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第一章 概论 1

1.1传感器的定义及其在科技发展中的作用 1

1.2传感器的组成和分类 1

1.2.1传感器的组成 1

目录 1

1.2.2传感器的分类 2

1.3传感器的发展趋势 3

1.4机电模拟及双向传感器的统一理论 3

1.4.1变量的分类 4

1.4.2机电模拟 5

1.4.3双向传感器的统一理论 8

第二章 传感器的一般特性 20

2.1传感器的静态特性 20

2.1.1线性度 20

2.1.3迟滞（迟环） 22

2.1.2灵敏度 22

2.1.4重复性 23

2.2传感器的动态特性 23

2.2.1动态参数测试的特殊问题 23

2.2.2研究传感器动态特性的方法及其指标 24

2.2.3传感器的数学模型 25

2.2.4传递函数 26

2.2.5频率响应函数 27

2.2.6脉冲响应函数 27

2.3传感器动态特性分析 28

2.3.1传感器的频率响应 28

2.3.2传感器的瞬态响应 32

2.4传感器的无失真测试条件 34

3.2.1弹性特性 36

3.2弹性敏感元件的基本特性 36

3.1引言 36

第三章 传感器的弹性敏感元件 36

3.2.2弹性滞后 37

3.2.3弹性后效 37

3.2.4固有振动频率 38

3.3弹性元件的材料 38

3.4弹性敏感元件的特性参数计算 39

3.4.1弹性圆柱（实心或空心） 39

3.4.2悬臂梁 40

3.4.3扭转棒 42

3.4.4圆形膜片和膜盒 43

3.4.5弹簧管 44

3.4.6波纹管 46

3.4.7薄壁圆筒 48

4.1线绕电位计的结构和工作原理 50

第四章 电位计（器）式传感器 50

4.2线绕电位计的输出特性 51

4.2.1阶梯特性、阶梯误差和分辨力 51

4.2.2电位计的负载特性及负载误差 53

4.3电位计式传感器的结构设计与参数计算 55

4.3.1结构设计要考虑的问题 55

4.3.2参数计算 58

4.4非线绕电位计 60

4.4.1合成膜电位计 60

4.4.2金属膜电位计 60

4.4.3导电塑料电位计 61

4.4.4光电电位计 61

4.5电位计式传感器 61

5.1.2电阻应变片的结构和工作原理 63

5.1.1金属的应变效应 63

第五章 电阻应变式传感器 63

5.1电阻应变片（计）的工作原理 63

5.1.3电阻应变片的横向效应 66

5.2电阻应变片的种类、材料和参数 67

5.2.1电阻应变片的种类 67

5.2.2电阻应变片的材料 69

5.2.3应变片的主要参数 70

5.3电阻应变片的动态响应特性 72

5.3.1应变波的传播过程 72

5.3.2应变计的可测频率的估算 73

5.4粘合剂和应变片粘贴技术 75

5.4.1粘合剂 75

5.4.2应变计粘贴工艺 76

5.5.1温度误差及其产生原因 77

5.5电阻应变片的温度误差及其补偿 77

5.5.2温度补偿的方法 78

5.6电阻应变片的信号调节电路及电阻应变仪 80

5.6.1测量电桥的工作原理 80

5.6.2电阻应变仪 84

5.7电阻应变式力传感器 85

6.7.1应变式力传感器 85

5.7.2应变式压力传感器 91

5.7.3应变式加速度传感器 94

5.8固态压阻式传感器 94

5.8.1概述 94

5.8.2压阻式压力传感器 95

5.8.3压阻式加速度传感器 97

6.1电容式传感器的工作原理及结构形式 98

第六章 电容式传感器 98

6.1.1变间隙的电容式传感器 99

6.1.2变面积的电容式传感器 103

6.1.3变介电常数的电容式传感器 103

6.2电容式传感器的等效电路 105

6.3电容式传感器的信号调节电路 106

6.3.1运算放大器式电路 106

6.3.2电桥电路 107

6.3.3调频电路 108

6.3.4谐振电路 108

8.3.5二极管T型网络 109

6.3.6脉冲宽度调制电路 110

6.4影响电容传感器精度的因素及提高精度的措施 111

6.4.1温度对结构尺寸的影响 111

6.4.4边缘效应与寄生参量的影响 112

6.4.2温度对介质介电常数的影响 112

6.4.3漏电阻的影响 112

6.4.5增加原始电容值，减少寄生电容和漏电的影响 113

6.5电容传感器的应用 113

6.5.1膜片电极式压力传感器 113

6.5.2电容式加速度传感器 116

6.5.3电容式应变计 116

8.5.4荷重传感器 116

6.5.5振动、位移测量仪 116

6.5.6电容测厚仪 117

第七章 电感式传感器 118

7.1变磁阻式传感器 118

7.1.1工作原理 118

7.1.2等效电路 120

7.1.3具有铁芯和小气隙的电感线圈的设计 122

7.1.4输出特性分析 123

7.1.5结构 126

7.1.6传感器的信号调节电路 128

7.1.7影响传感器精度的因素分析 129

7.1.8电感式传感器的应用 130

7.2差动变压器 131

7.2.1螺管形差动变压器 131

7.2.2差动变压的信号调节电路 137

7.2.3差动变压器的应用 141

7.3涡流式传感器 141

7.3.1高频反射式涡流传感器 142

7.3.2低频透射式涡流传感器 144

7.3.3涡流式传感器的应用 145

8.1.1压电效应 147

8.1压电式传感器的工作原理 147

第八章 压电式传感器 147

8.1.2压电常数和表面电荷的计算 149

8.2压电材料 151

8.2.1压电晶体 151

8.2.2压电陶瓷 151

8.3压电式传感器的等效电路 154

8.4压电式传感器的信号调节电路 155

8.4.1电压放大器（阻抗变换器） 156

8.4.2电荷放大器 159

8.5压电式加速度传器感 160

8.5.1工作原理 160

8.5.2灵敏度 161

8.5.3频率特性 162

8.5.4压电式加速度传感器的结构 163

8.5压电式测力传感器 165

8.7.1横向灵敏度和它所引起的误差 166

8.7.2环境影响 166

8.6压电式传感器的误差 166

8.7.3电缆噪声 167

8.7.4接地回路噪声 167

第九章 磁电式传感器 168

9.1磁电式传感器的工作原理 168

9.2动圈式磁电传感器 168

9.2.1动圈式磁电传感器工作原理 168

9.2.2动圈式磁电传感器结构 169

9.2.3信号调节电路和记录仪器 170

9.3磁阻式磁电传感器 171

9.4磁电式传感器设计要点 172

9.4.1灵敏度Sn 172

9.4.4线圈的磁场效应 173

9.4.2线圈电阻与负载电阻匹配问题 173

9.4.3线圈发热检查 173

9.4.5温度影响 174

9.5磁电式传感器的误差 175

9.5.1温度误差 175

9.5.2永久磁铁的不稳定性误差 175

9.5.3磁电式传感器的非线性误差 176

9.6磁电式传感器的频率响应特性 177

第十章 光电式传感器 179

10.1光电管 179

10.2光电倍增管 180

10.3光敏电阻 180

10.3.1光敏电阻的工作原理 180

10.3.3光敏电阻的主要参数 181

10.3.2光敏电阻的结构 181

10.3.4光敏电阻基本特性 182

10.4光敏二极管和光敏晶体管 184

10.4.1工作原理 184

10.4.2基本特性 185

10.5光电池 187

10.5.1工作原理 187

10.5.2基本特性 188

10.6光电式传感器的应用 190

10.6.1模拟式光电传感器的应用 190

10.6.2脉冲式光电传感器的应用 192

第十一章 霍尔式传感器 193

11.1霍尔元件的工作原理 193

11.1.1霍尔效应 193

11.2零位误差及补偿 194

11.1.2霍尔系数及灵敏度 194

11.1.3霍尔元件的基本电路 194

11.2.1不等位电势Uo 195

11.2.2寄生直流电势 196

11.2.3感应零电势Vio 196

11.2.4自激场零电势 196

11.3霍尔元件的温度特性及补偿方法 197

11.3.1温度对内阻的影响 197

11.3.2温度对霍尔输出的影响 197

11.3.3温态补偿 198

11.4霍尔式传感器的应用 200

11.4.1微位移的测量 200

11.4.2霍尔式转速传感器 203

12.1.1有关光导纤维的基本知识 205

12.1光导纤维传感器 205

第十二章 新型传感器 205

12.1.2光导纤维传感器 206

12.1.3光导纤维传感器的应用 206

12.2气体传感器 212

12.2.1半导体气体传感器 212

12.2.2表面控制型电阻式传感器 212

12.2.3体控制型电阻式传感器 217

12.2.4非电阻式半导体气体传感器 218

12.3湿度传感器 220

12.3.1电阻式湿度传感器的原理、结构和性能 220

12.3.2湿度传感器的应用及发展方向 227

12.4智能式传感器 228

12.4.1概述 228

12.4.3智能式传感器发展的几个问题 229

12.4.2智能式传感器的构成 229

第十三章 传感器的标定 231

13.1传感器的静态特性标定 231

13.1.1静态标准条件 231

13.1.2标定仪器设备的精度等级的确定 231

13.1.3静态特性标定的方法 231

13.2传感器的动态特性标定 232

13.3测振传感器（振动测量仪器）的标定 234

13.3.1绝对标定法 234

13.3.2比较标定法 234

13.3.3互易法 235

13.4压力传感器的标定和校准 236

13.4.1动态标定压力源 236

13.4.2激波管标定法 236

参考文献 244

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