- 科学出版社
- 9787030701367
- 1版
- 438988
- 46258920-1
- 16开
- 2022-02
- 262
- 工学
- 机械工程
- 电子信息类、自动化类
- 本科
内容简介
本书以工程教育专业认证为导向、以工程应用为目标、以虚拟仿真为手段、以工程实例为载体，介绍传感器的工作原理、性能特点、应用方法等内容。全书按照传感器的工程应用形态，将传感器分为温敏、力敏、光敏、磁敏、气敏、湿敏、声敏、生化、智能等几类。每一类传感器都有具体的应用实例，全部例题都用Poteus仿真实现，既展示了传感器应用系统的设计、开发方法，又体现了传感器的技术性和应用性特点。每章设有精简、实用、开放的习题，习题也可作为实验教学内容，体现理论联系实际，“学中做、做中学”的工程教育理念。本书可作为高等学校电子信息工程、通信工程、物联网工程、电气工程、自动化、计算机应用、机械工程、机电一体化、智慧农业等专业的“传感器技术及应用”及相关课程的教学用书，也可作为工程技术人员、传感器爱好者的技术参考书。
目录
第1章 传感器概述1
1.1 传感器的基本概念1
1.2 传感器的基本组成2
1.3 传感器的分类2
1.4 传感器的基本特性3
1.4.1 传感器的静态特性3
1.4.2 传感器的动态特性6
1.5 传感器的选择11
1.6 传感器的应用12
思考与实践13
第2章 温敏传感器14
2.1 温标14
2.2 温敏传感器的分类16
2.3 热电偶17
2.3.1 热电偶的工作原理17
2.3.2 热电偶回路的性质20
2.3.3 热电偶的常用材料22
2.3.4 常用热电偶的结构24
2.3.5 热电偶的冷端处理及补偿25
2.3.6 热电偶的选择与使用28
2.3.7 热电偶的典型应用29
2.4 热电阻31
2.4.1 热电阻的工作原理32
2.4.2 热电阻的结构33
2.4.3 热电阻测量电路34
2.4.4 热电阻的典型应用35
2.5 热敏电阻35
2.5.1 热敏电阻的分类35
2.5.2 热敏电阻的结构36
2.5.3 热敏电阻的特点37
2.5.4 热敏电阻的基本参数38
2.5.5 热敏电阻的特性40
2.5.6 热敏电阻的典型应用44
2.6 集成温敏传感器44
2.6.1 电压输出型集成温敏传感器45
2.6.2 电流输出型集成温敏传感器45
2.6.3 数字输出型集成温敏传感器48
2.7 温度监控系统设计52
2.7.1 温度监控系统的体系结构52
2.7.2 温度监控系统的硬件设计52
2.7.3 温度监控系统的软件设计57
2.7.4 温度监控系统的源程序62
思考与实践62
第3章 力敏传感器63
3.1 力敏传感器的分类63
3.2 电阻应变式力敏传感器64
3.2.1 电阻应变式力敏传感器的原理与结构64
3.2.2 电阻应变式力敏传感器的接口电路66
3.2.3 电阻应变式力敏传感器的典型应用68
3.3 压阻式力敏传感器70
3.3.1 压阻式力敏传感器的原理与结构70
3.3.2 压阻式力敏传感器的接口电路71
3.3.3 压阻式力敏传感器的典型应用72
3.4 电感式力敏传感器72
3.4.1 电感式力敏传感器的原理与结构73
3.4.2 电感式力敏传感器的接口电路76
3.4.3 电感式力敏传感器的典型应用77
3.5 电容式力敏传感器77
3.5.1 电容式力敏传感器的原理与结构77
3.5.2 电容式力敏传感器的接口电路79
3.5.3 电容式力敏传感器的典型应用81
3.6 压电式力敏传感器81
3.6.1 压电式力敏传感器的原理与结构81
3.6.2 压电式力敏传感器的接口电路83
3.6.3 压电式力敏传感器的典型应用86
3.7 数字气压计的设计87
3.7.1 数字气压计的系统结构88
3.7.2 数字气压计的硬件设计88
3.7.3 数字气压计的软件设计91
3.7.4 数字气压计的源程序92
思考与实践93
第4章 光敏传感器94
4.1 光及其表示94
4.2 光电管及光电倍增管96
4.2.1 光电管96
4.2.2 光电倍增管98
4.3 光敏电阻100
4.3.1 光敏电阻的原理与结构100
4.3.2 光敏电阻的特性101
4.3.3 光敏电阻的应用103
4.4 光电二极管103
4.4.1 光电二极管的原理与结构103
4.4.2 光电二极管的应用104
4.5 光电晶体管106
4.5.1 光电晶体管的原理与结构106
4.5.2 光电晶体管的特性107
4.5.3 光电晶体管的应用108
4.6 光电池109
4.6.1 光电池的原理与结构110
4.6.2 光电池的特性110
4.6.3 光电池的应用112
4.7 光电耦合器113
4.7.1 光电耦合器的结构113
4.7.2 光电耦合器的组合形式113
4.7.3 光电耦合器的应用114
4.8 红外线传感器115
4.8.1 红外线传感器的分类117
4.8.2 红外线传感器的原理与结构117
4.8.3 红外线传感器的应用121
4.9 光照度测试仪125
4.9.1 光照度测试仪的系统结构126
4.9.2 光照度测试仪的硬件设计126
4.9.3 光照度测试仪的软件设计126
4.9.4 光照度测试仪的数据处理128
4.9.5 光照度测试仪的源程序129
思考与实践129
第5章 磁敏传感器130
5.1 磁敏传感器的分类130
5.2 霍尔传感器131
5.2.1 霍尔元件132
5.2.2 线性霍尔集成传感器135
5.2.3 开关型霍尔集成传感器136
5.2.4 霍尔传感器的应用137
5.3 磁敏电阻140
5.3.1 磁敏电阻的原理与结构140
5.3.2 磁阻元件的特性143
5.3.3 磁敏电阻的应用143
5.4 磁敏二极管145
5.4.1 磁敏二极管的原理与结构145
5.4.2 磁敏二极管的特性146
5.4.3 磁敏二极管的应用148
5.5 磁敏晶体管149
5.5.1 磁敏晶体管的原理与结构149
5.5.2 磁敏晶体管的特性150
5.5.3 磁敏晶体管的应用152
5.6 霍尔测速仪的设计153
5.6.1 霍尔测速仪的系统结构153
5.6.2 霍尔测速仪的硬件设计153
5.6.3 霍尔测速仪的软件设计155
5.6.4 霍尔测速仪的源程序155
思考与实践155
第6章 气敏传感器156
6.1 气敏传感器的分类156
6.2 气敏传感器的特性158
6.3 气敏电阻159
6.3.1 烧结型SnO2气敏元件160
6.3.2 厚膜型SnO2气敏元件161
6.3.3 薄膜型SnO2气敏元件161
6.4 气敏二极管162
6.4.1 结型气敏二极管162
6.4.2 MOS型气敏二极管162
6.5 MOSFET型气敏器件163
6.5.1 MOSFET型气敏器件的原理与结构163
6.5.2 MOSFET型气敏器件的特性164
6.6 气敏传感器的应用165
6.7 气体检测仪的设计167
6.7.1 气体检测仪的系统结构167
6.7.2 气体检测仪的硬件设计168
6.7.3 气体检测仪的软件设计171
6.7.4 气体检测仪的源程序173
思考与练习173
第7章 湿敏传感器174
7.1 湿度及其表示174
7.2 湿敏传感器的分类175
7.3 湿敏电阻176
7.3.1 电解质湿敏电阻176
7.3.2 高分子湿敏电阻177
7.3.3 陶瓷湿敏电阻178
7.4 湿敏电容178
7.4.1 陶瓷湿敏电容179
7.4.2 高分子湿敏电容179
7.5 其他湿敏传感器简介180
7.6 湿敏传感器的特性182
7.7 湿敏传感器的选择184
7.8 湿敏传感器的使用注意事项185
7.9 湿敏传感器的应用186
7.10 温湿度监控器的设计189
7.10.1 温湿度监控器的系统结构189
7.10.2 温湿度监控器的硬件设计189
7.10.3 温湿度监控器的软件设计193
7.10.4 温湿度监控器的源程序195
思考与练习195
第8章 声敏传感器196
8.1 声音简介196
8.2 话筒197
8.2.1 阻抗变换型话筒197
8.2.2 压电式话筒197
8.2.3 电容式话筒197
8.2.4 驻极体话筒198
8.2.5 动圈式话筒199
8.2.6 话筒的特性199
8.3 扬声器201
8.3.1 电动式扬声器201
8.3.2 电磁式扬声器202
8.3.3 静电式扬声器202
8.3.4 压电式扬声器203
8.3.5 扬声器的特性203
8.4 超声波传感器204
8.4.1 超声波传感器的原理与结构206
8.4.2 超声波效应207
8.4.3 超声波传感器的典型应用208
8.5 超声测距仪的设计212
8.5.1 超声波测距仪的系统结构212
8.5.2 超声波测距仪的硬件设计213
8.5.3 超声波测距仪的软件设计214
8.5.4 超声波测距仪的源程序216
思考与习题216
第9章 生化传感器217
9.1 生化传感器的分类217
9.2 氨氮传感器219
9.2.1 氨氮传感器的工作原理219
9.2.2 氨氮传感器的选择与使用223
9.2.3 氨氮传感器的典型应用224
9.3 场效应晶体管传感器225
9.3.1 ISFET传感器的制造技术和工作原理226
9.3.2 ISFET的分类227
9.3.3 ISFET-pH传感器的典型应用和实验设计228
9.3.4 电压转换程序及显示源程序233
思考与实践233
第10章 智能传感器234
10.1 智能传感器的发展234
10.2 智能传感器的结构235
10.3 智能传感器的功能、特点和局限性236
10.4 智能化的实现途径239
10.4.1 集成化240
10.4.2 软件化242
10.4.3 网络化244
10.4.4 多传感器的信息融合247
10.5 典型智能传感器——线激光三维扫描传感器252
10.5.1 线激光三维扫描传感器的结构253
10.5.2 线激光三维扫描传感器软件254
10.5.3 图像处理核心源程序259
思考与练习259
参考文献260
附录 P
oteus使用简介262
1.1 传感器的基本概念1
1.2 传感器的基本组成2
1.3 传感器的分类2
1.4 传感器的基本特性3
1.4.1 传感器的静态特性3
1.4.2 传感器的动态特性6
1.5 传感器的选择11
1.6 传感器的应用12
思考与实践13
第2章 温敏传感器14
2.1 温标14
2.2 温敏传感器的分类16
2.3 热电偶17
2.3.1 热电偶的工作原理17
2.3.2 热电偶回路的性质20
2.3.3 热电偶的常用材料22
2.3.4 常用热电偶的结构24
2.3.5 热电偶的冷端处理及补偿25
2.3.6 热电偶的选择与使用28
2.3.7 热电偶的典型应用29
2.4 热电阻31
2.4.1 热电阻的工作原理32
2.4.2 热电阻的结构33
2.4.3 热电阻测量电路34
2.4.4 热电阻的典型应用35
2.5 热敏电阻35
2.5.1 热敏电阻的分类35
2.5.2 热敏电阻的结构36
2.5.3 热敏电阻的特点37
2.5.4 热敏电阻的基本参数38
2.5.5 热敏电阻的特性40
2.5.6 热敏电阻的典型应用44
2.6 集成温敏传感器44
2.6.1 电压输出型集成温敏传感器45
2.6.2 电流输出型集成温敏传感器45
2.6.3 数字输出型集成温敏传感器48
2.7 温度监控系统设计52
2.7.1 温度监控系统的体系结构52
2.7.2 温度监控系统的硬件设计52
2.7.3 温度监控系统的软件设计57
2.7.4 温度监控系统的源程序62
思考与实践62
第3章 力敏传感器63
3.1 力敏传感器的分类63
3.2 电阻应变式力敏传感器64
3.2.1 电阻应变式力敏传感器的原理与结构64
3.2.2 电阻应变式力敏传感器的接口电路66
3.2.3 电阻应变式力敏传感器的典型应用68
3.3 压阻式力敏传感器70
3.3.1 压阻式力敏传感器的原理与结构70
3.3.2 压阻式力敏传感器的接口电路71
3.3.3 压阻式力敏传感器的典型应用72
3.4 电感式力敏传感器72
3.4.1 电感式力敏传感器的原理与结构73
3.4.2 电感式力敏传感器的接口电路76
3.4.3 电感式力敏传感器的典型应用77
3.5 电容式力敏传感器77
3.5.1 电容式力敏传感器的原理与结构77
3.5.2 电容式力敏传感器的接口电路79
3.5.3 电容式力敏传感器的典型应用81
3.6 压电式力敏传感器81
3.6.1 压电式力敏传感器的原理与结构81
3.6.2 压电式力敏传感器的接口电路83
3.6.3 压电式力敏传感器的典型应用86
3.7 数字气压计的设计87
3.7.1 数字气压计的系统结构88
3.7.2 数字气压计的硬件设计88
3.7.3 数字气压计的软件设计91
3.7.4 数字气压计的源程序92
思考与实践93
第4章 光敏传感器94
4.1 光及其表示94
4.2 光电管及光电倍增管96
4.2.1 光电管96
4.2.2 光电倍增管98
4.3 光敏电阻100
4.3.1 光敏电阻的原理与结构100
4.3.2 光敏电阻的特性101
4.3.3 光敏电阻的应用103
4.4 光电二极管103
4.4.1 光电二极管的原理与结构103
4.4.2 光电二极管的应用104
4.5 光电晶体管106
4.5.1 光电晶体管的原理与结构106
4.5.2 光电晶体管的特性107
4.5.3 光电晶体管的应用108
4.6 光电池109
4.6.1 光电池的原理与结构110
4.6.2 光电池的特性110
4.6.3 光电池的应用112
4.7 光电耦合器113
4.7.1 光电耦合器的结构113
4.7.2 光电耦合器的组合形式113
4.7.3 光电耦合器的应用114
4.8 红外线传感器115
4.8.1 红外线传感器的分类117
4.8.2 红外线传感器的原理与结构117
4.8.3 红外线传感器的应用121
4.9 光照度测试仪125
4.9.1 光照度测试仪的系统结构126
4.9.2 光照度测试仪的硬件设计126
4.9.3 光照度测试仪的软件设计126
4.9.4 光照度测试仪的数据处理128
4.9.5 光照度测试仪的源程序129
思考与实践129
第5章 磁敏传感器130
5.1 磁敏传感器的分类130
5.2 霍尔传感器131
5.2.1 霍尔元件132
5.2.2 线性霍尔集成传感器135
5.2.3 开关型霍尔集成传感器136
5.2.4 霍尔传感器的应用137
5.3 磁敏电阻140
5.3.1 磁敏电阻的原理与结构140
5.3.2 磁阻元件的特性143
5.3.3 磁敏电阻的应用143
5.4 磁敏二极管145
5.4.1 磁敏二极管的原理与结构145
5.4.2 磁敏二极管的特性146
5.4.3 磁敏二极管的应用148
5.5 磁敏晶体管149
5.5.1 磁敏晶体管的原理与结构149
5.5.2 磁敏晶体管的特性150
5.5.3 磁敏晶体管的应用152
5.6 霍尔测速仪的设计153
5.6.1 霍尔测速仪的系统结构153
5.6.2 霍尔测速仪的硬件设计153
5.6.3 霍尔测速仪的软件设计155
5.6.4 霍尔测速仪的源程序155
思考与实践155
第6章 气敏传感器156
6.1 气敏传感器的分类156
6.2 气敏传感器的特性158
6.3 气敏电阻159
6.3.1 烧结型SnO2气敏元件160
6.3.2 厚膜型SnO2气敏元件161
6.3.3 薄膜型SnO2气敏元件161
6.4 气敏二极管162
6.4.1 结型气敏二极管162
6.4.2 MOS型气敏二极管162
6.5 MOSFET型气敏器件163
6.5.1 MOSFET型气敏器件的原理与结构163
6.5.2 MOSFET型气敏器件的特性164
6.6 气敏传感器的应用165
6.7 气体检测仪的设计167
6.7.1 气体检测仪的系统结构167
6.7.2 气体检测仪的硬件设计168
6.7.3 气体检测仪的软件设计171
6.7.4 气体检测仪的源程序173
思考与练习173
第7章 湿敏传感器174
7.1 湿度及其表示174
7.2 湿敏传感器的分类175
7.3 湿敏电阻176
7.3.1 电解质湿敏电阻176
7.3.2 高分子湿敏电阻177
7.3.3 陶瓷湿敏电阻178
7.4 湿敏电容178
7.4.1 陶瓷湿敏电容179
7.4.2 高分子湿敏电容179
7.5 其他湿敏传感器简介180
7.6 湿敏传感器的特性182
7.7 湿敏传感器的选择184
7.8 湿敏传感器的使用注意事项185
7.9 湿敏传感器的应用186
7.10 温湿度监控器的设计189
7.10.1 温湿度监控器的系统结构189
7.10.2 温湿度监控器的硬件设计189
7.10.3 温湿度监控器的软件设计193
7.10.4 温湿度监控器的源程序195
思考与练习195
第8章 声敏传感器196
8.1 声音简介196
8.2 话筒197
8.2.1 阻抗变换型话筒197
8.2.2 压电式话筒197
8.2.3 电容式话筒197
8.2.4 驻极体话筒198
8.2.5 动圈式话筒199
8.2.6 话筒的特性199
8.3 扬声器201
8.3.1 电动式扬声器201
8.3.2 电磁式扬声器202
8.3.3 静电式扬声器202
8.3.4 压电式扬声器203
8.3.5 扬声器的特性203
8.4 超声波传感器204
8.4.1 超声波传感器的原理与结构206
8.4.2 超声波效应207
8.4.3 超声波传感器的典型应用208
8.5 超声测距仪的设计212
8.5.1 超声波测距仪的系统结构212
8.5.2 超声波测距仪的硬件设计213
8.5.3 超声波测距仪的软件设计214
8.5.4 超声波测距仪的源程序216
思考与习题216
第9章 生化传感器217
9.1 生化传感器的分类217
9.2 氨氮传感器219
9.2.1 氨氮传感器的工作原理219
9.2.2 氨氮传感器的选择与使用223
9.2.3 氨氮传感器的典型应用224
9.3 场效应晶体管传感器225
9.3.1 ISFET传感器的制造技术和工作原理226
9.3.2 ISFET的分类227
9.3.3 ISFET-pH传感器的典型应用和实验设计228
9.3.4 电压转换程序及显示源程序233
思考与实践233
第10章 智能传感器234
10.1 智能传感器的发展234
10.2 智能传感器的结构235
10.3 智能传感器的功能、特点和局限性236
10.4 智能化的实现途径239
10.4.1 集成化240
10.4.2 软件化242
10.4.3 网络化244
10.4.4 多传感器的信息融合247
10.5 典型智能传感器——线激光三维扫描传感器252
10.5.1 线激光三维扫描传感器的结构253
10.5.2 线激光三维扫描传感器软件254
10.5.3 图像处理核心源程序259
思考与练习259
参考文献260
附录 P
oteus使用简介262
