感測器技術與應用(2023年版全國高等教育自學考試指定教材)

作者：編者:樊尚春|責編:張振霞//楊曉花
出版社：機械工業
ISBN：9787111738831

出版日期：2024/01/01
裝幀：平裝
頁數：260

人民幣：RMB 59 元售價：元

內容大鋼

    本書系統介紹了感測器的原理與應用，包括：感測器的作用實例分析、分類與命名，感測器技術的特點與發展，感測器的特性及其主要性能指標的計算，應變式感測器，硅壓阻式感測器，電容式感測器，電磁式感測器，壓電式感測器，諧振式感測器，光纖感測器，溫敏與濕敏感測器，氣敏與離子敏感測器，視覺與觸覺感測器，智能化感測器，面向物聯網應用的無線感測器網路等。
    本書在每章都給出了較豐富的應用實例及分析，並配有適量的習題與思考題。
    本書是高等教育自學考試測控技術與儀器、自動化等專業「感測器技術與應用」課程的自學考試教材，也可供相關專業的師生和有關工程技術人員參考。

作者介紹

編者:樊尚春|責編:張振霞//楊曉花

組編前言
感測器技術與應用自學考試大綱
  大綱前言
  Ⅰ.課程性質與課程目標
  Ⅱ.考核目標
  Ⅲ.課程內容與考核要求
  Ⅳ.關於大綱的說明與考核實施要求
  Ⅴ.題型舉例
  後記
感測器技術與應用
  編者的話
  第1章  緒論
    1.1  感測器的作用實例分析
      1.1.1  圓柱形應變筒式壓力感測器
      1.1.2  諧振筒式壓力感測器
      1.1.3  硅微結構諧振式壓力感測器
      1.1.4  感測器的作用小結
    1.2  感測器的分類與命名
      1.2.1  按輸出信號的類型分類
      1.2.2  按感測器能量源分類
      1.2.3  按被測量分類
      1.2.4  按工作原理分類
      1.2.5  感測器的命名
    1.3  感測器技術的特點
    1.4  感測器技術的發展
      1.4.1  新原理、新材料和新工藝的發展
      1.4.2  微型化、集成化、多功能和智能化感測器的發展
      1.4.3  多感測器融合與網路化的發展
      1.4.4  量子感測技術的快速發展
    習題與思考題
  第2章  感測器的特性
    2.1  感測器的靜態標定
      2.1.1  靜態標定條件
      2.1.2  感測器的靜態特性
    2.2  感測器的主要靜態性能指標
      2.2.1  測量範圍與量程
      2.2.2  靜態靈敏度
      2.2.3  分辨力與解析度
      2.2.4  溫漂
      2.2.5  時漂（穩定性）
      2.2.6  感測器的測量誤差
      2.2.7  線性度
      2.2.8  遲滯
      2.2.9  非線性遲滯
      2.2.10  重複性
      2.2.11  綜合誤差
      2.2.12  環境參數與使用條件
    2.3  感測器的動態特性方程與性能指標
      2.3.1  動態特性方程
      2.3.2  動態響應及動態性能指標

      2.3.3  動態標定
      2.3.4  動態模型的建立
    2.4  感測器靜態特性計算實例
    2.5  感測器動態特性計算實例
      2.5.1  利用感測器單位階躍響應建立傳遞函數
    2.5.2  某加速度感測器幅頻特性的測試與改進
    習題與思考題
  第3章  應變式感測器
    3.1  電阻應變片
      3.1.1  應變式變換原理
      3.1.2  應變片的結構及應變效應
      3.1.3  電阻應變片的種類
    3.2  應變片的溫度誤差及其補償
      3.2.1  溫度誤差產生的原因
      3.2.2  溫度誤差的補償方法
    3.3  電橋電路原理
      3.3.1  電橋電路的平衡
      3.3.2  電橋電路的不平衡輸出
      3.3.3  電橋電路的非線性誤差
      3.3.4  四臂受感差動電橋電路的溫度補償
    3.4  應變式感測器的典型實例
      3.4.1  應變式力感測器
      3.4.2  應變式加速度感測器
      3.4.3  應變式壓力感測器
      3.4.4  應變式轉矩感測器
    習題與思考題
  第4章  硅壓阻式感測器
    4.1  硅壓阻式變換原理
      4.1.1  半導體材料的壓阻效應
      4.1.2  單晶硅的晶向、晶面的表示
      4.1.3  壓阻係數
    4.2  硅壓阻式感測器的典型實例
      4.2.1  硅壓阻式壓力感測器
      4.2.2  硅壓阻式加速度感測器
    4.3  基於硅壓阻式壓力感測器的節流式流量計
    4.4  硅壓阻式感測器溫度漂移的補償
    習題與思考題
  第5章  電容式感測器
    5.1  電容式敏感元件及特性
      5.1.1  電容式敏感元件
      5.1.2  變間隙電容式敏感元件
      5.1.3  變面積電容式敏感元件
      5.1.4  變介電常數電容式敏感元件
      5.1.5  電容式敏感元件的等效電路
    5.2  電容式變換元件的信號轉換電路
      5.2.1  運算放大器式電路
      5.2.2  交流不平衡電橋電路
      5.2.3  變壓器式電橋電路
    5.3  電容式感測器的典型實例
      5.3.1  電容式壓力感測器

      5.3.2  硅電容式集成壓力感測器
      5.3.3  電容式加速度感測器
      5.3.4  硅電容式微機械加速度感測器
      5.3.5  硅電容式微機械角速度感測器
      5.3.6  電容式轉矩感測器
      5.3.7  容柵式位移感測器
    5.4  電容式感測器的抗干擾問題
      5.4.1  溫度變化對結構穩定性的影響
      5.4.2  溫度變化對介質介電常數的影響
      5.4.3  絕緣問題
      5.4.4  寄生電容的干擾與防止
    習題與思考題
  第6章  電磁式感測器
    6.1  電感式變換原理及其元件
      6.1.1  簡單電感式變換元件
      6.1.2  差動電感式變換元件
      6.1.3  差動變壓器式變換元件
    6.2  磁電感應式變換原理
    6.3  電渦流式變換原理
      6.3.1  電渦流效應
      6.3.2  等效電路分析
      6.3.3  信號轉換電路
    6.4  霍爾效應及元件
      6.4.1  霍爾效應
      6.4.2  霍爾元件
    6.5  壓磁效應及元件
    6.6  電磁式感測器的典型實例
      6.6.1  差動變壓器式加速度感測器
      6.6.2  電磁式振動速度感測器
      6.6.3  差動電感式壓力感測器
      6.6.4  電渦流式位移感測器
      6.6.5  感應同步器
      6.6.6  測速發電機
      6.6.7  磁電式渦輪流量感測器
      6.6.8  電磁式流量感測器
      6.6.9  壓磁式力感測器
      6.6.10  壓磁式轉矩感測器
      6.6.11  基於電渦流式振動位移感測器的振動場測量
    習題與思考題
  第7章  壓電式感測器
    7.1  主要壓電材料及其特性
      7.1.1  石英晶體
      7.1.2  壓電陶瓷
      7.1.3  聚偏二氟乙烯
      7.1.4  壓電元件的等效電路
    7.2  壓電元件的信號轉換電路
      7.2.1  電荷放大器與電壓放大器
      7.2.2  壓電元件的並聯與串聯
    7.3  壓電式感測器的抗干擾問題
      7.3.1  環境溫度的影響

      7.3.2  橫向靈敏度
      7.3.3  電纜雜訊的影響
      7.3.4  接地迴路雜訊的影響
    7.4  壓電式感測器的典型實例
      7.4.1  壓電式力感測器
      7.4.2  壓電式加速度感測器
      7.4.3  壓電式壓力感測器
      7.4.4  壓電式角速度感測器
      7.4.5  漩渦式流量感測器
      7.4.6  壓電式超聲波流量感測器
    習題與思考題
  第8章  諧振式感測器
    8.1  諧振狀態及其評估
      8.1.1  諧振現象
      8.1.2  諧振子的機械品質因數Q值
    8.2  閉環自激系統的實現
      8.2.1  基本結構
      8.2.2  閉環系統實現的條件
    8.3  測量原理及特點
      8.3.1  測量原理
      8.3.2  諧振式感測器的特點
    8.4  諧振式感測器的典型實例
      8.4.1  諧振弦式壓力感測器
      8.4.2  諧振筒式壓力感測器
      8.4.3  諧振膜式壓力感測器
      8.4.4  石英諧振梁式壓力感測器
      8.4.5  硅微結構諧振式壓力感測器
      8.4.6  石英諧振梁式加速度感測器
      8.4.7  硅微結構諧振式加速度感測器
      8.4.8  聲表面波諧振式加速度感測器
      8.4.9  鋼弦式扭矩感測器
      8.4.10  諧振式直接質量流量感測器
    習題與思考題
  第9章  光纖感測器
    9.1  光纖感測器的發展
    9.2  光纖及其有關特性
      9.2.1  光纖的結構與種類
      9.2.2  傳光原理
      9.2.3  光纖的集光能力
      9.2.4  光纖的傳輸損耗
    9.3  光纖感測器的典型實例
      9.3.1  基於位移測量的反射式光纖壓力感測器
      9.3.2  相位調製光纖壓力感測器
      9.3.3  基於薩格納克干涉儀的光纖角速度感測器
      9.3.4  頻率調製光纖血流速度感測器
    習題與思考題
  第10章  溫敏與濕敏感測器
    10.1  溫濕度測量的意義
    10.2  熱電阻式溫度感測器
      10.2.1  金屬熱電阻式溫度感測器

      10.2.2  熱敏電阻式溫度感測器
      10.2.3  基於熱電阻的氣體質量流量感測器
    10.3  熱電偶式溫度感測器
      10.3.1  基本原理
      10.3.2  熱電偶的組成、分類及其特點
    10.4  非接觸式溫度感測器
      10.4.1  全輻射式溫度感測器
      10.4.2  亮度式溫度感測器
      10.4.3  比色式溫度感測器
    10.5  其他溫度感測器
      10.5.1  半導體溫度感測器
      10.5.2  石英溫度感測器
    10.6  濕度感測器
      10.6.1  相對濕度與絕對濕度
      10.6.2  氯化鋰濕敏元件
      10.6.3  半導體陶瓷濕敏元件
      10.6.4  高分子膜濕敏元件
      10.6.5  熱敏電阻式濕度感測器
      10.6.6  結露感測器
    10.7  溫度補償的處理
    習題與思考題
  第11章  氣敏與離子敏感測器
    11.1  氣敏感測器
      11.1.1  氣敏元件的工作原理
      11.1.2  常用氣敏元件的種類
      11.1.3  氣敏元件的幾種應用實例
    11.2  離子敏感測器
      11.2.1  離子選擇敏感元件
      11.2.2  離子選擇性電極的工作原理及分類
      11.2.3  離子選擇性電極的應用實例
    習題與思考題
  第12章  視覺與觸覺感測器
    12.1  視覺感測器
      12.1.1  光電式攝像機
      12.1.2  固體半導體攝像機
      12.1.3  激光式視覺感測器
      12.1.4  紅外圖像感測器
    12.2  人工視覺
      12.2.1  人工視覺系統的硬體構成
      12.2.2  物體識別
    12.3  機器視覺
      12.3.1  機器視覺系統的組成
      12.3.2  視覺檢測
    12.4  觸覺感測器
      12.4.1  接觸覺感測器
      12.4.2  壓覺感測器
      12.4.3  滑動覺感測器
      12.4.4  柔性觸覺感測器
    習題與思考題
  第13章  智能化感測器

    13.1  智能化感測器的發展
      13.1.1  感測器技術的智能化
      13.1.2  基本感測器
      13.1.3  智能化感測器中的軟體
    13.2  智能化感測器的典型實例
      13.2.1  智能化差壓感測器
      13.2.2  機載智能化結構感測器系統
      13.2.3  智能化流量感測器系統
    13.3  智能化感測器的發展前景
    習題與思考題
  第14章  面向物聯網應用的無線感測器網路
    14.1  物聯網技術概況
      14.1.1  物聯網的體系結構
      14.1.2  物聯網的技術特點
    14.2  無線感測器網路技術
      14.2.1  無線感測器網路架構
      14.2.2  無線感測器網路的安全技術
    14.3  無線感測器網路的多感測器信息融合技術
      14.3.1  多感測器信息融合的結構
      14.3.2  多感測器信息融合演算法
      14.3.3  多感測器信息融合新技術
    14.4  無線感測器網路在物聯網技術中的典型應用
      14.4.1  無線感測器網路在物聯網環境監測中的應用
      14.4.2  無線感測器網路在物聯網健康監護中的應用
      14.4.3  無線感測器網路在物聯網智能家居中的應用
    習題與思考題
部分習題參考答案
參考文獻
後記

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