傳感器技術(shù)及應(yīng)用

前言

　　本書(shū)是教育部職業(yè)教育與成人教育司推薦教材配套教學(xué)用書(shū)，根據(jù)“任務(wù)引領(lǐng)、工作過(guò)程導(dǎo)向”的項(xiàng)目教學(xué)理念編寫(xiě)而成?！　鞲衅骷夹g(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要技術(shù)之一，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著及其重要的作用。在機(jī)械制造、化工、電力等行業(yè)，在國(guó)防科研中，在導(dǎo)彈、衛(wèi)星的研制中，在家電行業(yè)中，等等，處處都用到傳感器技術(shù)。傳感器技術(shù)是一門(mén)充滿希望和活力的新興技術(shù)，它涉及的學(xué)科面廣，需要有較廣泛的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)（涉及電子、電工、儀表、單片機(jī)、PLC可編程序控制器、自動(dòng)控制、機(jī)械、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊理論等多門(mén)學(xué)科）。學(xué)好這門(mén)課程的關(guān)鍵在于理論聯(lián)系實(shí)際，關(guān)心和觀察周?chē)母鞣N機(jī)械、電氣等設(shè)備，重視實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)，這樣才能學(xué)得活，學(xué)得好，才有利于提高今后解決實(shí)際問(wèn)題的能力?！　”緯?shū)結(jié)合常用的傳感器產(chǎn)品，以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者實(shí)際應(yīng)用能力為主要目的，介紹傳感器的基本工作原理、基本特性。本書(shū)結(jié)合多個(gè)小電路，并結(jié)合當(dāng)前以就業(yè)為導(dǎo)向的職業(yè)教育指導(dǎo)思想，在結(jié)構(gòu)形式上采用項(xiàng)目教學(xué)，內(nèi)容上緊跟現(xiàn)代化傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)現(xiàn)實(shí)可行的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，講述傳感器系統(tǒng)的構(gòu)成，著重闡明傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)施方法及步驟。書(shū)中所涉及的單片機(jī)編程及其他相關(guān)學(xué)科知識(shí)，請(qǐng)查閱相關(guān)書(shū)籍?！　”緯?shū)第二章中的項(xiàng)目都來(lái)自于現(xiàn)實(shí)生活，結(jié)合教學(xué)需求精心組織，每個(gè)項(xiàng)目的內(nèi)容基本由“項(xiàng)目任務(wù)”、“項(xiàng)目分析”、“項(xiàng)目實(shí)施、“項(xiàng)目知識(shí)講解”、“知識(shí)拓展”、“知識(shí)測(cè)評(píng)”等模塊組成，既保證了理論知識(shí)的層次性、系統(tǒng)性，又具有很好的實(shí)踐培訓(xùn)特點(diǎn)，以“做中學(xué)，學(xué)中做”為目的，突出培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力、分析能力、應(yīng)用設(shè)計(jì)能力等，對(duì)學(xué)生走上工作崗位并適應(yīng)崗位要求具有一定的幫助作用?！　”緯?shū)分為三章?！　〉谝徽聜鞲衅鞯幕竟ぷ髟?。通過(guò)兩個(gè)項(xiàng)目分別介紹傳感器的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、原理及測(cè)量方法、誤差及分類等基礎(chǔ)知識(shí)?！　〉诙鲁Ｓ脗鞲衅骷捌鋺?yīng)用。通過(guò)十四個(gè)項(xiàng)目，講述各類常用傳感器的工作原理及特點(diǎn)、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路、溫度補(bǔ)償?shù)戎R(shí)，突出培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的應(yīng)用設(shè)計(jì)能力?！　〉谌聶z測(cè)技術(shù)的抗干擾技術(shù)。介紹使用傳感器時(shí)需注意的抗干擾問(wèn)題。　　附錄部分列出了當(dāng)前市場(chǎng)上常用的部分傳感器類型，供讀者參閱。　　此外，書(shū)中還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)試和拓展能力測(cè)試內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》是教育部職業(yè)教育與成人教育司推薦教材配套教學(xué)用書(shū)，根據(jù)“任務(wù)引領(lǐng)工作過(guò)程導(dǎo)向”的項(xiàng)目教學(xué)理念編寫(xiě)而成?！秱鞲衅骷夹g(shù)及應(yīng)用》分為三章，第一章介紹傳感器的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、基本工作原理等基礎(chǔ)知識(shí)。第二章通過(guò)若干個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，講述電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，介紹各類常見(jiàn)傳感器的工作原理及特點(diǎn)，測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，溫度補(bǔ)償?shù)戎R(shí)，以“做中學(xué)，學(xué)中做”為目的，突出培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的應(yīng)用設(shè)計(jì)能力。第三章介紹使用傳感器時(shí)需注意的抗干擾問(wèn)題。附錄部分列出了當(dāng)前市場(chǎng)上常用的部分廠家生產(chǎn)的傳感器類型，供讀者參考?！　　秱鞲衅骷夹g(shù)及應(yīng)用》附學(xué)習(xí)卡／防偽標(biāo)，按照書(shū)末“鄭重聲明”下方的使用說(shuō)明進(jìn)行操作，可查詢圖書(shū)真?zhèn)?，也可登錄上網(wǎng)學(xué)習(xí)，下載資源。　　《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要、深入淺出，可作為中等職業(yè)學(xué)校傳感器應(yīng)用技術(shù)課程的教材，也可作為電子信息、電氣控制應(yīng)用技術(shù)或機(jī)電工程技術(shù)人員的培訓(xùn)用書(shū)。

書(shū)籍目錄

第一章 傳感器的基本工作原理項(xiàng)目一 傳感器及其檢測(cè)項(xiàng)目二 測(cè)量方法、誤差及分類第二章 常用傳感器及其應(yīng)用項(xiàng)目一 電子健康秤項(xiàng)目二 太陽(yáng)能水溫自動(dòng)控制項(xiàng)目三 煤氣報(bào)警器項(xiàng)目四 光控路燈照明開(kāi)關(guān)項(xiàng)目五 轉(zhuǎn)速測(cè)量項(xiàng)目六 音樂(lè)娃娃項(xiàng)目七 簡(jiǎn)易汽車(chē)倒車(chē)報(bào)警器項(xiàng)目八 汽車(chē)油箱液位控制項(xiàng)目九 簡(jiǎn)易手持金屬探測(cè)器項(xiàng)目十 機(jī)械振動(dòng)測(cè)試儀項(xiàng)目十一 打印機(jī)精確定位項(xiàng)目十二 空調(diào)器中的傳感器應(yīng)用項(xiàng)目十三 汽車(chē)中的傳感器應(yīng)用項(xiàng)目十四 機(jī)器人中的傳感器應(yīng)用第三章 檢測(cè)技術(shù)的抗干擾技術(shù)項(xiàng)目一 干擾的產(chǎn)生項(xiàng)目二 干擾的抑制附錄附錄一 熱敏電阻分度表附錄二 常用光敏電阻規(guī)格參數(shù)附錄三 TLOS系列超聲波傳感器附錄四 YDYT9800電渦流傳感器附錄五 空調(diào)溫度及壓力傳感器附錄六 ROBO探險(xiǎn)家機(jī)器人主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?。ㄒ唬┗竟ぷ髟怼　?.壓電效應(yīng)　　從以上分析我們可以了解到，壓電傳感器是一種基于壓電效應(yīng)的傳感器，那么，什么是壓電效應(yīng)呢？某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外來(lái)作用而變形時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，電介質(zhì)又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)，也稱為正壓電效應(yīng)。反之，在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電場(chǎng)或電壓，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)去掉外加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)）。壓電傳感器都是利用壓電材料的正壓電效應(yīng)?！　?.壓電材料　　自然界中大多數(shù)晶體都具有壓電效應(yīng)，但是多數(shù)晶體的壓電效應(yīng)過(guò)于微弱。具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的壓電材料基本可分為三類。　　（1）石英晶體石英晶體是一種性能良好的壓電晶體，它的突出優(yōu)點(diǎn)是性能非常穩(wěn)定。此外，它還具有自振頻率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性能好、遲滯小、重復(fù)性好、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。石英晶體的不足之處是壓電常數(shù)較?。╠=2.31×10。C／N）。因此石英晶體大多只在標(biāo)準(zhǔn)傳感器、高精度傳感器或使用溫度較高的傳感器中用作壓電元件，而在一般傳感器中，則基本采用壓電陶瓷?！　。?）壓電陶瓷壓電陶瓷是人工制造的多晶壓電材料，它的制造工藝成熟，通過(guò)改變配方或摻雜微量元素可使材料的技術(shù)性能有較大的變化，以適應(yīng)各種要求。它還具有良好的工藝性，可以方便地加工成各種需要的形狀。在通常情況下，它比石英晶體的壓電系數(shù)高得多，而制造成本低，因此目前國(guó)內(nèi)外壓電元件絕大多數(shù)都采用壓電陶瓷。常用的壓電陶瓷材料主要有鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛系列壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷（IMN）等?！　。?）高分子壓電材料高分子壓電材料是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型材料。典型的高分子材料有聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、改性聚氯乙烯等，其中一些材料的壓電常數(shù)比壓電陶瓷高十幾倍。高分子壓電材料的優(yōu)點(diǎn)是：較柔軟，可依據(jù)需要制成薄膜或電纜套管等形狀，經(jīng)極化處理就顯現(xiàn)出壓電特性；不易破碎，具有防水性，可以拉制成較大面積或較長(zhǎng)的尺寸，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是：工作溫度一般低于100℃，溫度升高時(shí)，靈敏度降低，機(jī)械強(qiáng)度不夠高，耐紫外線能力較差，不能暴曬，避免老化。

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