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| 內容簡介： |
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传感器技术是面向机械设计制造及其自动化、智能制造工程、机器人工程等专业开设的一门专业课，需要学习传感检测技术的基础知识、传感器原理及应用、信号的转换与调理，掌握常见传感器的工作原理、传感器的选型与使用、常见的测量方法与测试系统，为后续专业课程的学习及将来智能制造系统的设计打好基础。本书的主要内容包括：绪论、传感器的基本特性、位置与位移传感器、机械参数传感器、流体传感器、温度传感器、湿度传感器、化学与生物传感器、先进传感器制造技术、执行器的技术理论基础、常见的执行器、自动控制系统中的传感器与执行器等。本书适合作为高等院校的智能制造工程、机械设计制造及其自动化、机器人工程等基础专业的本科教材，以及研究生阶段学习微系统设计与制造的参考书，还可作为教师及工程技术人员的参考书。
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| 關於作者： |
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王力，教授、研究生导师，主要研究方向为微机电工程和智能制造领域的微弱力电信号探测技术。他主持多项国家级科研项目，曾获泰山学者青年专家、MARSS国际会议最佳应用论文奖等荣誉，并担任多个国际期刊审稿人。
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| 目錄：
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目 录
第1章 绪论1
1.1 传感器的定义及其应用2
1.1.1 传感器的定义2
1.1.2 传感器的分类2
1.1.3 传感器与传感系统3
1.1.4 传感器的应用4
1.2 执行器的定义及其应用4
1.2.1 执行器的定义4
1.2.2 执行器的类型、特点及选择4
1.2.3 传感器与执行器的联系5
1.3 传感器基础知识6
1.3.1 传感器的基本特性6
1.3.2 改善传感器性能的技术途径6
1.3.3 传感器技术的发展趋势7
思考题8
第2章 传感器的基本特性9
2.1 传感器的静态特性9
2.1.1 量程9
2.1.2 线性度10
2.1.3 迟滞12
2.1.4 重复性误差12
2.1.5 精度13
2.1.6 灵敏度14
2.1.7 漂移15
2.1.8 饱和度与死区15
2.2 传感器的动态特性16
2.2.1 传感器的数学模型16
2.2.2 传感器的动态特性分析16
2.2.3 传递函数20
2.2.4 频率响应函数21
2.2.5 传感器的瞬态响应21
2.2.6 传感器元件的动态模型22
2.2.7 平均失效时间24
2.2.8 不确定度24
2.2.9 环境因素26
2.3 传感器的标定与校准26
2.3.1 校准误差27
2.3.2 极限测试27
2.3.3 加速寿命测试28
2.3.4 改善传感器性能的技术措施29
思考题30
第3章 位置与位移传感器32
3.1 电位式位置与位移传感器32
3.2 压阻式位置与位移传感器34
3.3 电感式位置与位移传感器35
3.4 电容式位置与位移传感器37
3.4.1 变极距型38
3.4.2 变面积型39
3.4.3 变介质型41
3.4.4 多电容传感器42
3.5 光学位置与位移传感器43
3.5.1 偏振光接近传感器43
3.5.2 棱镜式和反射式传感器44
3.5.3 法布里-珀罗传感器45
3.5.4 光纤布拉格光栅传感器45
3.5.5 光栅传感器46
3.5.6 光栅光电调制器48
3.6 超声波位置与位移传感器49
3.6.1 超声波传感器的工作原理50
3.6.2 超声波传感器的测量方法52
3.7 激光位置与位移传感器52
3.7.1 三角测量法52
3.7.2 便携式二维激光位移传感器53
3.7.3 激光反射式位移传感器53
3.8 磁性增量位置传感器54
3.8.1 磁栅式传感器54
3.8.2 磁致伸缩位移传感器56
3.9 厚度和液位传感器60
3.9.1 膜厚传感器60
3.9.2 低温液位传感器61
3.10 角度测量62
3.10.1 激光干涉法测角原理62
3.10.2 激光自准直法测角原理62
3.10.3 光学内反射法测角原理63
3.10.4 光电码盘测角原理63
思考题65
第4章 机械参数传感器66
4.1 力传感器66
4.1.1 简介67
4.1.2 弹性敏感元件68
4.1.3 电阻式压力传感器68
4.1.4 压阻式压力传感器71
4.1.5 压电式压力传感器73
4.1.6 电容式压力传感器77
4.2 扭矩传感器78
4.2.1 按信号/能源的传递方式分类79
4.2.2 按检测方法分类81
4.3 转速传感器82
4.3.1 常用的转速测量方法83
4.3.2 转速传感器的分类83
思考题89
第5章 流体传感器90
5.1 流体压力传感器90
5.1.1 流体压力的概念及单位90
5.1.2 汞压力传感器91
5.1.3 波纹管、薄膜和薄板92
5.1.4 真空传感器93
5.2 流速传感器94
5.2.1 压电式风速传感器94
5.2.2 热传输流速传感器95
5.3 流量传感器100
5.3.1 流量的测量方法101
5.3.2 差压式流量计101
5.3.3 速度式流量计104
5.3.4 容积式流量计105
5.3.5 流体振动式流量计106
5.3.6 电磁流量计107
5.3.7 超声流量计108
5.3.8 科里奥利质量流量计110
5.3.9 阻力式流量计111
5.4 密度传感器112
5.4.1 电容式液体密度传感器112
5.4.2 射线式液体密度传感器113
5.4.3 超声波式液体密度传感器113
5.4.4 谐振式液体密度传感器113
5.5 黏度传感器114
5.5.1 毛细管黏度计114
5.5.2 落球黏度计115
5.5.3 旋转黏度计115
5.5.4 振动黏度计115
思考题116
第6章 温度传感器117
6.1 基本概念117
6.1.1 温度117
6.1.2 温度传感器的类型118
6.1.3 静态热交换119
6.1.4 动态传热120
6.1.5 温度传感器的结构122
6.1.6 温度传感器响应信号的处理123
6.2 热敏电阻124
6.2.1 NTC热敏电阻的自热效应125
6.2.2 PTC热敏电阻127
6.3 热电式传感器129
6.3.1 热电定律130
6.3.2 热电偶电路132
6.3.3 热电偶组件133
6.4 光学温度传感器134
6.4.1 荧光传感器134
6.4.2 干涉型传感器135
6.4.3 热致变色传感器136
6.4.4 光纤温度传感器136
思考题137
第7章 湿度传感器138
7.1 湿度传感器的概念138
7.1.1 湿度138
7.1.2 湿度传感器140
7.2 水分子亲和力型湿度传感器142
7.2.1 电容式湿度传感器142
7.2.2 电解式湿度传感器144
7.2.3 半导体及陶瓷湿度传感器145
7.2.4 高分子聚合物湿度传感器147
7.3 非水分子亲和力型湿度传感器148
7.3.1 电阻式湿度传感器148
7.3.2 热传导式湿度传感器149
7.3.3 红外吸收式湿度传感器149
7.3.4 冷凝镜光学湿度计150
7.3.5 光学相对湿度传感器151
7.3.6 振荡式湿度计151
7.3.7 湿度电压变送器152
7.4 湿度传感器的应用152
7.4.1 土壤湿度测量153
7.4.2 自动除湿器154
7.4.3 房间湿度控制器155
7.4.4 结露传感器155
思考题156
第8章 化学与生物传感器157
8.1 化学传感器157
8.1.1 化学传感器的基本概念157
8.1.2 化学传感器的分类159
8.2 生物传感器172
8.2.1 生物传感器的基本概念173
8.2.2 生物传感器的分类174
8.3 化学与生物传感器的发展方向177
8.3.1 化学量微传感器178
8.3.2 多传感器阵列180
思考题182
第9章 先进传感器制造技术183
9.1 MEMS183
9.2 MEMS的特点184
9.3 MEMS工艺185
9.3.1 MEMS的材料选择与工艺参数控制185
9.3.2 MEMS制造工艺185
9.3.3 MEMS封装技术189
9.4 MEMS阵列式传感器的制造技术194
9.5 MEMS传感器的应用197
9.5.1 MEMS传感器在汽车上的应用197
9.5.2 MEMS传感器在医学领域的应用197
9.5.3 MEMS传感器在消费电子领域的应用198
思考题199
第10章 执行器的技术理论基础200
10.1 概述200
10.1.1 执行器的定义200
10.1.2 执行器的功能200
10.1.3 执行器的分类201
10.2 驱动执行器的电力电子器件202
10.2.1 功率二极管202
10.2.2 双极型晶体管204
10.2.3 金属-氧化物-半导体场效应晶体管207
10.2.4 晶闸管208
10.3 常见执行器的驱动电路209
思考题210
第11章 常见的执行器211
11.1 电动执行器211
11.1.1 电磁学理论基础211
11.1.2 电动执行器概述214
11.1.3 开关类电动执行器215
11.1.4 电动机执行器217
11.2 液压执行器226
11.2.1 液压传动简介226
11.2.2 液压缸的分类及其结构特点226
11.2.3 液压马达230
11.3 气动执行器231
11.3.1 气动执行器概述231
11.3.2 气动执行机构的结构232
思考题234
第12章 自动控制系统中的传感器与执行器236
12.1 概述236
12.1.1 自动控制系统的架构设计236
12.1.2 控制系统的性能指标239
12.2 自动控制系统中的传感器240
12.2.1 传感系统的发展趋势240
12.2.2 现场总线技术241
12.2.3 分布式测量系统241
12.2.4 物联网传感系统242
12.3 自动控制系统中的执行器245
12.3.1 开环执行器246
12.3.2 闭环执行器247
12.4 电动自行车的自动控制系统案例248
12.4.1 传感器方案248
12.4.2 执行器方案249
12.4.3 系统架构250
思考题251
参考文献252
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