《传感器技术》系统介绍了有关传感器技术方面的基础知识。主要内容包括：传感器的基本概念及一般特性、电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电及红外辐射传感器、数字式传感器、气敏和湿敏传感器、量子传感技术基础、无线传感器网络及传感器的标定与校准等。各章均附有思考题与习题可供选用。
《传感器技术》可作为高等院校测控技术与仪器、自动化、电子信息工程、机械设计制造及其自动化、检测技术、电气工程及其自动化及光信息科学与技术等专业的教材，也可作为其他相近专业高年级本科生和硕士研究生的学习参考书。《传感器技术》还适合作为与上述领域相关专业的科研人员和工程技术人员的参考书。
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前言
若对现代科技三分天下，则信息技术有其一。在信息技术领域中，传感器扮演着极其重要的角色。这是因为传感器处在最前端，承担着信息获取的任务，而在信息获取、传输、控制及应用的链路中，信息基本上是以串行的方式进行传递的。随着传递环节的增加，有效信息的准确度会不断降低。可以想象，倘若前端信息不准，就势必会使传递到中游、下游的信息更加不可靠，也必然会给依赖于这些信息的产品或技术造成越来越大的损失。而解决这一问题的唯一途径就在于让传感器在前端所获得的信息更加准确。但无论采用何种信息转换手段，无用信息都会如影随形地存在于有用信息之中。也就是说，无论测量有多精确，都会存在误差和不确定度。即使到了量子尺度，依然存在测不准的现象。准绝不仅仅是要求传感器的灵敏度和分辨力高，还必须具有可靠的、尽可能短的溯源路径，以保证其量值具有极好的可控性，这一点非常重要。所以，我们的任务就是从被测对象中把有用信息提取出来，或者找到减少或消除无用信息的途径。与此同时，不断探索基于新的物理、化学或生物效应的传感机理也成为传感器研究人员的永恒任务。
除了准确度之外，成本也是制约传感器应用的重要因素，这成为评价传感器的另一重要指标。降低成本无疑是扩大应用范围的最佳途径。例如，激光雷达被称为自动驾驶汽车的眼睛，Velodyne公司于2018年初宣布，其最低端的16线激光雷达售价直接打对折降至3999美元，仅这个举措就有力地推动了自动驾驶汽车的普及。
此外，能否在各种环境（甚至恶劣环境）下正常工作也是评价传感器性能的重要指标。
因此，如果对传感器的性能进行简单评价就可以表达为：极、超、省、信、微、融、智、云。所谓极就是指能够对极端参数进行测量，超是指具备超分辨本领，省是指功耗低，信是指可靠耐用，微是指体积小，融是指多功能融合，智是指具有一定的计算和推理功能，云是指具有网络功能。由此可见，传感器首要的功能是对人类的感官进行极度延伸。
涉及重要商业或军事价值的高端传感器，历来都是国家间技术封锁和贸易战的对象，因此，对这类传感器就必须走自主研发的路径。中国制造2025的重要支撑技术之一就是广泛采用各种在线、原位测量用传感器。近年来，微传感器突然间火爆起来，主要原因是因为它已发展成为智能感知器件，这也得益于工业互联网及人工智能技术的发展。其产业化理论基础来自于硅谷经济学家杰弗里·摩尔在《跨越鸿沟》一书中所提出的所谓新摩尔定律。现在，就连最普通的手机中都装有图像、指纹识别及加速度等十几种传感器。在2014年的巴西世界杯上，29岁的高位截瘫患者朱利亚诺·平托借助于安装在3D打印头盔中的脑电波传感器和医用外骨骼，完成了该届世界杯的开球仪式。采用石墨烯材料的传感器具有极好的柔软性，可以和衣物完美融合，实时监测人体活动信息和生理信息。这样的事情正在我们的身边不断出现。可以预见，随着社会、科学和技术的不断发展，传感器在人类生活中发挥的作用会日益重要。
由于传感器在现代社会中扮演着不可或缺的角色，关于传感器技术的专著和教材已然是汗牛充栋。但由于篇幅、体例及侧重点等方面的原因，在实际教学过程中，一线教师却又经常苦于缺乏合适的教材。是以我们不揣浅陋，编写本书，以期有助于初学传感器技术的学子和社会人士，为促进我国传感器技术的进步贡献绵薄之力。
本书由中国计量大学郭天太任主编，李东升、薛生虎任副主编。本书各章的编写人员和分工为：李东升(第一章、第三章第五节、第十一章第一、二节)、郭天太（第二章、第三章第一～四节、第五章第一、二节、第七章第一~四节、第九章、第十一章第三节）、郭风雷（第四章、第七章第五节）、黄咏梅（第五章第三节、第六章、第十章）、薛生虎（第八章）、郑永军（第十二章）、方波（第十三章）。
中国计量大学计量测试工程学院对本书的编写工作给予了大力支持。我们的学生褚丹丹、张雪冰清、戚一搏等绘制了部分插图。在此表示衷心的感谢！
机械工业出版社的时静和尚晨编辑为本书的及早出版做了大量的工作，在此深表谢意！
受编者的水平和学识所限，本书难免存在缺点和不足之处，恳请广大读者批评指正。
目录
前言
第一章传感器的基本概念及一般
特性
第一节传感器的基本概念
一、对传感器的感性认识
二、传感器的作用与地位
三、传感器的定义
四、传感器的组成与分类
第二节传感器的静态特性
一、传感器的特性
二、传感器的静态特性表示
三、传感器的静态特性参数指标
第三节传感器的动态特性
一、研究传感器动态特性的方法
二、传感器的动态特性模型
三、传递函数
四、正弦输入与频率响应
五、阶跃输入与时间响应
第四节传感器的技术指标
思考题与习题
第二章电阻式传感器
第一节电位器式传感器
一、工作原理
二、线性电位器式传感器的基本特性
三、典型应用
第二节应变式传感器
一、工作原理
二、测量电路
三、温度效应及其补偿
四、典型应用
第三节压阻式传感器
一、工作原理
二、结构及特点
三、典型应用
思考题与习题
第三章电容式传感器
第一节工作原理与类型
一、工作原理
二、等效电路
三、结构类型
第二节电容式传感器的测量电路
一、电桥电路
二、调频电路
三、运算放大器式电路
四、二极管双T形交流电桥
五、差动脉冲调宽电路
第三节电容式传感器的主要性能、
特点和设计要点
一、主要性能
二、电容式传感器的特点
三、设计要点
第四节电容式传感器的应用
一、电容式压力传感器
二、电容式加速度传感器
三、差动式电容测厚传感器
四、电容式液位传感器
第五节计算电容式传感器
一、工作原理
二、计算电容原理基准
三、基于计算电容原理的液位传感器
四、基于计算电容原理的介电常数
传感器
思考题与习题
第四章电感式传感器
第一节自感式传感器
一、工作原理
二、电感计算及输出特性分析
三、测量电路
四、自感式传感器的应用
第二节互感式传感器
一、差动变压器的工作原理及特性
二、测量电路
三、差动变压器式传感器的应用
第三节电涡流式传感器
一、工作原理
二、类型与结构
三、测量电路
四、电涡流式传感器的应用
第四节压磁式传感器
一、压磁效应
二、工作原理
思考题与习题
第五章磁电式传感器
第一节磁电感应式传感器
一、工作原理
二、基本特性
三、测量电路
四、应用实例
第二节霍尔传感器
一、霍尔效应
二、霍尔元件的结构及特性
三、霍尔传感器的基本电路
四、霍尔传感器的误差及其补偿
五、霍尔传感器的应用
第三节磁敏传感器
一、磁敏电阻器
二、磁敏二极管和磁敏晶体管
思考题与习题
第六章压电式传感器
第一节压电效应与压电元件
一、压电效应
二、压电材料
三、压电方程
四、压电元件常用结构形式
第二节等效电路与测量电路
一、等效电路
二、测量电路
第三节压电式传感器的应用
一、压电式力传感器和压力
传感器
二、压电式加速度传感器
三、压电新材料传感器及其应用
第四节基于压电效应的声传感器
一、声学基础知识
二、超声波传感器
三、声表面波传感器
思考题与习题
第七章光电式传感器
第一节光电效应
一、外光电效应
二、内光电效应
第二节外光电效应器件
一、光电管
二、光电倍增管
三、外光电效应器件的应用
第三节内光电效应器件
一、光敏电阻
二、光电二极管和光电晶体管
三、光电池
四、位置敏感器件
五、内光电效应器件的应用
第四节图像传感器
一、电荷耦合器件（CCD）
二、CMOS图像传感器
第五节光纤传感器
一、光导纤维（光纤）
二、光纤传感器的工作原理
三、光纤传感器的应用
思考题与习题
第八章热电及红外辐射传感器
第一节温度的基本概念
一、温度
二、温标
三、热辐射
第二节热电偶传感器
一、热电效应
二、热电定律
三、热电偶的结构和种类
四、热电偶测量电路
第三节热电阻传感器
一、热电阻的结构
二、几种常用的热电阻
三、测量电路
第四节热敏电阻
一、热敏电阻的特性
二、热敏电阻的结构与使用
第五节红外辐射传感器
一、红外探测器
二、红外传感器的应用
思考题与习题
第九章数字式传感器
第一节容栅式传感器
一、结构和工作原理
二、信号处理方式
三、容栅式传感器的特点
第二节感应同步器
一、结构及种类
二、工作原理
三、信号处理方式
第三节磁栅式传感器
一、磁栅
二、磁头
三、信号处理方式
四、特点及误差因素
第四节光栅式传感器
一、计量光栅的种类和组成
二、莫尔条纹及其测量原理
三、光栅式传感器的类型
四、光栅式传感器的测量电路
第五节光电编码器
一、光电式绝对编码器
二、光电式增量编码器
思考题与习题
第十章气敏和湿敏传感器
第一节气敏传感器
一、概述
二、气敏半导体材料的导电机理
三、电阻型气敏器件
四、非电阻型气敏器件
五、气敏半导体器件应用时应注意的
问题
第二节湿敏传感器
一、湿度及其表示方法
二、湿敏传感器的特性参数
三、陶瓷湿敏传感器
四、电解质湿敏传感器
思考题与习题
第十一章量子传感技术基础
第一节量子传感技术的量子力学
基础
一、量子力学的起源
二、量子传感技术的计量学起源
三、量子传感技术的经典量子力学
基础
第二节时间频率基准的量子传感
技术
一、原子频标的基本原理
二、原子频标的物理基础
三、原子的态选择技术
四、传统型原子频标
五、新一代原子频标
第三节超导量子干涉器件（SQUID）
及其应用
一、超导现象与约瑟夫森效应
二、SQUID的工作原理
三、SQUID的结构
四、SQUID的应用
思考题与习题
第十二章无线传感器网络
第一节无线传感器网络概述
一、无线传感器网络的基本概念
二、无线传感器网络的特点
第二节无线传感器网络的结构
一、无线传感器网络的应用系统
架构
二、无线传感器网络的节点结构
第三节无线传感器网络的体系
结构
一、网络通信协议
二、网络管理平台
三、应用支撑平台
第四节无线传感器网络的应用
思考题与习题
第十三章传感器的标定与校准
第一节概述
第二节传感器的静态标定
一、静态标准条件
二、标定仪器准确度等级的确定
三、静态标定方法
第三节传感器的动态标定
一、标准仪器要求
二、动态标定方法
第四节传感器标定实例
一、S型拉压力传感器的静态标定
二、温度传感器的动态标定
第五节线位移传感器的校准
一、计量特性
二、校准条件
三、校准项目和校准方法
四、校准结果的表达
思考题与习题
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