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內容簡介

本書以現代傳感器原理及應用為背景，在詳細論述基本傳感器的原理、結構與應用的基礎上，論述瞭智能傳感器和網絡傳感器，介紹瞭一些新型傳感器和設計中的相關技術及其實現方法，反映瞭傳感、測試和控製技術的最新發展和重要應用。
全書內容共9章，其中第1～7章主要以測量對象種類為主綫，依次全麵、係統地論述瞭測量溫度、光、力、磁、氣體、濕度和聲波/超聲波等各類傳感器的原理、結構、性能指標及其應用電路的設計，第8章介紹瞭智能傳感器的工作原理、係統構成及智能化功能的實現方法等，第9章介紹瞭網絡傳感器的係統結構、網絡管理及應用實例。

作者簡介

王雪文，西北大學教授，國傢微納米學會會員，陝西電子學會會員。長期從事納米電子材料與器件研究工作和傳感器教學工作。主持和參與多項陝西省教育廳、科技廳項目。

目錄

目 錄

緒論 1
第1章 溫度傳感器 9
1．1 電阻型溫度傳感器 9
1．1．1 金屬熱電阻 9
1．1．2 熱敏電阻 11
1．1．3 半導體熱電阻 15
1．1．4 電阻式溫度傳感器的應用 18
1．2 熱電偶 22
1．2．1 熱電偶的基本原理 22
1．2．2 熱電偶的種類和結構 25
1．2．3 熱電偶的實用測量電路 28
1．3 PN結型溫度傳感器 29
1．3．1 單PN結溫度傳感器 29
1．3．2 集成溫度傳感器 31
1．3．3 溫敏閘流晶體管 34
1．3．4 結型溫度傳感器的應用 36
1．4 熱釋電器件 39
1．4．1 熱釋電效應及器件 39
1．4．2 雙元型熱釋電傳感器 40
1．4．3 熱釋電器件的應用 42
1．5 新型溫度傳感器及發展趨勢 42
1．5．1 輻射溫度傳感器 42
1．5．2 溫度傳感器的發展趨勢 44
習題與思考題 45
第2章 光敏傳感器 46
2．1 外光電效應及器件 46
2．1．1 外光電效應 46
2．1．2 光電發射二極管 47
2．1．3 光電倍增管 49
2．1．4 光電倍增管的應用 54
2．2 光電導效應器件 54
2．2．1 光電導效應 54
2．2．2 光敏電阻及其偏置電路 56
2．2．3 光敏電阻的應用 59
2．3 光生伏特效應器件 60
2．3．1 光生伏特效應 60
2．3．2 典型的光生伏特探測器 61
2．3．3 光生伏特效應器件的應用 70
2．4 固態圖像傳感器 75
2．4．1 電荷耦閤器件 75
2．4．2 CMOS固態圖像傳感器 82
2．4．3 圖像傳感器的應用 86
2．5 光縴傳感器 87
2．5．1 光縴傳感器的基本構成 87
2．5．2 光縴傳感器的原理 88
2．5．3 光縴傳感器 89
2．5．4 光縴光柵傳感器 91
2．6 新型光敏傳感器及發展動嚮 93
2．6．1 激光傳感器 93
2．6．2 高分子光傳感器 94
2．6．3 機器人光學陣列觸覺係統 95
2．6．4 光敏傳感器的發展動嚮 96
習題與思考題 96
第3章 力學量傳感器 98
3．1 應變計 98
3．1．1 金屬應變計 98
3．1．2 半導體應變計 102
3．1．3 應變計的測量電路 105
3．1．4 矽膜片上壓阻全橋的設計 108
3．1．5 矽杯式壓力傳感器 110
3．1．6 應變式傳感器的應用 112
3．2 壓電式傳感器 115
3．2．1 壓電效應 115
3．2．2 典型材料的壓電效應 116
3．2．3 壓電傳感器的相應電路 120
3．2．4 壓電式傳感器 123
3．3 電容式壓力傳感器 124
3．3．1 單電容壓力傳感器 124
3．3．2 差動式電容壓力傳感器 126
3．3．3 電容式集成壓力傳感器 127
3．3．4 電容式壓力傳感器的應用電路 129
3．4 電感式壓力傳感器 133
3．4．1 自感式壓力傳感器的工作原理 133
3．4．2 單電感壓力傳感器 134
3．4．3 差動式電感壓力傳感器 134
3．4．4 互感式壓力傳感器及其接口
電路 135
3．4．5 特點和應用 137
3．5 諧振式壓力傳感器 137
3．5．1 諧振式壓力傳感器的基本原理 137
3．5．2 測量接口電路 140
3．5．3 壓電諧振傳感器及其應用 140
3．6 新型力學量傳感器及其發展 141
3．6．1 壓電塗層傳感器 141
3．6．2 力敏Z元件 141
3．6．3 基於矽微機械諧振傳感器的穩
幅式真空計 143
3．6．4 機器人力學量傳感器 144
3．6．5 力敏傳感器的發展趨勢 144
習題與思考題 144
第4章 磁敏傳感器 146
4．1 霍爾器件 146
4．1．1 霍爾效應 147
4．1．2 霍爾元件 148
4．1．3 霍爾集成傳感器 154
4．1．4 霍爾器件的應用 156
4．2 半導體磁阻器件 159
4．2．1 磁阻效應 159
4．2．2 磁阻元件 162
4．2．3 磁敏電阻的應用 163
4．3 結型磁敏器件 164
4．3．1 磁敏二極管 164
4．3．2 磁敏三極管 167
4．3．3 結型磁敏元件的應用 170
4．4 鐵磁性磁敏元件 171
4．4．1 強磁性金屬薄膜磁阻傳感器 172
4．4．2 巨磁阻抗傳感器 174
4．5 電感式磁傳感器 177
4．5．1 電渦流磁傳感器 177
4．5．2 磁通門 181
4．6 新型磁敏傳感器及其發展趨勢 189
4．6．1 CMOS磁敏器件 189
4．6．2 電磁式流量傳感器 190
4．6．3 磁柵式傳感器 190
4．6．4 磁敏傳感器的發展前景 194
習題和思考題 194
第5章 氣敏傳感器 195
5．1 概述 195
5．2 半導體電阻式氣敏傳感器 196
5．2．1 錶麵電阻控製型氣敏傳感器 196
5．2．2 體電阻控製型氣敏傳感器 201
5．2．3 多層薄膜及復閤型氣敏傳感器 204
5．3 結型氣敏傳感器 205
5．3．1 氣敏二極管 205
5．3．2 MOSFET型氣敏元件 207
5．4 濃差電池式氣敏傳感器 208
5．4．1 O2傳感器 208
5．4．2 SO2和H2S傳感器 212
5．5 接觸燃燒式氣敏傳感器 212
5．5．1 氣敏元件結構及其工藝 212
5．5．2 檢測原理 213
5．5．3 氣敏元件的優點及特性 214
5．6 光學類氣敏傳感器 215
5．6．1 紅外吸收式氣敏傳感器 215
5．6．2 檢測中的乾擾因素及補償方法 218
5．6．3 光縴吸收式氣敏傳感器 221
5．7 氣敏傳感器的應用及其發展 225
5．7．1 氣敏傳感器的典型應用 225
5．7．2 新型氣敏傳感器 227
5．7．3 氣敏傳感器的發展趨勢 232
習題與思考題 232
第6章 濕敏傳感器 234
6．1 概述 234
6．2 濕敏電阻 235
6．2．1 無機電解質濕敏傳感器 235
6．2．2 高分子濕敏傳感器 236
6．2．3 其他電阻式濕敏傳感器 238
6．3 電容式濕敏傳感器 239
6．3．1 濕敏電容器結構 239
6．3．2 多孔陶瓷濕敏電容器 240
6．3．3 高分子濕敏電容器 242
6．4 光學濕敏傳感器 245
6．4．1 光敏薄膜式濕敏傳感器 245
6．4．2 光縴式濕敏傳感器 246
6．4．3 平麵光波導式濕敏傳感器 248
6．5 其他類型濕敏傳感器 248
6．5．1 MOS型濕敏傳感器 248
6．5．2 界限電流式高溫濕敏傳感器 248
6．5．3 射頻濕敏傳感器 250
6．6 濕敏傳感器的應用及發展 251
6．6．1 濕度/電壓與電容濕度/頻率轉換
電路 251
6．6．2 濕敏傳感器的實用電路 252
6．6．3 新型濕敏傳感器及其發展 254
習題與思考題 255
第7章 聲波傳感器 256
7．1 概述 256
7．1．1 聲波 256
7．1．2 聲波的物理性質 257
7．2 聲波傳感器的類型 259
7．2．1 電阻變換型聲波傳感器 260
7．2．2 靜電變換型聲波傳感器 260
7．2．3 電磁變換型聲波傳感器 263
7．2．4 光電變換型聲波傳感器 264
7．3 超聲波及其傳感器 265
7．3．1 超聲波 265
7．3．2 超聲波換能器 265
7．3．3 超聲波傳感器 266
7．3．4 常用超聲波傳感器應用電路 271
7．4 聲錶麵波傳感器 274
7．4．1 SAW傳感器的工作原理 275
7．4．2 實用的SAW傳感器 276
7．5 聲闆波及其傳感器 282
7．5．1 聲闆波 282
7．5．2 APM傳感器 283
7．5．3 APM傳感器的應用 283
7．6 次聲波及其傳感器 284
7．6．1 次聲波及其特性 284
7．6．2 次聲波傳感器 284
7．6．3 次聲波傳感器的應用 285
7．7 微波聲波及其延遲綫 286
7．7．1 微波聲波 286
7．7．2 微波聲波延遲綫 287
7．7．3 微波聲波延遲綫的應用 287
7．8 新型聲波傳感器及其發展 288
7．8．1 新型次聲波傳感器 288
7．8．2 聽覺傳感器 289
7．8．3 波傳感器的發展趨勢 289
習題與思考題 289
第8章 智能傳感器 291
8．1 概述 291
8．2 智能傳感器的原理 292
8．2．1 計算機型智能傳感器 292
8．2．2 材料型智能傳感器 294
8．2．3 結構型智能傳感器 294
8．2．4 集成智能傳感器 295
8．3 智能傳感器的數據處理技術 298
8．3．1 非綫性校正 298
8．3．2 自校準 302
8．3．3 自補償 305
8．3．4 自適應 305
8．3．5 自診斷 306
8．3．6 噪聲抑製與弱信號檢測 306
8．4 智能傳感器的接口技術 307
8．4．1 數據輸齣接口電路 307
8．4．2 智能傳感器的接口芯片 307
8．4．3 IEEE 1451智能傳感器的接口
標準 308
8．4．4 基於IEEE 1451標準的傳感器 310
8．5 智能傳感器應用實例 312
8．5．1 智能溫度傳感器 312
8．5．2 其他智能傳感器 314
8．6 智能傳感器新技術及其發展 317
8．6．1 多傳感器信息融閤技術 317
8．6．2 模糊傳感器 320
8．6．3 人工神經網絡 322
8．6．4 新型智能傳感器係統 324
8．6．5 智能傳感器的發展方嚮 325
習題與思考題 326
第9章 網絡傳感器 327
9．1 概述 327
9．1．1 網絡傳感器的概念與結構 327
9．1．2 網絡傳感器信息交換體係 329
9．1．3 網絡傳感器測控係統體係結構 329
9．2 網絡傳感器的通信協議 330
9．2．1 IEEE 802．15．4協議 330
9．2．2 藍牙協議 330
9．3 無綫傳感器網絡 336
9．3．1 WSN的特徵 337
9．3．2 WSN的體係結構 337
9．3．3 WSN的通信技術 338
9．3．4 WSN的網絡管理 343
9．3．5 WSN網絡優化處理技術 350
9．3．6 WSN的應用 356
9．3．7 網絡傳感器的展望 360
習題與思考題 360
參考文獻 361

前言/序言

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