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张洪润 编

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出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787811242324

版次：1

商品编码：10251780

包装：平装

丛书名： 实用工程技术丛书

开本：16开

出版时间：2007-10-01

用纸：胶版纸

页数：676

字数：1126000

内容简介

　　本书是《实用工程技术丛书》之一，是根据现代电子技术、信息技术、计算机技术发展的新趋势，以及广大科学研究人员、工程技术人员的迫切需要，参考国内外1000余种传感器及技术成果，从实用角度出发编写的具有实用性、启发性、资料性、信息性的综合工具书，也是我国第一部全面、系统的大型传感器技术工具书。
　　本书分上、中、下三册，共44章。其中涵盖了详尽示图达5000幅和附表近1000个。本书内容包括传感器的常用术语、材料、信号分析、精确评定、检验标定，以及光电、光纤、光栅、CCD、红外、颜色、激光、码盘、压电、压磁、压阻、电化学、生物、气敏、湿敏、热敏、核辐射、陀螺、超声、电容、电感、变压器、同步器、磁电、霍尔、磁敏、磁栅、涡流、谐振、电位器、电阻应变、半导体、符号、光阵列、荧光(磷光)新型特种传感器等多达数百种的实物外形、特性、工作原理、选用方法和使用技巧等。本书是三册中的中册。
　　本书适用于各个领域从事自动控制的选件人员，以及科研、生产、设计、开发、计算机应用、管理、维修等部门的有关工程技术人员，也可作为高等院校师生的教学参考书。

目录

第1章 概述
1.1 传感器的作用4
1.2 传感器的定义6
1.3 传感器的分类7
1.3.1 按工作原理分类7
1.3.2 按输入信息分类9
1.4 传感器的构成方法9
1.4.1 基本型9
1.4.2 电路参数型11
1.4.3 多级变换型11
1.4.4 参比补偿型12
1.4.5 差动结构型12
1.4.6 反馈型12
第2章 传感器常用术语
2.1 传感器输入参数术语14
2.1.1 振动、速度和加速度14
2.1.2 声16
2.1.3 力、压力20
2.1.4 流量21
2.1.5 温度22
2.1.6 位移、角度和转速24
2.1.7 冲击波24
2.2 传感器性能术语25
2.2.1 传感器通用性能术语25
2.2.2 振动、冲击、加速度传感器性能术语30
2.2.3 力、压力传感器性能术语32
2.2.4 流量传感器性能术语33
2.2.5 温度传感器性能术语33
2.2.6 位移、角度、转速传感器性能术语34
第3章 传感器的检测信号分析
3.1 信号及其描述与分类36

3.1.1 信号及其描述36
3.1.2 信号的分类36
3.2 典型信号的数据表达式和波形38
3.2.1 指数信号38
3.2.2 正弦信号38
3.2.3 复指数信号39
3.2.4 Ｓa(t)信号（抽样函数）39
3.2.5 钟形脉冲信号（高斯函数）40
3.2.6 单位斜坡信号40
3.2.7 单位阶跃信号41
3.2.8 单位冲激信号42
3.2.9 冲激偶信号42
3.3 周期和非周期信号43
3.3.1 周期信号的傅里叶级数和离散频谱43
3.3.2 非周期信号的傅里叶变换（或积分）和连续频谱46
3.3.3 常用的17种信号及频谱函数47
3.4 随机信号的特性描述50
3.4.1 均方值、均值和方差50
3.4.2 概率密度函数51
3.4.3 相关函数51
3.4.4 功率谱密度函数53
第4章 传感器测试误差、数据处理与精确度评定
4.1 误差的基本概念55
4.1.1 误差的定义及其相关术语55
4.1.2 误差的分类63
4.2 随机误差64
4.2.1 随机误差的产生及其与系统误差的联系64
4.2.2 随机误差的分布65
4.3 系统误差68
4.3.1 系统误差的特征、来源及分类68
4.3.2 如何发现实验或测量中存在系统误差71
4.3.3 如何消除实验或测量中的系统误差76
4.3.4 如何确定实验或测量中的系统误差已被消除81
4.3.5 系统误差的综合与分配83
4.4 测量的数据处理85
4.4.1 直接测量结果的数据处理85
4.4.2 间接测量结果的数据处理88
4.4.3 粗大误差的处理方法102
4.4.4 静态测量结果的数据处理103
4.4.5 动态测量结果的数据处理110
4.5 测量结果分析的常用方法122
4.5.1 最小二乘法122
4.5.2 回归分析法128
4.5.3 图解分析法137
4.5.4 逐差法142
4.6 测量结果的不确定度表示法143
4.6.1 不确定度与误差在概念上的区别144
4.6.2 不确定度与误差在误差处理上的区别144
4.6.3 测量结果的不确定度的分析与表示145
4.7 传感器的精确度评定148
4.7.1 传感器的误差分析149
4.7.2 传感器精确度的评定方法155
第5章 判定和建立数学模型的重要方法——量纲分析法
5.1 量纲的引入及定义159
5.2 π定理159
5.3 量纲分析法在理论上的应用161
5.3.1 量纲分析法的意义161
5.3.2 典型应用161
5.4 量纲分析法在实验中的应用164
5.5 无量纲结构式与模型实验166
第6章 传感器的检验
6.1 传感器的工作特性168
6.1.1 静态特性168
6.1.2 动态特性172
6.1.3 时间稳定性174
6.1.4 工作条件174
6.2 传感器的检验规程175
6.2.1 质量检验和规则175
6.2.2 测量方法和测量器具176
6.2.3 检验项目和规定条件177
6.2.4 基本性能检验178
6.2.5 工作条件试验184
第7章 传感器的标定
7.1 传感器的标定方法186
7.1.1 单独标定法186
7.1.2 组合标定法187
7.1.3 标定工作线的选择方法187
7.1.4 典型实例189
7.2 传感器的标定设备193
7.2.1 传感器的常用标定设备194
7.2.2 传感器动态标定设备201
第8章 传感器弹性敏感元件
8.1 弹性元件的特性及形式214
8.1.1 弹性元件的固有频率214
8.1.2 非弹性效应214
8.1.3 刚度216
8.1.4 灵敏度217
8.1.5 常用弹性元件的力学特性218
8.1.6 常用弹性敏感元件的形式220
8.2 常用弹性元件221
8.2.1 等强度梁221
8.2.2 等截面梁222
8.2.3 两端固定梁223
8.2.4 环式弹性元件223
8.2.5 波纹膜片与膜盒225
8.2.6 平膜片227
8.2.7 垂链式膜片233
8.2.8 圆柱弹性元件235
8.2.9 波登管（弹簧管）237
8.2.10 波纹管239
8.2.11 薄壁半球241
8.3 敏感元件的加工新技术242
8.3.1 薄膜技术242
8.3.2 微细加工技术243
8.3.3 离子注入技术243
第9章 传感器材料
9.1 金属传感器材料244
9.1.1 弹性合金244
9.1.2 特殊合金材料247
9.1.3 国外常用金属材料247
9.1.4 常用金属材料处理规范249
9.2 陶瓷传感器材料250
9.2.1 陶瓷材料的物理性质252
9.2.2 各种传感器用陶瓷材料256
9.2.3 陶瓷敏感元件的集成化与多功能化264
9.3 有机传感器材料267
9.3.1 有机敏感材料的种类267
9.3.2 有机热敏元件材料268
9.3.3 有机力敏元件材料269
9.3.4 有机化学敏元件材料271
9.4 半导体传感器材料275
9.4.1 半导体的基本物性275
9.4.2 半导体传感器的特性与工艺技术280
9.5 传感器材料的设计281
9.5.1 选择材料281
9.5.2 材料实用化282
9.5.3 探索新的功能材料282
9.6传感器材料的应用284
第10章 光电式传感器
10.1 国内外光电式传感器展示289
10.1.1 光敏二极管与光敏三极管系列290
10.1.2 光电池系列303
10.1.3 光电倍增管系列304
10.1.4 光电耦合器系列304
10.1.5 光电开关系列310
10.1.6 光电管系列321
10.1.7 ＬＥＤ数码显示管系列321
10.1.8 其他类型光电传感器系列323
10.2 光电传感器基本理论325
10.2.1 光电效应325
10.2.2 光子理论328
10.3 光电传感器器件329
10.3.1 光电管329
10.3.2 光电倍增管333
10.3.3 光敏电阻341
10.3.4 光电池349
10.3.5 光敏二极管和光敏三极管355
10.3.6 光电耦合器385
10.3.7 数码显示器388
10.4 光电传感器的测量电路398
10.4.1 光源398
10.4.2 测量电路398
10.5 光电传感器的应用400
10.5.1 模拟式光电传感器400
10.5.2 数字式光电传感器402
10.5.3 光电测温传感器403
10.5.4 表面缺陷光电传感器406
第11章 光纤传感器
11.1 国内外光纤传感器展示410
11.1.1 ＦＭ型微型光纤传感器410
11.1.2 ＦＥ7ＢＦ／ＣＦ小型光纤式光电开关传感器411
11.1.3 ＧＧＯ102光纤型６０ kＶ高压模拟 传输光耦合器411
11.1.4 Ｅ32 型光纤传感器件411
11.2 光纤传感器基本理论419
11.2.1 光导纤维导光的基本原理419
11.2.2 光纤的性能及类型421
11.2.3 光纤传感器的分类423
11.3 光纤传感器与光波调制技术424
11.3.1 光纤传感器与光波强度调制技术425
11.3.2 光纤传感器与光波偏振调制技术442
11.3.3 光纤传感器与相位调制技术448
11.4 光纤传感器的主要元器件及其选用原则456
11.4.1 光纤456
11.4.2 光源457
11.4.3 检测器459
11.5 光纤温度传感器460
11.5.1 辐射（红外）型光纤温度传感器462
11.5.2 半导体吸光型光纤温度传感器464
11.6光纤速度和流量传感器466
11.6.1 激光多普勒测速传感器466
11.6.2 光纤旋涡式流量计467
11.7 光纤加速度传感器468
11.7.1 相位变化型光纤加速度传感器468
11.7.2 振幅型光纤加速度传感器470
11.8 光纤压力和振动传感器470
11.9光纤位移传感器473
11.10 光纤形变传感器477
11.10.1 光纤形变与传输特性的变化477
11.10.2 光纤形变传感器477
11.11 光纤声传感器478
11.11.1 相位型光纤声传感器478
11.11.2 传输损耗型光纤声传感器480
11.12 光纤磁传感器481
11.12.1 用法拉第效应的光纤磁传感器481
11.12.2 用磁致伸缩效应的光纤磁传感器482
11.13 光纤电压和电流传感器483
11.13.1 光纤电压传感器483
11.13.2 光纤电流传感器485
11.14 光纤电磁场传感器486
11.14.1 微波传感器486
11.14.2 光电磁场传感器488
11.15 光纤射线传感器489
11.15.1 光纤射线传感器的结构原理489
11.15.2 吸收型光纤射线传感器490
11.16光纤分光传感器491
11.16.1 检测微量气体的光纤分光传感器491
11.16.2 检测生物体内的光纤分光传感器492
11.17 光纤折射率传感器493
11.17.1 结构原理493
11.17.2 分析混合液体和非混合液体494
11.18 光纤传感技术的发展及其动向494
第12章 光栅式传感器
12.1 国内外光栅式传感器展示496
12.1.1 圆光栅系列496
12.1.2 光栅位移数字测量系统496
12.2 光栅式传感器的基本理论497
12.2.1 光栅式传感器的基本工作原理497
12.2.2 计量光栅的种类498
12.2.3 莫尔条纹503
12.2.4 光栅式传感器常用光学（光路）系统509
12.2.5 光栅式传感器的零位光栅515
12.3 光栅式传感器的设计518
12.3.1 照明系统518
12.3.2 光栅副520
12.3.3 光电接收元件523
12.3.4 机械结构523
第13章 电荷耦合器件（ＣＣＤ图像传感器）
13.1 国内外ＣＣＤ图像传感器展示525
13.1.1 TCD 102Ｃ1型ＣＣＤ线性图像传感器525
13.1.2 ＴＣＤ 201Ｃ型ＣＣＤ面积图像传感器526
13.1.3 ＣＣＤ型图像传感器527
13.1.4 1／3″CCD彩色摄像机528
13.1.5 1/2″数字处理彩色摄像机529
13.1.6 1／3″CCD彩色摄像机WVCP210/212/214530
13.1.7 1／3″CCD彩色摄像机WVCP100E532
13.1.8 1／3″CCD彩色摄像机WVCF20533
13.1.9 1／2″CCD彩色摄像机534
13.1.10 1／3″CCD黑白摄像机WVBP310／312／314535
13.1.11 1／3″CCD黑白摄像机WVBP500／504536
13.1.12 1／3″CCD黑白摄像机WVBP100／102／104537
13.1.13 1／3″CCD黑白摄像机WVBP110／114538
13.1.14 1／2″CCD黑白摄像机539
13.1.15 集成监视系统WVCS500540
13.1.16 集成监视系统WVCS300542
13.1.17 集成监视系统WVBS200544
13.1.18 低光CCD摄像机545
13.1.19 工业彩色CCD微型摄像机GPUS502546
13.1.20 工业彩色CCD微型摄像机GPKS252/252S547
13.1.21 集成化智能监视控制系统552
13.2 ＣＣＤ图像传感器基本理论556
13.2.1 信号电荷的存储556
13.2.2 信号电荷的耦合558
13.2.3 信号电荷的注入和检测559
13.2.4 CCD的特性参数561
13.2.5 电荷耦合摄像器件563
13.3 典型ＩＣＣＤ及其驱动器568
13.3.1 二相线阵ＩＣＣＤ568
13.3.2 典型面阵ＩＣＣＤ572
13.4 ＣＣＤ摄像机575
13.4.1 ＣＣＤ摄像机的扫描制式575
13.4.2 ＤＬ32 型面阵ＣＣＤ黑白摄像机575
13.4.3 ＣＣＤ彩色摄像机579
13.5 ＣＣＤ图像传感器的应用585
13.5.1 工件尺寸的高精度检测585
13.5.2 物体缺陷检查586
13.5.3 安全监测587
13.5.4 光学字符识别587
第14章 红外传感器
14.1 国内外红外传感器展示589
14.1.1 ＯＷＬ1型主动式红外入侵探测器589
14.1.2 ＩＡ20０型红外入侵探测器589
14.1.3 ＳＤＯZＳＮＳ1型热释电红外传感器590
14.1.4 ＩＲＬＰＦ６5０红外滤光片590
14.1.5 无源红外线探测器591
14.1.6 ＩＲＡＥＯＯＩＳ型红外线传感器591
14.1.7 ＨＷ系列红外接收器591
14.1.8 钽酸锂和铌酸锶钡红外探测器592
14.1.9 红外线传感器593
14.1.10 ＮＪＰ型非接触温度测量装置594
14.1.11 红外线温度传感器594
14.1.12 ＲＤ型红外线辐射温度检测器594
14.1.13 ＥＦＰ型热释电式红外线传感器596
14.1.14 ＴＴＳ型热释电非接触式温度传感器597
14.1.15 ＮＪＦ型红外热电温度传感器598
14.1.16ＨＤＧ型光导碲镉汞红外探测器598
14.1.17 ＨＲＤ1型钽酸锂热电探测器599
14.1.18 ＮＪL９102Ｆ型热电堆600
14.2 红外传感器基本理论600
14.2.1 红外光600
14.2.2 红外光检测的基本定律601
14.2.3 红外传感器系统的构成602
14.2.4 红外传感器的光学系统603
14.3 红外探测器604
14.3.1 红外探测器的特性参数605
14.3.2 热敏红外探测器606
14.3.3 光电红外探测器611
14.4 红外传感器的应用615
14.4.1 在测温系统中的应用615
14.4.2 在报警系统中的应用617
14.4.3 在其他方面的应用619
第15章 颜色传感器
15.1 国内外颜色传感器展示621
15.1.1 色调传感器621
15.1.2 Ｅ3ＳＧＳ／ＶＳ型颜色传感器622
15.2 颜色传感器的基本理论625
15.2.1 色敏传感系统与色度学基础625
15.2.2 色彩的测定629
15.2.3 光电型色彩计629
15.3 半导体色敏传感器631
15.3.1 双色硅色敏传感器631
15.3.2 无定形硅色敏传感器634

参考文献638

中 册
第16章 激光传感器
16.1 激光传感器的基本理论643
16.1.1 激光的本质643
16.1.2 激光的形成644
16.1.3 激光的特性和激光的频率稳定646
16.1.4 激光器648
16.1.5 激光的应用653
16.2 激光传感器656
16.2.1 激光干涉传感器656
16.2.2 激光衍射传感器660
16.2.3 激光扫描传感器663
16.2.4 激光流速传感器665
第17章 码盘式传感器
17.1 国内外编码器展示668
17.1.1 国外编码器展示668
17.1.2 国产编码器系列697
17.2 编码器的基本理论717
17.2.1 码制与码盘717
17.2.2 二进制码与循环码（格雷码）的转换719
17.2.3 编码器脉冲当量变换720
17.3 编码器的基本类型721
17.3.1 角度数字编码器721
17.3.2 直线位移编码器728
17.3.3 双盘编码器730
17.3.4 编码器应用举例732
第18章 压电式传感器
18.1 国内外压电式传感器展示734
18.1.1 压电加速度传感器系列734
18.1.2 压电式压力传感器系列748

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传感器技术大全（上册）

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“传感器”在新韦式大词典中定义为：“从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。[1]

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在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

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在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。