傳感器技術(shù)案例教程

序
前言
第1章緒論1
1.1傳感器的作用實(shí)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(shù)的特點(diǎn)7
1.4傳感器技術(shù)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(luò)化的發(fā)展11
1.4.4量子傳感技術(shù)的快速發(fā)展12
1.5本書的特點(diǎn)13
思考題與習(xí)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(biāo)定15
2.1.1靜態(tài)標(biāo)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(biāo)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(fù)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(yīng)及動態(tài)
性能指標(biāo)25
2.3.3傳感器的動態(tài)標(biāo)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(jì)算實(shí)例34
2.4.1傳感器靈敏度的計(jì)算與分析34
2.4.2傳感器分辨力與分辨率的計(jì)算35
2.4.3傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)的計(jì)算
與評估35
2.4.4傳感器溫度漂移的計(jì)算39
2.4.5傳感器穩(wěn)定性的計(jì)算39
2.5傳感器動態(tài)特性計(jì)算實(shí)例40
2.5.1利用傳感器階躍響應(yīng)建立傳遞
函數(shù)40
2.5.2傳感器幅頻特性的測試及改進(jìn)41
思考題與習(xí)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(biāo)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(dǎo)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(yīng)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(bǔ)償55
3.3.5熱電偶的組成、分類及特點(diǎn)58
3.4半導(dǎo)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(shí)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(xí)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(shí)現(xiàn)途徑68
4.4電位器的負(fù)載特性及負(fù)載誤差69
4.4.1負(fù)載特性69
4.4.2負(fù)載誤差70
4.4.3減小負(fù)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(shí)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(xí)題76
第5章應(yīng)變式傳感器78
5.1電阻應(yīng)變片78
5.1.1應(yīng)變式變換原理78
5.1.2應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及應(yīng)變效應(yīng)79
5.1.3電阻應(yīng)變片的種類80
5.1.4應(yīng)變片的主要參數(shù)81
5.2應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)償87
5.4應(yīng)變式傳感器的典型實(shí)例88
5.4.1應(yīng)變式力傳感器88
5.4.2應(yīng)變式加速度傳感器96
5.4.3應(yīng)變式壓力傳感器97
5.4.4應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩傳感器102
思考題與習(xí)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(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)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(shí)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(bǔ)償118
思考題與習(xí)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(yùn)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(shí)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(xí)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(yīng)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(yīng)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(yīng)及元件143
8.4.1霍爾效應(yīng)143
8.4.2霍爾元件144
8.5變磁路式傳感器的典型實(shí)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