感測器技術與應用 第4版

前言

第1章感測器概述
1.1自動測控系統與感測器
1.1.1自動測控系統
1.1.2感測器
1.2感測器分類
1.2.1按被測物理量分類
1.2.2按感測器工作原理分類
1.3感測器性能指標
1.3.1靜態特性
1.3.2動態特性
1.3.3性能指標
1.4實訓
1.4.1電子秤靜態特性測試
1.4.2紅外線感測器來人自動閃燈電路裝配與調試
1.5習題

第2章溫度感測器
2.1溫度測量概述
2.2熱電偶感測器
2.2.1熱電偶測溫原理
2.2.2熱電偶的結構形式和標準化熱電偶
2.2.3熱電偶測溫及參考端溫度補償
2.3金屬熱電阻感測器
2.3.1熱電阻的溫度特性
2.3.2熱電阻感測器的結構
2.4熱敏電阻
2.4.1熱敏電阻的(Rtt)特性
2.4.2負溫度係數熱敏電阻的性能
2.4.3負溫度係數熱敏電阻的溫度方程
2.4.4負溫度係數熱敏電阻的主要特性
2.5半導體溫度感測器
2.5.1二極體溫度感測器
2.5.2電晶體溫度感測器
2.6集成溫度感測器
2.6.1集成溫度感測器基本工作原理
2.6.2電壓輸出型集成溫度感測器
2.6.3電流輸出型集成溫度感測器
2.7溫度感測器應用實例
2.7.1雙金屬溫度感測器溫度計
2.7.2熱電偶用於電加熱爐溫度控制
2.7.3熱敏電阻4通道溫度測量電路
2.7.4集成溫度感測器的應用
2.7.5家用空調專用溫度感測器
2.7.6電冰箱、電冰櫃專用溫度感測器
2.7.7熱水器專用溫度感測器
2.7.8汽車發動機控制系統專用溫度感測器
2.8實訓
2.8.1熟悉集成溫度感測器的性能指標
2.8.2電冰箱溫度超標指示電路的裝配與調試
2.9習題

第3章力感測器
3.1彈性敏感元件
3.1.1彈性敏感元件的特性
3.1.2彈性敏感元件的分類
3.2電阻應變片感測器
3.2.1電阻應變片的工作原理
3.2.2電阻應變片的分類
3.2.3電阻應變片的測量電路
3.3壓電感測器
3.3.1石英晶體的壓電效應
3.3.2壓電陶瓷的壓電效應
3.3.3壓電元器件的並聯和串聯
3.3.4壓電測力感測器結構
3.3.5單片集成矽壓力感測器
3.4電容式感測器
3.4.1變極距式電容感測器
3.4.2變面積式電容感測器
3.4.3變介電常數式電容感測器
3.5電感式感測器
3.5.1自感式感測器
3.5.2互感式感測器
3.6加速度感測器
3.6.1加速度感測器的組成
3.6.2ADXL320雙軸加速度感測器
3.6.3物體移動或傾倒報警電路
3.6.4MMA1220D單軸加速度感測器
3.7力感測器應用實例
3.7.1燃氣灶壓電晶體點火器
3.7.2帶溫度補償的壓力電子開關
3.7.3電阻應變片稱重感測器
3.7.4指套式電子血壓計
3.7.5CLYZ320型力敏感測器
3.7.6手機和平板電腦的橫豎顯示轉換
3.8實訓
3.8.1電阻應變片力感測器的裝配與調試
3.8.2LED條圖顯示壓力計電路的裝配與調試
3.9習題

第4章光電式感測器
4.1光電效應
4.1.1外光電效應
4.1.2內光電效應
4.1.3光生伏打效應
4.2光電器件
4.2.1光電管和光電倍增管
4.2.2光敏電阻
4.2.3光電二極體和光電電晶體
4.2.4光電池
4.2.5光電元器件的特性
4.2.6光耦合器件
4.3紅外線感測器
4.3.1概述
4.3.2熱釋電型紅外感測器
4.4色彩感測器
4.5CZGGD500系列紫外火焰感測器
4.6核輻射感測器
4.7光纖傳感器
4.7.1光纖傳感元器件
4.7.2常用光纖傳感器
4.7.3光纖傳感器水源檢測設備
4.8光感測器應用實例
4.8.1自動照明燈
4.8.2物體長度及運動速度的檢測
4.8.3紅外線自動水龍頭
4.8.4手指光反射測量心率方法
4.8.5條碼與掃描筆
4.8.6插卡式電源開關
4.8.7虛擬實境三維空間跟蹤球
4.9實訓
4.9.1熟悉常用光敏元器件的性能指標
4.9.2測光文具盒電路的裝配與測試
4.10習題

第5章圖像感測器
5.1CCD圖像感測器
5.1.1CCD
5.1.2CCD圖像感測器的結構及原理
5.1.3CCD圖像感測器的應用
5.2CMOS圖像感測器
5.2.1CMOS型光電轉換器件
5.2.2CMOS圖像感測器的結構及原理
5.2.3CMOS圖像感測器的應用
5.3CCD和CMOS圖像感測器應用實例
5.3.1證件自動印表機
5.3.2數位攝像機
5.3.3數碼相機
5.3.4平板電腦和手機攝像頭
5.3.5車輛牌照自動識別
5.3.6光纖內窺鏡
5.3.7二維碼與識讀設備
5.4實訓
5.4.1工作現場圖像傳輸網路的安裝與調試
5.4.2汽車倒車提醒和後視電路的裝配與調試
5.5習題

第6章霍爾感測器及其他磁感測器
6.1霍爾感測器工作原理
6.1.1霍爾效應
6.1.2霍爾元器件的主要技術參數
6.2霍爾感測器
6.2.1霍爾開關集成感測器
6.2.2霍爾線性集成感測器
6.3其他磁感測器
6.3.1磁阻元器件
6.3.2磁敏二極體
6.3.3磁敏電晶體
6.4霍爾感測器及其他磁感測器應用實例
6.4.1霍爾汽車無觸點點火器
6.4.2霍爾無刷直流電動機
6.4.3磁卡及磁卡閱讀器
6.4.4地震動感測器
6.5實訓
6.5.1幹簧管開門播放音樂電路的裝配與調試
6.5.2磁感應強度測量儀電路的裝配與調試
6.6習題

第7章位移感測器
7.1機械位移感測器
7.1.1電位器式機械位移感測器
7.1.2電容式機械位移感測器
7.1.3螺線管電感式機械位移感測器
7.1.4差動變壓器式機械位移感測器
7.2光柵位移感測器
7.2.1莫爾條紋
7.2.2光柵位移感測器的結構及工作原理
7.2.3光柵位移感測器的應用
7.3磁柵位移感測器
7.4熱釋電式自動門開關電路
7.5磁電式轉速感測器
7.6導電式液位感測器
7.7流量及流速傳感

今天，人類已經進入了科學技術迅猛發展的資訊時代，感測器技術是資訊發展的重要支撐。電子電腦、互聯網、機器人、自動控制、物聯網、嵌入式系統以及人工智慧技術的迅速發展，迫切需要各種各樣的感測器。作為“感覺器官”，感測器用於各種各樣資訊的感知、獲取和檢測，並轉換為能被工作系統處理的資訊。顯而易見，感測器在現代科學技術領域中佔有極其重要的地位，瞭解和掌握感測器技術與應用成了應用電子技術、自動控制技術、儀器儀錶技術、自動信號技術、測量技術、機器人技術、人工智慧技術、物聯網及電腦應用等專業的必修課。

本書在第3版的基礎上進行了一些刪減，增添了部分新內容，力求內容新穎、敘述簡明、實例面廣、引導應用。

本書共11章，主要講述了感測器的工作原理、結構、性能和具體的應用。第1章介紹了自動測控系統與感測器、感測器的分類和感測器性能指標；第2~8章介紹了溫度、力、光電式、圖像、磁、位移、氣體、濕度等基本物理量感測器；第9章介紹了生物、無線電波與微波、超聲波、機器人、指紋、觸控式螢幕和微機電系統等新型感測器；第10章和第11章介紹了智慧感測器和感測器網路。在介紹感測器基本知識的同時，還介紹了它們在工農業生產、科學研究、醫療衛生、環境保護、交通管理、家用電器等方面的應用實例。

本書每章後面附有實訓和習題，實訓內容通過介紹感測器實驗和感測器應用電路，增強讀者對知識的理解，提高讀者的動手能力。在講授和學習本書時，可根據實際情況和具體條件，選擇完成一部分實訓課題或全部實訓課題，也可以安排在課餘時間進行。參考學時為60學時。

本書第1、5、10、11章由金髮慶編寫，第2章和第3章由孫衛星編寫，第4、8、9章由李晴編寫，第6章和第7章由張天偉編寫。全書由金髮慶統稿，李瑜芳審稿。

在本書編寫過程中，得到許多同行、同事的熱情關心和幫助，並提出了許多寶貴意見，在此一併表示衷心感謝。

由於編者水準有限，書中難免存在疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。