傳感器設計實例 180 7.8.1 設計思路 180 7.8.2 設計要求 181 7.8.3 設計過程 181 7.9 光電傳感器的選擇 182 思考題及習題 183 第8章 傳感器實用技術 185 8.1 信號調理 185 8.1.1 電平調整 186 8.1.2 線性化 191 8.1.3 信號形式變換 194 8.1.4 濾波及阻抗轉換 209 8.2 驅動電路分析 212 8.2.1 恒壓源驅動電路分析 212 8.2.2 恒流源驅動電路分析 213 8.3 抗干擾技術 214 8.3.1 噪聲及防護 215 8.3.2 電磁干擾的傳播路徑 216 8.3.3 抗電磁干擾技術 217 8.4 傳感器的工程應用思路 225 8.4.1 傳感器的設計思路 225 8.4.2 傳感器的合理選擇 226 思考題及習題 228 附錄 傳感器課程設計實例 229 實例一 超聲波測距顯示儀 229 實例二 環境溫度實時監測儀 232 實例三 紅外遙控燈 234 實例四 光控燈電路 237 參考文獻 240