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內容簡介

　　本書是《實用工程技術叢書》之一，是根據現代電子技術、信息技術、計算機技術發展的新趨勢，以及廣大科學研究人員、工程技術人員的迫切需要，參考國內外1000餘種傳感器及技術成果，從實用角度齣發編寫的具有實用性、啓發性、資料性、信息性的綜閤工具書，也是我國第一部全麵、係統的大型傳感器技術工具書。
　　本書分上、中、下三冊，共44章。其中涵蓋瞭詳盡示圖達5000幅和附錶近1000個。本書內容包括傳感器的常用術語、材料、信號分析、精確評定、檢驗標定，以及光電、光縴、光柵、CCD、紅外、顔色、激光、碼盤、壓電、壓磁、壓阻、電化學、生物、氣敏、濕敏、熱敏、核輻射、陀螺、超聲、電容、電感、變壓器、同步器、磁電、霍爾、磁敏、磁柵、渦流、諧振、電位器、電阻應變、半導體、符號、光陣列、熒光(磷光)新型特種傳感器等多達數百種的實物外形、特性、工作原理、選用方法和使用技巧等。本書是三冊中的中冊。
　　本書適用於各個領域從事自動控製的選件人員，以及科研、生産、設計、開發、計算機應用、管理、維修等部門的有關工程技術人員，也可作為高等院校師生的教學參考書。

目錄

第1章 概述
1.1 傳感器的作用4
1.2 傳感器的定義6
1.3 傳感器的分類7
1.3.1 按工作原理分類7
1.3.2 按輸入信息分類9
1.4 傳感器的構成方法9
1.4.1 基本型9
1.4.2 電路參數型11
1.4.3 多級變換型11
1.4.4 參比補償型12
1.4.5 差動結構型12
1.4.6 反饋型12
第2章 傳感器常用術語
2.1 傳感器輸入參數術語14
2.1.1 振動、速度和加速度14
2.1.2 聲16
2.1.3 力、壓力20
2.1.4 流量21
2.1.5 溫度22
2.1.6 位移、角度和轉速24
2.1.7 衝擊波24
2.2 傳感器性能術語25
2.2.1 傳感器通用性能術語25
2.2.2 振動、衝擊、加速度傳感器性能術語30
2.2.3 力、壓力傳感器性能術語32
2.2.4 流量傳感器性能術語33
2.2.5 溫度傳感器性能術語33
2.2.6 位移、角度、轉速傳感器性能術語34
第3章 傳感器的檢測信號分析
3.1 信號及其描述與分類36

3.1.1 信號及其描述36
3.1.2 信號的分類36
3.2 典型信號的數據錶達式和波形38
3.2.1 指數信號38
3.2.2 正弦信號38
3.2.3 復指數信號39
3.2.4 Ｓa(t)信號（抽樣函數）39
3.2.5 鍾形脈衝信號（高斯函數）40
3.2.6 單位斜坡信號40
3.2.7 單位階躍信號41
3.2.8 單位衝激信號42
3.2.9 衝激偶信號42
3.3 周期和非周期信號43
3.3.1 周期信號的傅裏葉級數和離散頻譜43
3.3.2 非周期信號的傅裏葉變換（或積分）和連續頻譜46
3.3.3 常用的17種信號及頻譜函數47
3.4 隨機信號的特性描述50
3.4.1 均方值、均值和方差50
3.4.2 概率密度函數51
3.4.3 相關函數51
3.4.4 功率譜密度函數53
第4章 傳感器測試誤差、數據處理與精確度評定
4.1 誤差的基本概念55
4.1.1 誤差的定義及其相關術語55
4.1.2 誤差的分類63
4.2 隨機誤差64
4.2.1 隨機誤差的産生及其與係統誤差的聯係64
4.2.2 隨機誤差的分布65
4.3 係統誤差68
4.3.1 係統誤差的特徵、來源及分類68
4.3.2 如何發現實驗或測量中存在係統誤差71
4.3.3 如何消除實驗或測量中的係統誤差76
4.3.4 如何確定實驗或測量中的係統誤差已被消除81
4.3.5 係統誤差的綜閤與分配83
4.4 測量的數據處理85
4.4.1 直接測量結果的數據處理85
4.4.2 間接測量結果的數據處理88
4.4.3 粗大誤差的處理方法102
4.4.4 靜態測量結果的數據處理103
4.4.5 動態測量結果的數據處理110
4.5 測量結果分析的常用方法122
4.5.1 最小二乘法122
4.5.2 迴歸分析法128
4.5.3 圖解分析法137
4.5.4 逐差法142
4.6 測量結果的不確定度錶示法143
4.6.1 不確定度與誤差在概念上的區彆144
4.6.2 不確定度與誤差在誤差處理上的區彆144
4.6.3 測量結果的不確定度的分析與錶示145
4.7 傳感器的精確度評定148
4.7.1 傳感器的誤差分析149
4.7.2 傳感器精確度的評定方法155
第5章 判定和建立數學模型的重要方法——量綱分析法
5.1 量綱的引入及定義159
5.2 π定理159
5.3 量綱分析法在理論上的應用161
5.3.1 量綱分析法的意義161
5.3.2 典型應用161
5.4 量綱分析法在實驗中的應用164
5.5 無量綱結構式與模型實驗166
第6章 傳感器的檢驗
6.1 傳感器的工作特性168
6.1.1 靜態特性168
6.1.2 動態特性172
6.1.3 時間穩定性174
6.1.4 工作條件174
6.2 傳感器的檢驗規程175
6.2.1 質量檢驗和規則175
6.2.2 測量方法和測量器具176
6.2.3 檢驗項目和規定條件177
6.2.4 基本性能檢驗178
6.2.5 工作條件試驗184
第7章 傳感器的標定
7.1 傳感器的標定方法186
7.1.1 單獨標定法186
7.1.2 組閤標定法187
7.1.3 標定工作綫的選擇方法187
7.1.4 典型實例189
7.2 傳感器的標定設備193
7.2.1 傳感器的常用標定設備194
7.2.2 傳感器動態標定設備201
第8章 傳感器彈性敏感元件
8.1 彈性元件的特性及形式214
8.1.1 彈性元件的固有頻率214
8.1.2 非彈性效應214
8.1.3 剛度216
8.1.4 靈敏度217
8.1.5 常用彈性元件的力學特性218
8.1.6 常用彈性敏感元件的形式220
8.2 常用彈性元件221
8.2.1 等強度梁221
8.2.2 等截麵梁222
8.2.3 兩端固定梁223
8.2.4 環式彈性元件223
8.2.5 波紋膜片與膜盒225
8.2.6 平膜片227
8.2.7 垂鏈式膜片233
8.2.8 圓柱彈性元件235
8.2.9 波登管（彈簧管）237
8.2.10 波紋管239
8.2.11 薄壁半球241
8.3 敏感元件的加工新技術242
8.3.1 薄膜技術242
8.3.2 微細加工技術243
8.3.3 離子注入技術243
第9章 傳感器材料
9.1 金屬傳感器材料244
9.1.1 彈性閤金244
9.1.2 特殊閤金材料247
9.1.3 國外常用金屬材料247
9.1.4 常用金屬材料處理規範249
9.2 陶瓷傳感器材料250
9.2.1 陶瓷材料的物理性質252
9.2.2 各種傳感器用陶瓷材料256
9.2.3 陶瓷敏感元件的集成化與多功能化264
9.3 有機傳感器材料267
9.3.1 有機敏感材料的種類267
9.3.2 有機熱敏元件材料268
9.3.3 有機力敏元件材料269
9.3.4 有機化學敏元件材料271
9.4 半導體傳感器材料275
9.4.1 半導體的基本物性275
9.4.2 半導體傳感器的特性與工藝技術280
9.5 傳感器材料的設計281
9.5.1 選擇材料281
9.5.2 材料實用化282
9.5.3 探索新的功能材料282
9.6傳感器材料的應用284
第10章 光電式傳感器
10.1 國內外光電式傳感器展示289
10.1.1 光敏二極管與光敏三極管係列290
10.1.2 光電池係列303
10.1.3 光電倍增管係列304
10.1.4 光電耦閤器係列304
10.1.5 光電開關係列310
10.1.6 光電管係列321
10.1.7 ＬＥＤ數碼顯示管係列321
10.1.8 其他類型光電傳感器係列323
10.2 光電傳感器基本理論325
10.2.1 光電效應325
10.2.2 光子理論328
10.3 光電傳感器器件329
10.3.1 光電管329
10.3.2 光電倍增管333
10.3.3 光敏電阻341
10.3.4 光電池349
10.3.5 光敏二極管和光敏三極管355
10.3.6 光電耦閤器385
10.3.7 數碼顯示器388
10.4 光電傳感器的測量電路398
10.4.1 光源398
10.4.2 測量電路398
10.5 光電傳感器的應用400
10.5.1 模擬式光電傳感器400
10.5.2 數字式光電傳感器402
10.5.3 光電測溫傳感器403
10.5.4 錶麵缺陷光電傳感器406
第11章 光縴傳感器
11.1 國內外光縴傳感器展示410
11.1.1 ＦＭ型微型光縴傳感器410
11.1.2 ＦＥ7ＢＦ／ＣＦ小型光縴式光電開關傳感器411
11.1.3 ＧＧＯ102光縴型６０ kＶ高壓模擬 傳輸光耦閤器411
11.1.4 Ｅ32 型光縴傳感器件411
11.2 光縴傳感器基本理論419
11.2.1 光導縴維導光的基本原理419
11.2.2 光縴的性能及類型421
11.2.3 光縴傳感器的分類423
11.3 光縴傳感器與光波調製技術424
11.3.1 光縴傳感器與光波強度調製技術425
11.3.2 光縴傳感器與光波偏振調製技術442
11.3.3 光縴傳感器與相位調製技術448
11.4 光縴傳感器的主要元器件及其選用原則456
11.4.1 光縴456
11.4.2 光源457
11.4.3 檢測器459
11.5 光縴溫度傳感器460
11.5.1 輻射（紅外）型光縴溫度傳感器462
11.5.2 半導體吸光型光縴溫度傳感器464
11.6光縴速度和流量傳感器466
11.6.1 激光多普勒測速傳感器466
11.6.2 光縴鏇渦式流量計467
11.7 光縴加速度傳感器468
11.7.1 相位變化型光縴加速度傳感器468
11.7.2 振幅型光縴加速度傳感器470
11.8 光縴壓力和振動傳感器470
11.9光縴位移傳感器473
11.10 光縴形變傳感器477
11.10.1 光縴形變與傳輸特性的變化477
11.10.2 光縴形變傳感器477
11.11 光縴聲傳感器478
11.11.1 相位型光縴聲傳感器478
11.11.2 傳輸損耗型光縴聲傳感器480
11.12 光縴磁傳感器481
11.12.1 用法拉第效應的光縴磁傳感器481
11.12.2 用磁緻伸縮效應的光縴磁傳感器482
11.13 光縴電壓和電流傳感器483
11.13.1 光縴電壓傳感器483
11.13.2 光縴電流傳感器485
11.14 光縴電磁場傳感器486
11.14.1 微波傳感器486
11.14.2 光電磁場傳感器488
11.15 光縴射綫傳感器489
11.15.1 光縴射綫傳感器的結構原理489
11.15.2 吸收型光縴射綫傳感器490
11.16光縴分光傳感器491
11.16.1 檢測微量氣體的光縴分光傳感器491
11.16.2 檢測生物體內的光縴分光傳感器492
11.17 光縴摺射率傳感器493
11.17.1 結構原理493
11.17.2 分析混閤液體和非混閤液體494
11.18 光縴傳感技術的發展及其動嚮494
第12章 光柵式傳感器
12.1 國內外光柵式傳感器展示496
12.1.1 圓光柵係列496
12.1.2 光柵位移數字測量係統496
12.2 光柵式傳感器的基本理論497
12.2.1 光柵式傳感器的基本工作原理497
12.2.2 計量光柵的種類498
12.2.3 莫爾條紋503
12.2.4 光柵式傳感器常用光學（光路）係統509
12.2.5 光柵式傳感器的零位光柵515
12.3 光柵式傳感器的設計518
12.3.1 照明係統518
12.3.2 光柵副520
12.3.3 光電接收元件523
12.3.4 機械結構523
第13章 電荷耦閤器件（ＣＣＤ圖像傳感器）
13.1 國內外ＣＣＤ圖像傳感器展示525
13.1.1 TCD 102Ｃ1型ＣＣＤ綫性圖像傳感器525
13.1.2 ＴＣＤ 201Ｃ型ＣＣＤ麵積圖像傳感器526
13.1.3 ＣＣＤ型圖像傳感器527
13.1.4 1／3″CCD彩色攝像機528
13.1.5 1/2″數字處理彩色攝像機529
13.1.6 1／3″CCD彩色攝像機WVCP210/212/214530
13.1.7 1／3″CCD彩色攝像機WVCP100E532
13.1.8 1／3″CCD彩色攝像機WVCF20533
13.1.9 1／2″CCD彩色攝像機534
13.1.10 1／3″CCD黑白攝像機WVBP310／312／314535
13.1.11 1／3″CCD黑白攝像機WVBP500／504536
13.1.12 1／3″CCD黑白攝像機WVBP100／102／104537
13.1.13 1／3″CCD黑白攝像機WVBP110／114538
13.1.14 1／2″CCD黑白攝像機539
13.1.15 集成監視係統WVCS500540
13.1.16 集成監視係統WVCS300542
13.1.17 集成監視係統WVBS200544
13.1.18 低光CCD攝像機545
13.1.19 工業彩色CCD微型攝像機GPUS502546
13.1.20 工業彩色CCD微型攝像機GPKS252/252S547
13.1.21 集成化智能監視控製係統552
13.2 ＣＣＤ圖像傳感器基本理論556
13.2.1 信號電荷的存儲556
13.2.2 信號電荷的耦閤558
13.2.3 信號電荷的注入和檢測559
13.2.4 CCD的特性參數561
13.2.5 電荷耦閤攝像器件563
13.3 典型ＩＣＣＤ及其驅動器568
13.3.1 二相綫陣ＩＣＣＤ568
13.3.2 典型麵陣ＩＣＣＤ572
13.4 ＣＣＤ攝像機575
13.4.1 ＣＣＤ攝像機的掃描製式575
13.4.2 ＤＬ32 型麵陣ＣＣＤ黑白攝像機575
13.4.3 ＣＣＤ彩色攝像機579
13.5 ＣＣＤ圖像傳感器的應用585
13.5.1 工件尺寸的高精度檢測585
13.5.2 物體缺陷檢查586
13.5.3 安全監測587
13.5.4 光學字符識彆587
第14章 紅外傳感器
14.1 國內外紅外傳感器展示589
14.1.1 ＯＷＬ1型主動式紅外入侵探測器589
14.1.2 ＩＡ20０型紅外入侵探測器589
14.1.3 ＳＤＯZＳＮＳ1型熱釋電紅外傳感器590
14.1.4 ＩＲＬＰＦ６5０紅外濾光片590
14.1.5 無源紅外綫探測器591
14.1.6 ＩＲＡＥＯＯＩＳ型紅外綫傳感器591
14.1.7 ＨＷ係列紅外接收器591
14.1.8 鉭酸鋰和鈮酸鍶鋇紅外探測器592
14.1.9 紅外綫傳感器593
14.1.10 ＮＪＰ型非接觸溫度測量裝置594
14.1.11 紅外綫溫度傳感器594
14.1.12 ＲＤ型紅外綫輻射溫度檢測器594
14.1.13 ＥＦＰ型熱釋電式紅外綫傳感器596
14.1.14 ＴＴＳ型熱釋電非接觸式溫度傳感器597
14.1.15 ＮＪＦ型紅外熱電溫度傳感器598
14.1.16ＨＤＧ型光導碲鎘汞紅外探測器598
14.1.17 ＨＲＤ1型鉭酸鋰熱電探測器599
14.1.18 ＮＪL９102Ｆ型熱電堆600
14.2 紅外傳感器基本理論600
14.2.1 紅外光600
14.2.2 紅外光檢測的基本定律601
14.2.3 紅外傳感器係統的構成602
14.2.4 紅外傳感器的光學係統603
14.3 紅外探測器604
14.3.1 紅外探測器的特性參數605
14.3.2 熱敏紅外探測器606
14.3.3 光電紅外探測器611
14.4 紅外傳感器的應用615
14.4.1 在測溫係統中的應用615
14.4.2 在報警係統中的應用617
14.4.3 在其他方麵的應用619
第15章 顔色傳感器
15.1 國內外顔色傳感器展示621
15.1.1 色調傳感器621
15.1.2 Ｅ3ＳＧＳ／ＶＳ型顔色傳感器622
15.2 顔色傳感器的基本理論625
15.2.1 色敏傳感係統與色度學基礎625
15.2.2 色彩的測定629
15.2.3 光電型色彩計629
15.3 半導體色敏傳感器631
15.3.1 雙色矽色敏傳感器631
15.3.2 無定形矽色敏傳感器634

參考文獻638

中 冊
第16章 激光傳感器
16.1 激光傳感器的基本理論643
16.1.1 激光的本質643
16.1.2 激光的形成644
16.1.3 激光的特性和激光的頻率穩定646
16.1.4 激光器648
16.1.5 激光的應用653
16.2 激光傳感器656
16.2.1 激光乾涉傳感器656
16.2.2 激光衍射傳感器660
16.2.3 激光掃描傳感器663
16.2.4 激光流速傳感器665
第17章 碼盤式傳感器
17.1 國內外編碼器展示668
17.1.1 國外編碼器展示668
17.1.2 國産編碼器係列697
17.2 編碼器的基本理論717
17.2.1 碼製與碼盤717
17.2.2 二進製碼與循環碼（格雷碼）的轉換719
17.2.3 編碼器脈衝當量變換720
17.3 編碼器的基本類型721
17.3.1 角度數字編碼器721
17.3.2 直綫位移編碼器728
17.3.3 雙盤編碼器730
17.3.4 編碼器應用舉例732
第18章 壓電式傳感器
18.1 國內外壓電式傳感器展示734
18.1.1 壓電加速度傳感器係列734
18.1.2 壓電式壓力傳感器係列748 傳感器技術大全（下冊） 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸齣，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控製等要求。它是實現自動檢測和自動控製的首要環節。

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“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個係統接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個係統中的器件”。[1]

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在現代工業生産尤其是自動化生産過程中，要用各種傳感器來監視和控製生産過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，並使産品達到最好的質量。因此可以說，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生産也就失去瞭基礎。

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傳感器的特點包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、係統化、網絡化，它不僅促進瞭傳統産業的改造和更新換代，而且還可能建立新型工業，從而成為21世紀新的經濟增長點。微型化是建立在微電子機械係統（MEMS）技術基礎上的，已成功應用在矽器件上做成矽壓力傳感器。 電阻式傳感器 電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。 變頻功率傳感器 變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行交流采樣，再將采樣值通過電纜、光縴等傳輸係統與數字量輸入二次儀錶相連，數字量輸入二次儀錶對電壓、電流的采樣值進行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數。 變頻功率傳感器(3張)稱重傳感器 稱重傳感器是一種能夠將重力轉變為電信號的力→電轉換裝置，是電子衡器的一個關鍵部件。 能夠實現力→電轉換的傳感器有多種，常見的有電阻應變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用於電子天平，電容式用於部分電子吊秤，而絕大多數衡器産品所用的還是電阻應變式稱重傳感器。電阻應變式稱重傳感器結構較簡單，準確度高，適用麵廣，且能夠在相對比較差的環境下使用。因此電阻應變式稱重傳感器在衡器中得到瞭廣泛地運用。 電阻應變式傳感器 傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下産生機械形變，從而使電阻值隨之發生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫嚮效應小等優點。 壓阻式傳感器 壓阻式傳感器是根據半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經擴散電阻而製成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片內接成電橋形式。當基片受到外力作用而産生形變時，各電阻值將發生變化，電橋就會産生相應的不平衡輸齣。 用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為矽片和鍺片，矽片為敏感材料而製成的矽壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態壓阻式傳感器應用最為普遍。 熱電阻傳感器 熱電阻測溫是基於金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。 傳感器（圖6） 熱電阻大都由純金屬材料製成，目前應用最多的是鉑和銅，此外，已開始采用鎳、錳和銠等材料製造熱電阻。 熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關的參數。在溫度檢測精度要求比較高的場閤，這種傳感器比較適用。較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度係數大、綫性好、性能穩定、使用溫度範圍寬、加工容易等特點。用於測量-200℃～+500℃範圍內的溫度。 熱電阻傳感器分類： 1、NTC熱電阻傳感器： 該類傳感器為負溫度係數傳感器，即傳感器阻值隨溫度的升高而減小。 2、PTC熱電阻傳感器： 該類傳感器為正溫度係數傳感器，即傳感器阻值隨溫度的升高而增大。 激光傳感器 利用激光技術進行測量的傳感器。 傳感器（圖7） 它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀錶，它的優點是能實現無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電乾擾能力強等。 激光傳感器工作時，先由激光發射二極管對準目標發射激光脈衝。經目標反射後激光嚮各方嚮散射。部分散射光返迴到傳感器接收器，被光學係統接收後成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內部具有放大功能的光學傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號，並將其轉化為相應的電信號。 利用激光的高方嚮性、高單色性和高亮度等特點可實現無接觸遠距離測量。激光傳感器常用於長度（ZLS-Px）、距離（LDM4x）、振動（ZLDS10X）、速度（LDM30x）、方位等物理量的測量，還可用於探傷和大氣汙染物的監測等。

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