本书为21世纪高职高专电子技术规划教材，主要以传感器的应用技术为主线，介绍了传感器的基础知识、基本概念、应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、超声波传感器、半导体传感器、辐射式传感器、微波传感器、数字式传感器和智能传感器的工作原理、性能、测量电路及典型应用信号的放大及处理电路、信号转换电路和一个典型检测系统等内容。

本书适合于高职高专院校应用电子、工业自动化、测控技术与仪器、机电一体化等工科专业学生使用，也可作为相关专业工程技术人员的参考书。

本书以传感器的应用技术为主线安排内容，全书共分为14章，第1章介绍传感器的基础知识、基本概念，第2章至第11章分别介绍应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、超声波传感器、半导体传感器、辐射式传感器、微波传感器、数字式传感器和智能传感器的工作原理、性能、测量电路及典型应用，第12章、第13章介绍信号的放大及处理电路、信号转换电路，第14章介绍一个典型检测系统。本书还设有实训项目，可帮助学生提高操作技能。

本书适合于高职高专院校应用电子、工业自动化、测控技术与仪器、机电一体化等工科专业学生使用，也可作为相关专业工程技术人员的参考书。

第1章　检测与传感技术基础　1

　1.1　检测技术基础　1

　　1.1.1　检测技术的概念与作用　1

　　1.1.2　检测技术的基本组成　2

　　1.1.3　检测技术的发展趋势　3

　1.2　测量方法及其分类　3

　　1.2.1　概述　3

　　1.2.2　直接测量、间接测量和组合测量　4

　　1.2.3　偏差式测量法、零位式测量法和微差式测量法　5

　1.3　测量系统　6

　　1.3.1　测量系统构成　6

　　1.3.2　开环测量系统和闭环测量系统　7

　1.4　测量误差　8

　　1.4.1　测量误差的表示方法　8

　　1.4.2　测量误差的性质　10

　1.5　传感器的组成、分类和性能指标　11

　　1.5.1　传感器的组成　11

　　1.5.2　传感器的分类　12

　　1.5.3　传感器的静态特性　13

　本章小结　15

　思考题和习题　16

第2章　应变式传感器　17

　2.1　工作原理　17

　2.2　应变片的种类、材料及粘贴　19

　　2.2.1　金属电阻应变片的种类　19

　　2.2.2　金属电阻应变片的材料　21

　　2.2.3　金属电阻应变片的粘贴　21

　　2.2.4　应变片的温度误差及补偿　22

　2.3　电阻应变片的测量电路　24

　　2.3.1　直流电桥　24

　　2.3.2　交流电桥　27

　2.4　应变式传感器的应用　29

　　2.4.1　柱(筒)式力传感器　29

　　2.4.2　应变式压力传感器　30

　　2.4.3　应变式容器内液体重量传感器　30

　　2.4.4　应变式加速度传感器　31

　　2.4.5　半导体力敏应变片在电子皮带秤上的应用　32

　本章小结　33

　思考题和习题　33

第3章　电容式传感器　35

　3.1　电容式传感器的工作原理和结构　35

　　3.1.1　变极距型电容传感器　36

　　3.1.2　变面积型电容式传感器　37

　　3.1.3　变介质型电容式传感器　37

　3.2　电容式传感器的测量电路　39

　　3.2.1　调频电路　39

　　3.2.2　运算放大器式电路　40

　　3.2.3　二极管双T形交流电桥　40

　　3.2.4　环形二极管充放电法　41

　　3.2.5　脉冲宽度调制电路　42

　3.3　电容式传感器的应用　44

　　3.3.1　电容式加速度传感器　44

　　3.3.2　电容式压力传感器　44

　　3.3.3　差动式电容测厚传感器　45

　本章小结　45

　思考题和习题　46

第4章　电感式传感器　48

　4.1　变磁阻式传感器　48

　　4.1.1　工作原理　48

　　4.1.2　测量电路　50

　　4.1.3　变磁阻式传感器的应用　51

　4.2　差动变压器式传感器　52

　　4.2.1　差动变压器式传感器的工作原理　52

　　4.2.2　差动变压器式传感器的测量电路　53

　　4.2.3　差动变压器式传感器的应用　54

　4.3　电涡流式传感器　54

　　4.3.1　电涡流式传感器的工作原理　54

　　4.3.2　电涡流式传感器的结构　55

　　4.3.3　电涡流式传感器的测量电路　56

　　4.3.4　电涡流式传感器的应用　57

　本章小结　58

　思考题和习题　59

第5章　压电式传感器　62

　5.1　压电效应和压电材料　62

　　5.1.1　正、逆压电效应　62

　　5.1.2　石英晶体　63

　　5.1.3　压电陶瓷(多晶体)　64

　5.2　压电式传感器及测量电路　64

　　5.2.1　压电式传感器　64

　　5.2.2　测量电路　65

　5.3　压电式传感器的应用　66

　　5.3.1　压电式测力传感器　66

　　5.3.2　压电式加速度传感器　67

　　5.3.3　压电式金属加工切削力测量　67

　　5.3.4　构成报警器电路　68

　本章小结　68

　思考题和习题　69

第6章　磁电式传感器　71

　6.1　磁电感应式传感器　71

　　6.1.1　工作原理　71

　　6.1.2　测量电路　72

　　6.1.3　应用举例　73

　6.2　霍尔式传感器　74

　　6.2.1　霍尔效应及霍尔元件　74

　　6.2.2　霍尔元件的应用　76

　本章小结　78

　思考题和习题　78

第7章　光电式传感器　80

　7.1　光电器件　80

　　7.1.1　外光电效应　80

　　7.1.2　内光电效应及相应的器件　82

　　7.1.3　光电耦合器件　87

　　7.1.4　光电传感器的应用　88

　7.2　 光纤传感器　91

　　7.2.1　光纤结构及传光原理　91

　　7.2.2　光纤的基本特性　93

　　7.2.3　光纤传感器　94

　本章小结　97

　思考题和习题　97

第8章　超声波传感器　101

　8.1　超声波及其物理性质　101

　　8.1.1　超声波的波型及其传播速度　101

　　8.1.2　超声波的反射和折射　102

　8.2　超声波传感器的原理　103

　8.3　超声波传感器应用　105

　　8.3.1　超声波物位传感器　105

　　8.3.2　超声波流量传感器　106

　　8.3.3　超声波自控淋浴开关电路　107

　本章小结　108

　思考题和习题　108

第9章　半导体传感器　109

　9.1　气敏传感器　109

　　9.1.1　概述　109

　　9.1.2　半导体气敏传感器的机理　110

　　9.1.3　半导体气敏传感器类型及结构　110

　　9.1.4　气敏传感器应用　112

　9.2　湿敏传感器　115

　　9.2.1　氯化锂湿敏电阻　115

　　9.2.2　半导体陶瓷湿敏电阻　116

　　9.2.3　湿敏传感器的应用　118

　本章小结　121

　思考题和习题　122

第10章　辐射式传感器　124

　10.1　红外线传感器　124

　　10.1.1　红外辐射　124

　　10.1.2　红外探测器　125

　　10.1.3　红外传感器的应用　126

　10.2　核辐射传感器　134

　　10.2.1　核辐射及其性质　135

　　10.2.2　核辐射探测器　136

　　10.2.3　核辐射传感器的应用　139

　本章小结　142

　思考题和习题　142

第11章　其他类型传感器　143

　11.1　微波传感器　143

　　11.1.1　概述　143

　　11.1.2　微波传感器的原理与分类　143

　　11.1.3　微波传感器的组成　144

　　11.1.4　微波传感器的应用　145

　11.2　热电式传感器　147

　　11.2.1　热电偶　148

　　11.2.2　热电阻传感器　155

　　11.2.3　热敏电阻　157

　　11.2.4　PN结和集成温度传感器　161

　11.3　数字式传感器　162

　　11.3.1　光栅传感器　162

　　11.3.2　编码器　166

　　11.3.3　感应同步器　168

　11.4　智能传感器　170

　　11.4.1　智能传感器的概述　170

　　11.4.2　智能传感器的分类　171

　　11.4.3　智能传感器的功能　173

　　11.4.4　智能传感器的特点　173

　　11.4.5　智能传感器的应用　173

　本章小结　174

　思考题和习题　175

第12章　信号的放大与调理电路　177

　12.1　信号的放大电路　177

　　12.1.1　电桥与电桥放大器　177

　　12.1.2　高输入阻抗放大器　178

　　12.1.3　电荷放大器　180

　　12.1.4　低漂移直流放大器　181

　12.2　信号处理电路　182

　　12.2.1　绝对值检测电路　182

　　12.2.2　峰值保持电路　184

　　12.2.3　真有效值检测电路　186

　本章小结　189

　思考题和习题　189

第13章　信号的转换　190

　13.1　D/A转换电路　190

　　13.1.1　DAC的基本概念及原理　190

　　13.1.2　T形电阻网络DAC　191

　　13.1.3　倒T形电阻网络DAC　192

　　13.1.4　DAC的主要技术指标　193

　　13.1.5　集成DAC器件简介　193

　13.2　A/D转换电路　194

　　13.2.1　A/D转换的一般步骤和取样定理　194

　　13.2.2　取样—保持电路　195

　　13.2.3　逐次逼近型A/D转换器　195

　　13.2.4　双积分型ADC　197

　　13.2.5　ADC的主要技术指标　199

　　13.2.6　集成A/D转换器及其应用　199

　13.3　U/F转换电路　201

　本章小结　204

　思考题和习题　205

第14章　典型检测系统简介　206

　14.1　单片机自动测温系统　206

　　14.1.1　硬件设计　206

　　14.1.2　软件设计　208

　14.2　超声波汽车测距告警装置　210

　　14.2.1　概述　210

　　14.2.2　工作原理分析　210

　　14.2.3　软件设计　211

　附录A　常用传感器的性能及选择　213

　附录B　中华人民共和国法定计量单位　215

　附录C　本书涉及的部分计量单位　218

　附录D　工业热电阻分度表　221

　附录E　工业热电偶分度表　222

参考文献224