传感器设计制造及测试技术

定　　价：59 元

丛书名：

• 作者：王力
• 出版时间：2025/1/1
• ISBN：9787121504020
• 出 版 社：电子工业出版社

适用读者:本书适用于大学本科及研究生阶段作教材使用。

• 中图法分类：TP212 
• 页码：262
• 版次：01
• 开本：16开
• 字数：471(单位：千字)

内容简介

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。

作者介绍

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。

目 录

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 MEMS 183
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