傳感器原理及應(yīng)用

前言

高等職業(yè)技術(shù)教育是我國(guó)高等教育的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)面向基層、面向生產(chǎn)、服務(wù)和管理一線職業(yè)崗位的實(shí)用型、技能型專(zhuān)門(mén)人才的任務(wù)。在由企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家和高職院校領(lǐng)導(dǎo)組成的教材編審委員會(huì)的關(guān)心和指導(dǎo)下，我們組織編寫(xiě)了電子信息類(lèi)高職教材《傳感器原理及應(yīng)用》。供高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù)、機(jī)電應(yīng)用技術(shù)，以及工業(yè)自動(dòng)化等相關(guān)專(zhuān)業(yè)使用。本教材立足高職高專(zhuān)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)，突出實(shí)用性和針對(duì)性，以工程實(shí)用為主，介紹常用傳感器的基本工作原理和相應(yīng)的測(cè)量線路，以及應(yīng)用實(shí)例。力求詳細(xì)、通俗說(shuō)明傳感器將非電量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的過(guò)程，而對(duì)其過(guò)程中的數(shù)學(xué)關(guān)系則不作為重點(diǎn)。即強(qiáng)化定性分析，淡化定量計(jì)算，突出實(shí)用技術(shù)?？紤]到每種傳感器互相獨(dú)立的特點(diǎn)，本教材采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)模塊-課題-任務(wù)三者之間的關(guān)系，以課題為單元編排格式，每一課題后都有對(duì)應(yīng)的任務(wù)，每一任務(wù)都突出了傳感器在工程實(shí)踐中的應(yīng)用，盡量結(jié)合日常生活，對(duì)傳感器產(chǎn)品工作原理進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。使學(xué)生學(xué)完以后，感到傳感器在實(shí)踐中的應(yīng)用離我們生活并不遠(yuǎn)，從而激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，在較輕松的環(huán)境中學(xué)好這門(mén)課程。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)主要介紹了常用傳感器的工作原理、特性及在實(shí)踐中的應(yīng)用。主要介紹了力敏傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、氣體傳感器、光電傳感器、磁敏傳感器、微波和超聲波傳感器，以及傳感器與微處理器接口電路。　　本書(shū)共10個(gè)模塊，除模塊一介紹傳感器的基本知識(shí)外，各模塊均具有相對(duì)獨(dú)立性，以便不同專(zhuān)業(yè)、不同學(xué)時(shí)的教學(xué)選用，參考學(xué)時(shí)為52~60學(xué)時(shí)?！　”緯?shū)由高職和有關(guān)企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家組成教材編審委員會(huì)進(jìn)行審定，突出高職教育的特點(diǎn)，注重實(shí)用技術(shù)，可作為應(yīng)用電子技術(shù)、機(jī)電應(yīng)用技術(shù)及工業(yè)自動(dòng)化等相關(guān)專(zhuān)業(yè)高職、高專(zhuān)教材，也可供電大、職大等相關(guān)專(zhuān)業(yè)作為教材選用。

書(shū)籍目錄

模塊一  傳感器的基本知識(shí)　一、傳感器的作用　二、傳感技術(shù)的特點(diǎn)　三、傳感器的發(fā)展趨勢(shì)　四、傳感器需求與開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)方向　五、傳感器的定義與組成　六、傳感器的分類(lèi)與特點(diǎn)　七、傳感器的基本特性　階段小結(jié)　習(xí)題與思考題模塊二  力敏傳感器及其應(yīng)用　課題一  力敏傳感器的工作原理與分類(lèi)　　任務(wù)：電子秤的工作原理與設(shè)計(jì)　　　一、力敏傳感器概述　　　二、電阻應(yīng)變式傳感器　　　三、電感式傳感器　　　四、任務(wù)分析　　　五、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　六、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題　課題二  壓電傳感器的轉(zhuǎn)換原理　　任務(wù)：壓電式玻璃破碎報(bào)警器的設(shè)計(jì)　　　一、壓電傳感器　　　二、電容式傳感器　　　三、任務(wù)分析　　　四、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　五、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題模塊三  濕度傳感器及其應(yīng)用　課題一  濕度傳感器的分類(lèi)及特性　　任務(wù)：土壤濕度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)　　　一、濕度傳感器概述　　　二、濕度傳感器的分類(lèi)及工作原理　　　三、任務(wù)分析　　　四、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　五、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題　課題二  環(huán)境濕度控制　　任務(wù)：房間濕度控制裝置的設(shè)計(jì)　　　一、環(huán)境濕度控制的方法　　　二、任務(wù)分析　　　三、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　四、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題模塊四  溫度傳感器及其應(yīng)用　課題一  熱敏材料的特性　　任務(wù)：數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)　　　一、溫度傳感器概述　　　二、熱電阻及熱敏電阻傳感器　　　三、熱電偶傳感器　　　四、任務(wù)分析　　　五、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　六、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題　課題二  集成溫度傳感器的工作原理　　任務(wù)：空調(diào)溫控部分的設(shè)計(jì)　　　一、半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器　　　二、集成溫度傳感器　　　三、任務(wù)分析　　　四、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　五、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題模塊五  氣體傳感器及其應(yīng)用　課題  氣體傳感器的分類(lèi)及特性　　任務(wù)：自動(dòng)控制排氣扇和聲光報(bào)警功能電路的設(shè)計(jì)　　　一、氣敏傳感器概述　　　二、半導(dǎo)體氣體傳感器　　　三、常見(jiàn)氣體傳感器及其應(yīng)用　　　四、任務(wù)分析　　　五、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　六、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題模塊六  光電傳感器及其應(yīng)用　課題一  光電效應(yīng)與光電轉(zhuǎn)換元件　　任務(wù)：全自動(dòng)聲光控制電路的設(shè)計(jì)　　　一、光電傳感器概述　　　二、光電效應(yīng)　　　三、光電轉(zhuǎn)換元件　　　四、任務(wù)分析　　　五、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　六、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題　課題二  紅外傳感器工作原理　　　任務(wù)1：自動(dòng)水龍頭電路的設(shè)計(jì)　　　任務(wù)2：紅外線監(jiān)控發(fā)射、接收電路原理圖的分析　　　一、紅外傳感器概述　　　二、光纖傳感器　　　三、任務(wù)1分析　　　四、任務(wù)1設(shè)計(jì)　　　五、任務(wù)1實(shí)現(xiàn)　　　六、任務(wù)2分析　　　七、任務(wù)2設(shè)計(jì)　　　八、任務(wù)2實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題　課題三  CCD圖像傳感器的工作原理　　任務(wù)：數(shù)碼相機(jī)工作原理分析　　　一、CCD圖像傳感器　　　二、任務(wù)分析　　　三、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　四、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題模塊七  磁敏傳感器及其應(yīng)用　課題一  霍爾元件的工作原理　　任務(wù)：自動(dòng)供水裝置電路的設(shè)計(jì)　　　一、磁敏傳感器概述　　　二、霍爾傳感器　　　三、任務(wù)分析　　　四、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　五、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題　課題二  其他磁敏器件　　任務(wù)：自動(dòng)統(tǒng)計(jì)鋼球生產(chǎn)個(gè)數(shù)裝置電路的設(shè)計(jì)　　　一、磁敏電阻　　　二、磁敏二極管與磁敏三極管　　　三、任務(wù)分析　　　四、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　五、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題模塊八  微波和超聲波傳感器及其應(yīng)用　課題一  微波傳感器　　任務(wù)：RTMS——遠(yuǎn)程交通微波傳感器應(yīng)用分析　　　一、微波傳感器概述　　　二、微波傳感器及其分類(lèi)　　　三、微波傳感器的優(yōu)點(diǎn)與存在問(wèn)題　　　四、任務(wù)分析　　　五、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　六、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　課題二  超聲波傳感器　　任務(wù)：超聲波移動(dòng)物體探測(cè)器應(yīng)用分析　　　一、超聲波傳感器的原理　　　二、超聲波傳感器的應(yīng)用　　　三、任務(wù)分析　　　四、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　五、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題模塊九  傳感器與微處理器接口電路　課題  傳感器輸出信號(hào)的檢測(cè)電路　　任務(wù)：多路參數(shù)巡回檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　　　一、接口電路概述　　　二、傳感器輸出信號(hào)的特點(diǎn)　　　三、傳感器輸出信號(hào)的檢測(cè)電路　　　四、傳感器與微型計(jì)算機(jī)的連接　　　五、任務(wù)分析　　　六、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　七、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題模塊十  傳感器新技術(shù)應(yīng)用　課題一  生物傳感器　　任務(wù)：生物傳感器應(yīng)用實(shí)例分析　　　一、生物傳感器的工作原理　　　二、生物敏感膜　　　三、生物傳感器的特點(diǎn)　　　四、生物傳感器的分類(lèi)　　　五、生物傳感器主要應(yīng)用領(lǐng)域　　　六、幾種主要的生物傳感器　　　七、生物芯片　　　八、任務(wù)分析　　　九、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　十、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　課題二  機(jī)器人傳感器　　任務(wù)：機(jī)器人傳感器應(yīng)用實(shí)例分析　　　一、機(jī)器人傳感器概述　　　二、機(jī)器人傳感器的特點(diǎn)　　　三、機(jī)器人傳感器的分類(lèi)　　　四、任務(wù)分析　　　五、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　六、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　課題三  汽車(chē)用傳感器　　任務(wù)：磁電式汽車(chē)輪速傳感器實(shí)例分析　　　一、汽車(chē)常用傳感器的分類(lèi)及工作原理　　　二、任務(wù)分析　　　三、任務(wù)設(shè)計(jì)　　　四、任務(wù)實(shí)現(xiàn)　課題四  超導(dǎo)傳感器簡(jiǎn)介　　　一、超導(dǎo)紅外傳感器　　　二、超導(dǎo)微波傳感器　課題五  液晶傳感器簡(jiǎn)介　　　一、液晶及其性質(zhì)　　　二、液晶電磁場(chǎng)傳感器　　　三、液晶電壓傳感器　　　四、液晶超聲波傳感器　　階段小結(jié)　　習(xí)題與思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（1）工作原理與結(jié)構(gòu)光電耦合器（OC）又稱(chēng)光隔離器，簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。將發(fā)光器件與光敏元件集成在一起便可構(gòu)成光電耦合器件，圖6.2 8為其結(jié)構(gòu)示意圖。光電耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)，對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用。一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。常用的光電耦合器里的發(fā)光元件多半是發(fā)光二極管，而光敏元件多為光敏二極管和光敏三極管，少數(shù)采用光敏達(dá)林頓管或光控晶閘管。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，該光源照射到光敏三極管表面上，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，該電流的大小與光照的強(qiáng)弱，即流過(guò)二極管的正向電流的大小成正比，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電一光一電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光電耦合器輸入／輸出問(wèn)互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光電耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長(zhǎng)線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。光電耦合器按光路可以分為：透射式，可用于片狀遮擋物體的位置檢測(cè)，或碼盤(pán)、轉(zhuǎn)速測(cè)量中；反射式，可用于反光體的位置檢測(cè)；全封閉式，用于電路的隔離。除后者封裝形式為不受環(huán)境光干擾的電子器件外，前兩種本身就可作為傳感器使用。必須嚴(yán)格防止環(huán)境光干擾，透射式和反射式都可選紅外波段的發(fā)光元件和光敏元件。

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