前 言
传感器技术是信息技术（传感与控制技术、通信技术、计算机技术）的三大支柱之一，是感知、获取、处理与传输的关键，是实现现代化测量和自动控制的主要环节。本书兼顾科学性、系统性及实用性，介绍了常用传感器的原理、特性及应用方法。
全书共9章。第1章介绍了传感器的物理基础、定义、组成和分类，介绍了测量误差与数据处理及传感器的基本特性；第2章介绍了电位式传感器、电阻应变式传感器、压阻式传感器的原理，并对测量电路进行了介绍，最后给出典型的电阻式传感器的应用；第3章推导了三种典型电容式传感器的基本原理、基本特性及测量电路，最后介绍了电容式传感器的典型应用；第4章介绍了电感式传感器，包括自感式传感器、差动变压器式传感器及电涡流式传感器的基本原理，并介绍各自的应用方法；第5章介绍了磁电感应式传感器和霍尔式传感器的工作原理及应用；第6章首先介绍了压电效应及压电材料，然后详细介绍了压电式传感器的原理、测量电路及应用方法；第7章在介绍光电效应的基础上，阐述了光电式传感器、光纤传感器和光电式编码器的原理及应用；第8章介绍了热电式传感器，包括热电偶传感器、热电阻传感器、热敏电阻传感器、集成温度传感器，并介绍了热电式传感器的测量电路及其应用；第9章对声及声波传感器、微波传感器、辐射式传感器的物理性质、基本原理和应用方法进行了介绍。
本书注重与工程实践的联系，每章均有相关工程应用案例及产品介绍，同时采用二维码技术对相关知识点进行扩充，可以通过扫描二维码，打开对知识点的更多辅助介绍，包括相关文字介绍、图片展示或动画演示。
本书1.1～1.3节由付华、阎馨执笔；1.4、1.5节由卢万杰执笔；第2章由王丹丹执笔；第3～5章由王雨虹执笔；第6～9章由徐耀松执笔。全书的写作思路由付华教授提出，由付华和徐耀松统稿。此外，李猛、任仁、陶艳风、代巍、汤月、司南楠、陈东、谢鸿、郭玉雯、于田、孟繁东、梁漪、曹坦坦、李海霞、刘雨竹等也参与了本书的编写。在此，向对本书的编写给予热情帮助的同行们表示感谢。
由于作者水平有限，加上时间仓促，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者批评指正。
编 者
2016年5月
目 录
第1章 绪论 （1）
1．1 传感器的物理基础 （1）
1．2 传感器的定义 （2）
1．3 传感器的组成和分类 （3）
1．3．1 传感器的组成 （3）
1．3．2 传感器的分类 （3）
1．4 测量误差与数据处理 （4）
1．4．1 测量误差的概念 （4）
1．4．2 误差的表示方法 （4）
1．4．3 误差的分类 （6）
1．4．4 数据处理 （7）
1．4．5 不等精度直接测量的权与误差 （9）
1．4．6 系统误差的判别与消除 （10）
1．4．7 粗大误差的判别与坏值的舍弃 （11）
1．4．8 间接测量中的检测数据的处理 （12）
1．5 传感器的基本特性 （14）
1．5．1 传感器的静态特性 （14）
1．5．2 传感器的动态特性 （16）
习题 （21）
第2章 电阻式传感器 （22）
2．1 弹性敏感元件 （22）
2．1．1 弹性敏感材料的弹性特性 （23）
2．1．2 弹性敏感元件的材料及基本要求 （24）
2．2 电位式传感器 （28）
2．2．1 电位式传感器的原理 （28）
2．2．2 电位式传感器的工程应用 （31）
2．3 电阻应变式传感器 （33）
2．3．1 电阻应变式传感器的原理 （33）
2．3．2 电阻应变式传感器的工程应用 （40）
2．4 压阻式传感器 （43）
2．4．1 压阻式传感器的原理 （43）
2．4．2 压阻式传感器的工程应用 （45）
习题 （50）
第3章 电容式传感器 （51）
3．1 变极距型电容式传感器 （51）
3．1．1 变极距型电容式传感器的原理 （52）
3．1．2 变极距型电容式传感器的工程应用 （53）
3．2 变面积型电容式传感器 （56）
3．2．1 变面积型电容式传感器的原理 （56）
3．2．2 变面积型电容式传感器的工程应用 （57）
3．3 变介质型电容式传感器 （58）
3．3．1 变介质型电容式传感器的原理 （58）
3．3．2 变介质型电容式传感器的工程应用 （59）
3．4 电容式传感器的灵敏度及非线性 （62）
3．5 电容式传感器的等效电路 （64）
3．6 电容式传感器的测量电路 （64）
3．6．1 调频电路 （64）
3．6．2 运算放大器式电路 （65）
3．6．3 二极管双T形交流电桥 （66）
3．6．4 脉冲宽度调制电路 （67）
习题 （68）
第4章 电感式传感器 （70）
4．1 自感式传感器 （70）
4．1．1 自感式传感器的原理 （70）
4．1．2 自感式传感器的工程应用 （77）
4．2 差动变压器式传感器 （82）
4．2．1 差动变压器式传感器的原理 （82）
4．2．2 差动变压器式传感器的工程应用 （89）
4．3 电涡流式传感器 （90）
4．3．1 电涡流式传感器的原理 （90）
4．3．2 电涡流式传感器的工程应用 （95）
习题 （97）
第5章 磁电式传感器 （99）
5．1 磁电感应式传感器 （99）
5．1．1 磁电感应式传感器的原理 （99）
5．1．2 磁电感应式传感器的工程应用 （103）
5．2 霍尔式传感器 （105）
5．2．1 霍尔式传感器的原理 （106）
5．2．2 霍尔式传感器的工程应用 （110）
习题 （114）
第6章 压电式传感器 （115）
6．1 压电式传感器的原理 （115）
6．1．1 压电效应及压电材料 （115）
6．1．2 压电式传感器的测量电路 （120）
6．2 压电式传感器的工程应用 （123）
习题 （126）
第7章 光电式传感器 （127）
7．1 光电效应式传感器 （127）
7．1．1 光电效应式传感器的原理 （128）
7．1．2 光电效应式传感器的工程应用 （128）
7．2 光纤传感器 （136）
7．2．1 光纤传感器的原理 （137）
7．2．2 光纤传感器的工程应用 （139）
7．3 光电式编码器 （143）
习题 （145）
第8章 热电式传感器 （146）
8．1 热电偶传感器 （146）
8．1．1 热电偶传感器的原理 （146）
8．1．2 热电偶传感器的工程应用 （153）
8．2 热电阻传感器 （154）
8．2．1 热电阻传感器的原理 （154）
8．2．2 热电阻传感器的工程应用 （158）
8．3 热敏电阻传感器 （159）
8．3．1 热敏电阻传感器的原理 （159）
8．3．2 热敏电阻传感器的工程应用 （161）
8．4 集成温度传感器 （163）
8．4．1 集成温度传感器的原理 （164）
8．4．2 集成温度传感器的工程应用 （165）
习题 （167）
第9章 声/波式及辐射式传感器 （168）
9．1 声/波传感器 （168）
9．1．1 超声波传感器 （168）
9．1．2 声敏传感器 （171）
9．1．3 次声传感器和水声换能器 （175）
9．1．4 超声波传感器在检测技术中的应用 （180）
9．2 微波传感器 （185）
9．2．1 微波概述 （185）
9．2．2 微波传感器的原理和组成 （186）
9．2．3 微波传感器的工程应用 （187）
9．3 辐射式传感器 （192）
9．3．1 红外传感器 （192）
9．3．2 红外传感器的工程应用 （194）
9．3．3 核辐射式传感器 （199）
9．3．4 核辐射式传感器的工程应用 （204）
习题 （207）
参考文献 （209）
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