傳感器技術案例教程

序
前言
第1章緒論1
1.1傳感器的作用實例分析1
1.2傳感器的分類5
1.2.1按輸出信號的類型分類5
1.2.2按傳感器能量源分類5
1.2.3按被測量分類6
1.2.4按工作原理分類6
1.3傳感器技術的特點7
1.4傳感器技術的發(fā)展8
1.4.1新原理、新材料和新工藝的發(fā)展8
1.4.2微型化、集成化、多功能和智能
化的發(fā)展10
1.4.3多傳感器融合與網(wǎng)絡化的發(fā)展11
1.4.4量子傳感技術的快速發(fā)展12
1.5本書的特點13
思考題與習題13
第2章傳感器的特性與評估15
2.1傳感器的靜態(tài)標定15
2.1.1靜態(tài)標定條件15
2.1.2傳感器的靜態(tài)特性16
2.2傳感器的主要靜態(tài)性能指標17
2.2.1測量范圍與量程17
2.2.2靜態(tài)靈敏度17
2.2.3分辨力與分辨率17
2.2.4溫漂18
2.2.5時漂(穩(wěn)定性)18
2.2.6傳感器的測量誤差19
2.2.7線性度19
2.2.8遲滯21
2.2.9非線性遲滯22
2.2.10重復性22
2.2.11綜合誤差23
2.3傳感器的動態(tài)特性與評估24
2.3.1傳感器的動態(tài)特性方程24
2.3.2傳感器的動態(tài)響應及動態(tài)
性能指標25
2.3.3傳感器的動態(tài)標定30
2.3.4傳感器的動態(tài)模型建立31
2.4傳感器靜態(tài)特性的計算實例34
2.4.1傳感器靈敏度的計算與分析34
2.4.2傳感器分辨力與分辨率的計算35
2.4.3傳感器主要靜態(tài)性能指標的計算
與評估35
2.4.4傳感器溫度漂移的計算39
2.4.5傳感器穩(wěn)定性的計算39
2.5傳感器動態(tài)特性計算實例40
2.5.1利用傳感器階躍響應建立傳遞
函數(shù)40
2.5.2傳感器幅頻特性的測試及改進41
思考題與習題43
第3章熱電式傳感器46
3.1概述46
3.1.1溫度的概念46
3.1.2溫標46
3.1.3測溫方法與測溫儀器的分類47
3.2熱電阻溫度傳感器47
3.2.1金屬熱電阻47
3.2.2半導體熱敏電阻49
3.2.3測溫電橋電路50
3.3熱電偶53
3.3.1熱電效應53
3.3.2熱電偶的工作原理54
3.3.3熱電偶的基本定律54
3.3.4熱電偶的誤差及補償55
3.3.5熱電偶的組成、分類及特點58
3.4半導體溫度傳感器59
3.5非接觸式溫度傳感器60
3.5.1全輻射式溫度傳感器60
3.5.2亮度式溫度傳感器60
3.5.3比色式溫度傳感器61
3.6溫度傳感器的典型實例62
3.6.1典型的測溫電橋電路62
3.6.2基于熱電阻的氣體質(zhì)量流量
傳感器63
思考題與習題64
目錄第4章電位器式傳感器66
4.1基本結(jié)構(gòu)與功能66
4.2線繞式電位器的特性67
4.2.1靈敏度67
4.2.2階梯特性和階梯誤差67
4.2.3分辨率67
4.3非線性電位器68
4.3.1功用68
4.3.2實現(xiàn)途徑68
4.4電位器的負載特性及負載誤差69
4.4.1負載特性69
4.4.2負載誤差70
4.4.3減小負載誤差的措施71
4.5電位器的結(jié)構(gòu)與材料73
4.5.1電阻絲73
4.5.2電刷73
4.5.3骨架74
4.6電位器式傳感器的典型實例74
4.6.1電位器式壓力傳感器74
4.6.2電位器式加速度傳感器75
思考題與習題76
第5章應變式傳感器78
5.1電阻應變片78
5.1.1應變式變換原理78
5.1.2應變片結(jié)構(gòu)及應變效應79
5.1.3電阻應變片的種類80
5.1.4應變片的主要參數(shù)81
5.2應變片的溫度誤差及其補償81
5.2.1溫度誤差產(chǎn)生的原因81
5.2.2溫度誤差的補償方法82
5.3電橋電路原理84
5.3.1電橋電路的平衡84
5.3.2電橋電路的不平衡輸出85
5.3.3電橋電路的非線性誤差85
5.3.4四臂受感差動電橋電路的
溫度補償87
5.4應變式傳感器的典型實例88
5.4.1應變式力傳感器88
5.4.2應變式加速度傳感器96
5.4.3應變式壓力傳感器97
5.4.4應變式轉(zhuǎn)矩傳感器102
思考題與習題103
第6章硅壓阻式傳感器105
6.1硅壓阻式變換原理105
6.1.1半導體材料的壓阻效應105
6.1.2單晶硅的晶向、晶面的表示106
6.1.3壓阻系數(shù)107
6.2硅壓阻式傳感器的典型實例110
6.2.1硅壓阻式壓力傳感器110
6.2.2硅壓阻式加速度傳感器115
6.3硅壓阻式傳感器溫度漂移的補償118
思考題與習題119
第7章電容式傳感器121
7.1電容式敏感元件及特性121
7.1.1電容式敏感元件121
7.1.2變間隙電容式敏感元件121
7.1.3變面積電容式敏感元件122
7.1.4變介電常數(shù)電容式敏感元件123
7.1.5電容式敏感元件的等效電路123
7.2電容式變換元件的信號轉(zhuǎn)換電路124
7.2.1運算放大器式電路124
7.2.2交流不平衡電橋電路124
7.2.3變壓器式電橋電路124
7.2.4二極管電路125
7.2.5差動脈沖調(diào)寬電路126
7.3電容式傳感器的典型實例127
7.3.1電容式位移傳感器127
7.3.2電容式壓力傳感器130
7.3.3電容式加速度傳感器131
7.4電容式傳感器的抗干擾問題131
7.4.1溫度變化對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響131
7.4.2溫度變化對介質(zhì)介電常數(shù)的
影響132
7.4.3絕緣問題132
7.4.4寄生電容的干擾與防止132
思考題與習題133
第8章變磁路式傳感器135
8.1電感式變換原理及其元件135
8.1.1簡單電感式變換元件135
8.1.2差動電感式變換元件137
8.1.3差動變壓器式變換元件138
8.2磁電感應式變換原理140
8.3電渦流式變換原理141
8.3.1電渦流效應141
8.3.2等效電路分析141
8.3.3信號轉(zhuǎn)換電路142
8.4霍爾效應及元件143
8.4.1霍爾效應143
8.4.2霍爾元件144
8.5變磁路式傳感器的典型實例145
8.5.1差動變壓器式加速度傳感器145
8.5.2電磁式振動速度傳感器145
8.5.3霍爾式振動位移傳感器146
8.5.4差動電感式壓力傳感器147