专家点评
　　“成都理工大学吴建平、周四春等老师讲授的‘传感器原理及应用’课堂教学生动、实验教学活跃，提高了学生学习的积极性和主动性。该课程在课程体系和内容、教学手段和方法，特别是实验教学改革等方面进行了全面建设，建设的目标明确、思路清晰、特色鲜明、适用性强、受益面大、效果突出。
　　—— 古天祥（电子科技大学教授，全国优秀教师、
　　国家有突出贡献专家、成都市劳动模范）

　　课程特点
　　课程目标　本课程按照教学大纲的要求，着眼于传感器的原理及应用，内容丰富、全面、新颖。根据理论与实践相结合的原则， 在系统论述传感器内部结构原理的基础上，着重讲述传感器外部特性和接口电路，并充分结合传感器的工程应用，培养学习者的实践应用能力，为日后从事检测技术或者控制技术领域的科研工作奠定坚实的基础。
　　授课特色　本书作者在凝练多年来从事电子技术的教学与科研经验的基础上，积极开展课程的教学内容改革和教学方法研究，以精品课程为目标进行课程建设。在教学内容方面，把握重点、难点和新技术的动态，及时补充反映新器件、新技术的内容，力求使学生了解传感器发展的前沿信息。在教学方法改革方面，作者制作了“传感器原理及应用”多媒体课件，内容系统、全面，形式生动、活泼，课件采用大量图件和演示动画，有助于学生对课程的学习和理解。
　　教学实验　本课程在实验教学方面很有特色——在基础性实验的基础上开设有大量的综合性、设计性、应用性实验，同学可以根据自己的兴趣和学习计划来选择实验内容，鼓励同学进行创新实验。此外，还开放实验室，并将学生课外科技活动与各类科技竞赛相结合，通过这些活动实行因材施教，培养学生的创新能力。

无

信息技术将在信息资源、信息传递和信息处理等方面进行多领域多学科的相互结合，让科学家实现更多从前无法实现的梦想。构成现代信息技术的三大支柱主要包括传感器技术、通信技术与计算机技术，它们在信息系统中分别完成信息的采集、信息的传输与信息的处理。人们在利用信息的过程中，首先要获取信息，而传感器则是获取信息的重要手段和途径。将这些信息经过分析处理，可以描述出自然界的面貌，所以传感器是认识、掌握、利用客观世界的重要工具。传感器是获取被研究信息的一种器件或装置，借助这一器件或装置我们可以定量地认识自然现象。具有现代意义的传感器能够把自然界的各种物理量和化学量精确地变换为电信号，经电路转换或计算机数据处理，从而实现对这些量的检测与控制。
　　工业革命以来，传感器为提高和改善机器的性能发挥了巨大的作用。传感器技术大体可分三代：第一代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感受和转化信号；第二代是20世纪70年代发展起来的固体型传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，利用材料的某些特性制成；第三代传感器是刚刚发展起来的智能型传感器，它是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，使传感器具有一定的人工智能。现代传感器利用新的材料、新的集成加工工艺使传感器技术越来越成熟，除了使用半导体材料、陶瓷材料外，光纤以及超导材料的发展也为传感器的发展提供了物质基础。未来还会有更新的材料，如纳米材料，更有利于传感器的小型化。目前，现代传感器正从传统的分立式，朝着集成化、智能化、数字化、系统化、多功能化、网络化、光机电一体化、无维护化，并向着微功耗、高精度、高可靠性、高信噪比、宽量程的方向发展。
　　由于传感器在现代信息技术中有着举足轻重的地位，因此理工科专业的学生学习和掌握现代传感器技术知识是必须，也是非常必要的。作者积累多年的教学和科研经验，精心编写出这本教材，并配有多媒体课件。本书共分13章，重点叙述了传感器的工作原理和基本结构，同时介绍了传感器的工程应用和使用方法，对传感器有较为系统和全面的论述，还特别介绍了现代新型传感器。为方便教学现将部分传感器实验内容编入教材，可为相关专业的传感器实验教学提供参考。
　　本书编写过程中，吴春蓉、姜海静、甘媛、邹永祥、李兵兵、殷文娟、周丹等参加了部分图件绘制、文稿整理等工作，在此表示衷心感谢！由于作者水平有限，书中难免有误，恳请专家和读者批评指正。


　　编者

　　2008年1月于成都

专家点评
　　“成都理工大学吴建平、周四春等老师讲授的‘传感器原理及应用’课堂教学生动、实验教学活跃，提高了学生学习的积极性和主动性。该课程在课程体系和内容、教学手段和方法，特别是实验教学改革等方面进行了全面建设，建设的目标明确、思路清晰、特色鲜明、适用性强、受益面大、效果突出。
　　—— 古天祥（电子科技大学教授，全国优秀教师、
　　国家有突出贡献专家、成都市劳动模范）

　　课程特点
　　课程目标　本课程按照教学大纲的要求，着眼于传感器的原理及应用，内容丰富、全面、新颖。根据理论与实践相结合的原则， 在系统论述传感器内部结构原理的基础上，着重讲述传感器外部特性和接口电路，并充分结合传感器的工程应用，培养学习者的实践应用能力，为日后从事检测技术或者控制技术领域的科研工作奠定坚实的基础。
　　授课特色　本书作者在凝练多年来从事电子技术的教学与科研经验的基础上，积极开展课程的教学内容改革和教学方法研究，以精品课程为目标进行课程建设。在教学内容方面，把握重点、难点和新技术的动态，及时补充反映新器件、新技术的内容，力求使学生了解传感器发展的前沿信息。在教学方法改革方面，作者制作了“传感器原理及应用”多媒体课件，内容系统、全面，形式生动、活泼，课件采用大量图件和演示动画，有助于学生对课程的学习和理解。
　　教学实验　本课程在实验教学方面很有特色——在基础性实验的基础上开设有大量的综合性、设计性、应用性实验，同学可以根据自己的兴趣和学习计划来选择实验内容，鼓励同学进行创新实验。此外，还开放实验室，并将学生课外科技活动与各类科技竞赛相结合，通过这些活动实行因材施教，培养学生的创新能力。

吴建平：暂无

前言

教学建议


第1章概论

11传感器的作用和地位

12传感器现状和发展趋势

13传感器的定义、组成、分类及图形

符号

131传感器定义

132传感器组成

133传感器分类

134传感器图形符号与命名方法

思考题和习题

第2章传感器的基本特性

21传感器的静态特性

211线性度

212迟滞

213重复性

214灵敏度

215分辨力和阈值

216稳定性

217漂移

22传感器的动态特性

221传感器动态误差

222传递函数

223一阶传感器系统

224二阶传感器系统

思考题和习题

第3章电阻应变式传感器


31电阻应变片结构原理

311电阻应变效应与应变片结构

312电阻应变片的基本原理

313压阻效应和压阻式传感器

314应变片种类

32金属应变片的主要特性

321应变片的灵敏系数

322横向效应

323应变片温度误差及补偿方法

33电阻应变片测量电路

331直流电桥工作原理

332交流电桥工作原理

333电阻应变仪原理

334相敏检波器

34应变式传感器的应用

341力传感器(测力与秤重)

342膜片式压力传感器

343应变式加速度传感器

344硅压阻式压力传感器

思考题和习题

第4章电容式传感器

41电容式传感器的工作原理和结构

类型

411工作原理

412结构类型

42电容式传感器的输出特性

421变极距型

422平板变面积型

423变介电常数型

43测量电路

431电容式传感器等效电路

432电桥电路

44应用举例

441压差式电容压力传感器

442电容测厚仪

443力平衡式加速度传感器

444电容传声器

445硅电容式集成传感器

446电容式指纹传感器

思考题和习题

第5章电感式传感器

51变磁阻式传感器(自感式传感器)

511工作原理

512输出特性

513差动变间隙式电感传感器结构

原理

514测量转换电路

515变磁阻式传感器的应用

52差动变压器式传感器(互感式
传感器)

521螺线管式差动变压器结构和
工作原理

522基本特性

523零点残余电压

524差动变压器测量电路

525应用举例

53电涡流式传感器

531工作原理

532等效电路分析

533涡流的分布和强度

534测量电路

535电涡流传感器的应用

思考题和习题

第6章磁电式传感器

61磁电感应式传感器(电动式)

611工作原理和结构形式

612磁电感应式传感器的基本

特性

613磁电感应式传感器的测量

电路


614磁电感应式传感器的应用

62霍尔传感器

621霍尔效应

622霍尔元件

623霍尔元件的误差及补偿

624霍尔元件的应用

625集成霍尔传感器

63磁敏元件

631磁敏电阻器

632磁敏晶体管

633集成磁敏元件

思考题和习题

第7章压电式传感器

71压电效应

72压电材料

721石英晶体

722压电陶瓷(多晶体)

723聚偏氟乙烯压电材料

73压电元件结构形式

74等效电路与测量电路

741压电传感器等效电路

742压电传感器测量电路

75压电传感器的应用

思考题和习题

第8章光电效应及光敏器件

81光电效应

811外光电效应

812内光电效应

82光电器件

821光电管

822光电倍增管

823光敏电阻

824光敏二极管和光敏三极管

825光电池

826其他特性的光电器件

827半导体色敏传感器

828应用实例

83光栅式传感器

831光栅莫尔条纹

832光栅测量装置

思考题和习题

第9章新型光电传感器

91新型固态光电传感器

911普通光敏器件阵列

912PSD光电位置传感器

913SSPD自扫描光电二极管

阵列

92CCD电荷耦合器件

921CCD工作原理及特性

922CCD器件

923CCD传感器的应用

93光纤传感器

931光纤的结构和传输原理

932光纤的性能(几个重要参数)

933光波调制技术

934光纤传感器

思考题和习题

第10章半导体式化学传感器

101气敏传感器

1011电阻型半导体气敏传感器

1012非电阻型半导体气敏器件

1013气敏传感器的应用

102湿敏传感器

1021湿度及表示方法

1022氯化锂湿敏电阻

1023半导体陶瓷湿敏电阻

1024湿度传感器的特性参数

1025湿度传感器的应用

103离子敏传感器

1031离子场效应晶体管

1032离子敏传感器工作原理

1033离子敏传感器测量电路

1034离子敏传感器的应用

思考题和习题

第11章波与射线式传感器

111超声波传感器

1111超声波及其物理性质

1112超声波传感器的结构
原理

1113超声波传感器的应用

112红外传感器

1121红外辐射

1122红外探测器

1123红外传感器的应用

113核辐射传感器

1131物理基础

1132射线式传感器

1133核辐射传感器的应用

思考题和习题

第12章热电式传感器

121温度传感器的分类及温标

1211分类方法

1212温度单位

122热电偶

1221热电偶的工作原理和热电

效应

1222热电偶的基本定律

1223热电偶的分类和结构

1224热电偶测量电路及应用

123热电阻与热敏电阻

1231热电阻

1232热敏电阻

1233应用举例

124集成温度传感器

1241集成温度传感器的测温

原理



1242PTAT集成温度传感器的
信号输出方式

125基于1WIRE总线的DS18B20型
智能温度传感器

思考题和习题

第13章传感器实验与综合练习

131传感器实验

1311基本实验

1312设计型实验

1313综合性工程实验

132综合练习

1321填空

1322选择填空

1323分析与计算

1324简述题

参考文献