傳感器原理與傳感器技術

前言

傳感器作為信息獲取的工具，在當今信息時代的重要性顯而易見，在現(xiàn)代科技領域中所處的地位越來越突出，傳感器技術是現(xiàn)代信息技術的支柱，是自動化測控系統(tǒng)工作的重要保障，隨著科學技術的發(fā)展，人們的生產(chǎn)、生活及一切與自然界有關的活動對傳感器的依賴性會越來越大。作為自動控制與自動檢測系統(tǒng)重要環(huán)節(jié)的傳感器，對系統(tǒng)的測控質(zhì)量和效果具有舉足輕重的作用。因此，傳感器理論與傳感器技術的研究、應用、探索已成為國內(nèi)外重點發(fā)展的科學技術領域，近年來取得了巨大的進步和成就。傳感器技術是現(xiàn)代新技術的基礎和支撐技術。本書是在作者多年從事傳感器理論教學、工程實踐和科學研究的基礎上，根據(jù)傳感器理論與技術的特點和專業(yè)基礎課的性質(zhì)，并從實用技術角度出發(fā)編寫而成的。本書系統(tǒng)地介紹了傳感器的基本理論、基本技術、標定方法、可靠性技術與實驗內(nèi)容，重點闡述了各類傳感器（應變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、光電式、氣敏及濕敏、熱電式、核輻射、超聲波傳感器）的工作原理、組成結(jié)構(gòu)、基本特性、轉(zhuǎn)換電路及其工程應用技術，并對現(xiàn)代傳感器新理論、新方法和新技術作了簡要介紹，舉例分析了多種常用傳感器與計算機的實用接口技術。本書不僅完成對課程知識點的全面介紹，更在分析傳感器的基本概念、基本理論基礎上，強調(diào)其工程應用的價值。同時，本書注重近年來傳感器領域的理論和技術的發(fā)展，根據(jù)我國高等教育的需要，有選擇地將部分新理論、新方法和新技術編入其中。全書共分為15章，第4、5、6、8、12章由蘭州交通大學賈石峰執(zhí)筆，第1、2、3章由蘭州交通大學姜香菊執(zhí)筆，第9、10、11、14、15章由西北民族大學楊偉新執(zhí)筆，第7、13章由蘭州交通大學劉春娟執(zhí)筆。蘭州交通大學董海鷹教授、趙峰副教授、王慶賢高工在本書編寫過程中付出了大量辛勤勞動，并給予書稿許多寶貴的建議；王一剛、劉宇、王丹、楊偉、馬長安、黃晨在本書編寫工作中承擔了部分書稿的編寫工作和大量繪圖工作。全書由賈石峰統(tǒng)稿。本書在編寫過程中，得到了多方面的幫助和支持，蘭州交通大學博士生導師任恩恩教授仔細審閱了書稿，并提出了許多寶貴的指導意見；同時，我們有幸參考了許多行業(yè)文獻和專家著作；機械工業(yè)出版社也給予了本書大力的支持和幫助。在此一并表示誠摯的謝意。編者水平有限，書中難免存在疏漏、失誤之處，懇請讀者給予批評指正。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地闡述了傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換電路及其工程應用技術。全書共15章，第1章介紹傳感器的基礎理論；第2章～第1l章按傳感器工作原理分類，分別介紹了應變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、光電式、氣敏及濕敏、熱電式、核輻射、超聲波傳感器的基本工作原理、特性與結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換電路、應用技術；第12章介紹了傳感器與單片機接口技術，論述了傳感器與單片機結(jié)合為測控系統(tǒng)的實用技術；第13章和第l4章分別介紹了現(xiàn)代傳感器信息融合及智能傳感器的基礎理論，反映傳感器的新理論與新發(fā)展；第15章介紹傳感器的標定方法與可靠性技術，論述了傳感器檢測的一般工程處理方法。書中每章都提供了較多的應用實例，并附有課后思考題與習題。    本書取材新穎、內(nèi)容豐富、廣深兼顧，可適應不同層次對象使用。可作為自動化、電氣工程、自動控制、電子信息、電子技術、測控技術與儀器儀表等各種機電類專業(yè)的本科生和?？粕滩?，也可供從事傳感器、測控技術工作的工程技術人員參考。

書籍目錄

前言第1章 傳感器的基礎理論  1.1 傳感器概述  1.2 傳感器的基本特性  本章小結(jié)  思考題與習題第2章 應變式傳感器  2.1 應變式傳感器的工作原理  2.2 應變式傳感器的結(jié)構(gòu)類型及特性  2.3 電阻應變片的轉(zhuǎn)換電路  2.4 應變式傳感器的應用  本章小結(jié)  思考題與習題第3章 電感式傳感器  3.1 自感式電感傳感器  3.2 互感式電感傳感器  3.3 電渦流式傳感器  本章小結(jié)  思考題與習題第4章 電容式傳感器  4.1 電容式傳感器的工作原理  4.2 電容式傳感器的類型及特性  4.3 電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路  4.4 電容式傳感器的應用  本章小結(jié)  思考題與習題第5章 壓電式傳感器  5.1 壓電式傳感器的工作原理及等效電路  5.2 壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)及特性  5.3 壓電式傳感器的轉(zhuǎn)換電路  5.4 壓電式傳感器的應用  本章小結(jié)  思考題與習題第6章 磁電式傳感器  6.1 磁電感應式傳感器  6.2 霍爾傳感器  6.3 磁敏電阻  6.4 磁敏二極管和磁敏晶體管    本章小結(jié)  思考題與習題第7章 光電式傳感器  7.1 光電式傳感器的工作原理  7.2 光電式傳感器的結(jié)構(gòu)及特性  7.3 光電式傳感器的應用  7.4 紅外線傳感器    7.5 光纖傳感器  7.6 光柵傳感器  本章小結(jié)  思考題與習題第8章 氣敏與濕敏傳感器  8.1 氣敏傳感器的作用及分類  8.2 半導體氣敏傳感器的工作原理  8.3 半導體氣敏傳感器的類型與結(jié)構(gòu)  8.4 氣敏傳感器的特性  8.5 氣敏傳感器的應用  8.6 氣體分析儀  8.7 濕敏傳感器及其應用  本章小結(jié)  思考題與習題第9章 熱電式傳感器  9.1 熱電偶  9.2 熱電阻  9.3 半導體熱敏元件  本章小結(jié)  思考題與習題第10章 核輻射傳感器  10.1 核輻射的基礎知識  10.2 核輻射傳感器的組成  10.3 核輻射傳感器的應用  10.4 放射性輻射的防護  本章小結(jié)  思考題與習題第11章 超聲波傳感器與微波傳感器第12章 傳感器與單片機接口技術第13章 傳感器信息融合第14章 智能傳感器第15章 傳感器標定與可靠性技術參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 傳感器的基礎理論1.1 傳感器概述傳感器是人類探知自然界信息的觸角。在人類文明的發(fā)展歷史中，感受、處理外部信息的傳感技術一直扮演著一個重要的角色。在古代，傳感技術由人的感官來實現(xiàn)，人觀天象而仕農(nóng)耕，察火色而冶銅鐵。從18世紀產(chǎn)業(yè)革命以來，特別是在20世紀信息革命中，傳感技術越來越多地由人造感官，即傳感器來實現(xiàn)。人可以通過五種感官（視、聽、嗅、味、觸）接受外界的信息，經(jīng)過大腦的思維（信息處理），做出相應的動作。人們常常將傳感器稱之為“電五官”，如果用由計算機控制的自動化裝置來代替人的勞動，則計算機相當于人的大腦，而傳感器相當于人的五官。人體器官是極好的傳感器，例如人的手指觸覺是極其靈敏的，并且具有多種功能，它可以感受物體的冷熱（溫度）、軟硬、輕重及外力的大小。另外，它有特殊的手感，如對織物的手感、對液體粘度的手感等。但人體器官也有不足之處，在許多方面?zhèn)鞲衅鞯男阅芤呀?jīng)凌駕于人的感官之上。例如，傳感器可以輕而易舉地測量人體所無法感知的量，如紫外線、紅外線、超聲波、磁場等，從這個意義上講，傳感器具有人類夢寐以求的“特異功能”。另外，傳感器也可以把人不能看到的物體通過數(shù)據(jù)處理變?yōu)橐曈X圖像。CT就是一個例子，它能把人體的內(nèi)部形貌用斷層圖像顯示出來。

編輯推薦

《傳感器原理與傳感器技術》：普通高等教育“十一五”電氣信息類規(guī)劃教材。

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