前 言 随着大规模集成电路、电子技术及信息处理技术的飞速发展,以微型计算机为中心的微电子学也不断地向人类社会各个领域扩展、渗透,极大地改变着社会的科技水平、生产方式、人们的生活和社会结构。尤其是有关设备日渐实现自动化、系统化和智能化,要求能够迅速、准确、灵敏地获取有关信息并传递到电子设备或系统的器件,使得传感器显得特别重要。如果把计算机比作人的“大脑”,那么传感器则酷似人的“五官”(视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉),不过对传感器的要求要比人的五官高得多,它还要测量出人体无法或难以感知的量,诸如紫外光、红外光、电磁场、无味无嗅的气体及超高温、超高压、剧毒物、各种微弱信号等,并能放大、处理、传输、存储、显示或作必要的控制输出。 传感器的功能和作用是极其广泛的。在工业生产方面,它能实现生产合理化、自动化,提高质量、降低成本,增强产品的竞争能力;在家用电器和医疗卫生方面,它能丰富和改善人们的物质生活水平,协助诊断和预防各种疾病,提高人们的健康水平;在环保方面,它能监测、控制各种环境条件,改善人类赖以生存的自然环境。此外,在能源、自然资源、公安、保卫、交通运输等很多领域,它都能发挥重要作用。正因如此,传感器技术已受到世界各国的普遍重视。 在目前状态下,与快速发展的电子计算机技术相比,传感器技术的发展显得落后了,不论在性能上、品种上还是在规格、数量上均远不能满足需求,大有“大脑发达,五官迟钝”之势。近年来,由于功能陶瓷、高分子薄膜等敏感材料的开发,半导体及细微加工技术的发展,新型的先进传感器相继涌现,传感器理论及应用系统也有了较大的发展。 本书介绍了多种先进传感器的原理、性能及其电路的设计、制作方法。限于篇幅,主要只涉及传感器及其外部电路的硬件部分,并对传感原理、敏感元件及其应用进行了较多的介绍。详尽地论述了各种新型传感器在测量、探测、检测方面和传感遥控、遥测领域的具体应用技术。在具体叙述过程中,本书将力图讲清传感器的工作原理与基本特性,说明各种材料的宏观特性与微观结构的关系,工艺因素对材料结构及传感器电气性能的影响,对各类传感器的结构与制造技术也给予适当的介绍,同时还介绍了常用传感器测控电路和应用。内容深入浅出,通俗易懂,易做到学以致用。 本书内容涉及面广,各章均有一定的独立性,可以适应不同专业的广大读者的需要。本书最后给出了传感器技术在不同领域内的应用,希望能对广大读者在传感器技术的应用方面有所帮助。 参与本书编写的有刘亮副教授(第1章,第4章,第6章,第9章)、翟宇毅副教授(第3章,第5章,第8章,第10章)、朱方文副教授(第2章,第7章),全书由刘亮副教授统稿。 在本书的编写过程中参考了许多相关的文献与书籍。在此向这些文献与书籍的作者们表示谢意。此外,崔泽、谢姚、豆尚成、陈为华、唐海滨、马金明、邓寅喆、郑卫龙、成霞、吴海峰参与了资料收集和绘图等工作。 由于编者水平有限,书中的错误和缺点难免,欢迎广大读者指正。
本书围绕光机电一体化产品组成要素中紧密相连的传感器技术,从先进、新颖和实用的角度出发,详细介绍了多种先进传感器的原理、性能和设计、制作方法及其外部测量电路的设计方法。详尽地论述了各种新型传感器在测量、探测、检测方面和传感遥控遥测领域的具体应用技术。论述了常用传感器测控电路和传感遥控遥测电路的设计及应用。书中还以微电子技术和数字技术为重点,较详细地介绍了传感器的外部接口电路、信号转换和应用方法,深入浅出,通俗易懂,易做到学以致用。 本书可供工业自动化、嵌入式控制、机械电子、自动控制、过程控制、仪器仪表、计算机应用、测量等领域的技术人员使用,也可作为大专院校相关专业师生的教材和参考书。
目 录 第1章 绪论1 11 传感器的定义与组成1 111 传感器的定义1 112 传感器及传感器测量系统的组成2 12 传感器的分类2 13 传感器的选用5 14 传感器发展的趋势6 141 传感器在科技发展中的重要性6 142 先进传感器技术的发展趋势7 143 传感器发展过程中存在的问题9 第2章 各种基本接口电路10 21 A/D、D/A接口电路10 211 概述10 212 D/A转换10 213 A/D转换14 22 数字编码器和译码器19 221 数字编码器19 222 数字译码器22 23 遥控和遥测系统23 231 引言23 232 正弦载波信号的调制与解调25 24 外部放大电路29 241 放大器的基本概念29 242 放大器的主要技术指标30 243 三种组态三极管放大器性能比较31 244 多级放大器33 25 反馈控制电路34 251 反馈的分类36 252 反馈放大器的方框图表示和一般表达式37 253 负反馈对放大器性能的改善38 第3章 气敏传感器41 31 气敏传感器的基本原理41 311 工作原理41 312 导电机理42 313 半导体气敏传感器的结构43 32 集成化半导体气敏传感器44 321 Pd-MIS二极管气敏传感器44 322 Pd-MOSFET气敏传感器45 323 Pd-TiO2气敏传感器48 33 接触燃烧式气敏传感器48 34 超微粒气敏传感器49 35 Fe2O3系列气体传感器49 36 气敏传感器的应用50 第4章 多功能生物传感器54 41 生物反应的基本知识54 411 酶反应54 412 微生物反应56 413 免疫学反应57 414 生物学反应中的物理量变化58 415 生物反应敏感膜58 42 生物传感器的工作原理、特点和分类58 421 生物传感器的工作原理58 422 生物传感器的特点59 423 生物传感器的分类59 43 酶传感器60 44 微生物传感器61 441 呼吸机能型微生物传感器62 442 代谢机能型微生物传感器63 45 免疫传感器64 46 生物组织传感器64 47 半导体生物传感器65 471 酶光敏二极管65 472 酶FET65 48 生物传感器的应用66 481 生物传感器在各行各业中的应用66 482 一种集成化SOS/FET多功能生物传感器67 第5章 光学传感器71 51 光学传感器的特点与分类71 52 光纤传感器72 521 光纤传感器工作原理与分类73 522 光调制技术73 523 传感型光纤传感器78 524 传光型光纤传感器78 53 光电传感器81 531 光敏器件81 532 光电传感器的分类82 533 光电传感器83 54 图像传感器87 541 图像敏感器件87 542 线性固态图像传感器88 543 面型固态图像传感器90 55 光学传感器的应用91 第6章 硅微机电传感器93 61 概述93 611 硅微机电传感器的发展动态93 612 硅微机电传感器的特点94 62 力和压力传感器94 621 硅微力传感器94 622 硅微压力传感器98 623 触觉成像传感器100 63 硅微速度与加速度传感器101 631 角速度传感器102 632 加速度传感器105 633 角加速度传感器114 64 流体传感器117 641 热流体传感器117 642 表面摩擦力传感器119 643 “干流体”传感器121 644 “湿流体”传感器123 65 硅微型惯性器件的组合(MIMU) 124 651 硅微型惯性器件的组合形式126 652 激励与检测方法126 66 应用实例128 661 应用于汽车工程128 662 微机械惯性敏感装置的组合130 第7章 红外传感器133 71 基本知识133 711 红外线基本概念133 712 红外辐射源134 713 基本定义和定理135 72 红外检测137 721 红外光敏元件137 722 红外检测原理和主要方法137 73 红外检测仪器的主要组成138 74 常用红外探测器141 741 光电探测器142 742 热电探测器142 75 常用红外检测仪器143 751 红外测温仪143 752 红外热像仪145 76 红外线传感器应用电路146 761 红外检测在工业上的应用147 762 红外传感器的人体检测电路149 763 测距装置的信号处理电路150 764 水果糖度检测151 765 红外检测在军事上的应用151 第8章 声波传感器153 81 声波传感器的工作原理153 811 声波的接收原理153 812 测量传声器154 813 测量传声器的校准155 82 声表面波(SAW)传感器155 821 概述155 822 声表面波传感器理论基础156 823 测量各种物理量的理论分析157 824 各种SAW传感器161 83 水声波传感器166 84 超声波传感器169 841 超声波传感器的基本原理与结构169 842 基本结构170 843 超声波传感器的基本特性170 85 声波传感器的应用172 851 超声治疗172 852 声波在鱼群探测中的应用173 853 电子扫描声纳174 854 水底地形观察175 第9章 特种传感器176 91 柔性力传感器176 911 Stewart并联机构及特点176 912 柔性力/力矩传感器的组成及工作原理177 92 非晶态合金传感器178 921 敏感材料178 922 非晶态合金的敏感功能180 923 非晶态合金传感器的工作原理180 924 非晶态合金传感器184 93 液晶传感器187 931 液晶及其性质187 932 各种液晶传感器187 94 微波传感器188 941 微波传感器及其分类188 942 微波传感器应用189 95 射线式传感器192 951 核辐射的物理基础192 952 射线式传感器193 953 射线式传感器的应用195 96 离子传感器196 961 工作原理196 962 离子传感器198 963 集成离子传感器200 97 超导传感器201 98 智能传感器203 981 概述203 982 智能式传感器的构成及各部分功能203 第10章 传感器应用实例205 101 传感器在家用电器中的应用205 1011 传感器在家用电器中的发展205 1012 对家用电器传感器的要求206 1013 有待研制的传感器208 1014 传感器在家用电器中的应用实例209 102 传感器在机器人中的应用210 1021 触觉212 1022 滑动感觉214 103 传感器在航空、航天领域的应用215 1031 陀螺仪216 1032 加速度计和速度计217 1033 红外水平线传感器217 1034 阳光传感器218 1035 地磁传感器219 104 超小型传感器的应用220 1041 应用于战术武器的制导系统220 1042 应用于小型、微型和纳米卫星223 参考文献224
ISBN:7-5025-6962-6
语种:中文
开本:16
出版时间:2005-06-23
装帧:平装
页数:240