傳感器原理與應(yīng)用

內(nèi)容概要

《普通高等教育"十二五"規(guī)劃教材:傳感器原理與應(yīng)用》內(nèi)容共有12章，簡(jiǎn)明扼要地介紹了主要的傳感器基本結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用，突出了傳感器的新知識(shí)的工程應(yīng)用，培養(yǎng)讀者的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，知識(shí)覆蓋面廣，符合教育部《關(guān)于“十二五”普通高等教育本科教材建設(shè)的若干意見》的精神和“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的要求。

書籍目錄

第1章傳感器的基本概念與物理定律 1.1傳感器的概念 1.2傳感器的基本定律 1.3傳感器的構(gòu)成法 1.4傳感器的分類及要求 1.5傳感器的地位和作用 1.6傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 習(xí)題與思考題 第2章傳感器技術(shù)基礎(chǔ) 2.1傳感器的一般數(shù)學(xué)模型 2.2傳感器的特性與指標(biāo) 2.3改善傳感器性能的技術(shù)途徑 2.4傳感器的合理選用 2.5傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn) 習(xí)題與思考題 第3章應(yīng)變式傳感器 3.1電阻應(yīng)變片的原理 3.2金屬應(yīng)變片的主要特性 3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路 3.4應(yīng)變式傳感器測(cè)量電路 3.5應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 習(xí)題與思考題 第4章電容式傳感器 4.1基本工作原理與分類 4.2測(cè)量電路 4.3電容式傳感器的應(yīng)用 習(xí)題與思考題 第5章電感式傳感器 5.1自感式電感傳感器 5.2互感式電感傳感器 5.3電渦流式傳感器 習(xí)題與思考題 第6章壓電式傳感器 6.1壓電效應(yīng)及材料 6.2壓電方程及壓電常數(shù) 6.3等效電路及測(cè)量電路 6.4壓電式傳感器及其應(yīng)用 習(xí)題與思考題 第7章熱電式傳感器 7.1各類熱電阻傳感器 7.2熱電偶傳感器 7.3熱電式傳感器的應(yīng)用 習(xí)題與思考題 第8章磁電式傳感器 8.1磁電感應(yīng)式傳感器（電動(dòng)式） 8.2霍爾式傳感器 8.3磁敏電阻傳感器 習(xí)題與思考題 第9章光電式傳感器 9.1概述 9.2光源 9.3常用光電器件 9.4光敏器件 9.5光電式傳感器 9.6太陽(yáng)能電池 習(xí)題與思考題 第10章光纖傳感器 10.1光纖傳光原理及其特性 10.2光纖傳感器的類型 10.3光強(qiáng)度調(diào)制光纖傳感器 10.4光相位凋制光纖傳感器 10.5光頻率調(diào)制光纖傳感器 習(xí)題與思考題 第11章檢測(cè)電路 11.1電壓和電流放大電路 11.2電橋及其放大電路 11.3高輸入阻抗放大器 11.4低噪聲放大電路 習(xí)題與思考題 第12章汽車傳感器 12.1汽車傳感器概述 12.2汽車溫度傳感器 12.3汽車壓力傳感器 12.4汽車其他傳感器簡(jiǎn)介 習(xí)題與思考題 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   按照同樣的道理，如果將相同條件下的測(cè)量重復(fù)n次或進(jìn)行n次采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)平均處理，隨機(jī)誤差也將減小√n倍。因此，凡被測(cè)對(duì)象允許進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量（或采樣），都可采用上述方法減小隨機(jī)誤差。如果被測(cè)信號(hào)是已知周期的規(guī)則信號(hào)，則可以利用同步疊加平均法，即在時(shí)間軸上按信號(hào)的周期分段，并按相同的起始點(diǎn)進(jìn)行n次疊加。同樣由于被測(cè)信號(hào)被放大n倍，干擾信號(hào)只放大了√n倍，使信噪比得到提高，抑制了干擾。 例如，有一種圓光柵測(cè)角系統(tǒng)，采用圓周均布的5個(gè)光柵讀數(shù)頭讀數(shù)，消除了5次和5次倍頻的諧波以外的所有誤差，測(cè)角精度達(dá)到0.2n。有人進(jìn)一步采用所謂“全平均接收技術(shù)”，將整個(gè)圓周的光柵信號(hào)全部接收進(jìn)來(lái)，使誤差進(jìn)一步減小，測(cè)角精度進(jìn)一步提高。 上述誤差平均效應(yīng)與數(shù)據(jù)平均處理的原理不僅在設(shè)計(jì)傳感器時(shí)可以采納，就是在應(yīng)用傳感器時(shí)也可效仿，不過(guò)這時(shí)應(yīng)將整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)視作對(duì)象。 2.3.4穩(wěn)定性處理 傳感器作為長(zhǎng)期測(cè)量或反復(fù)使用的元件，其穩(wěn)定性顯得特別重要，其重要性甚至勝過(guò)精度指標(biāo)。因?yàn)楹笳咧灰勒`差的規(guī)律就可以進(jìn)行補(bǔ)償或修正，前者則不然。 造成傳感器性能不穩(wěn)定的原因是：隨著時(shí)間的推移或環(huán)境條件的變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性能將發(fā)生變化。為了提高傳感器性能的穩(wěn)定性，應(yīng)該對(duì)材料、元器件或傳感器整體進(jìn)行必要的穩(wěn)定性處理。如結(jié)構(gòu)材料的時(shí)效處理、冰冷處理，永磁材料的時(shí)間老化、溫度老化、機(jī)械老化及交流穩(wěn)磁處理，電器元件的老化與篩選等。 在使用傳感器時(shí)，如果測(cè)量要求較高，必要時(shí)也應(yīng)對(duì)附加的調(diào)整元件、后接電路的關(guān)鍵元器件進(jìn)行老化處理。 2.3.5 屏蔽、隔離與干擾抑制 傳感器可以看成是一個(gè)復(fù)雜的輸入系統(tǒng)，x為被測(cè)量，y是輸出信u1，u2，…，ur是傳感器的內(nèi)部變量，是環(huán)境變量。若僅取y1與x1相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，則有 從上式可見，為了減小測(cè)量誤差，就應(yīng)設(shè)法削弱或消除內(nèi)部變量和環(huán)境變量的影響。其方法歸納起來(lái)有三：一是設(shè)計(jì)傳感器時(shí)采用合理的結(jié)構(gòu)、材料和參數(shù)，來(lái)避免或減小內(nèi)部變量的變化；二是減小傳感器對(duì)環(huán)境變量的靈敏度或降低環(huán)境變量對(duì)傳感器實(shí)際作用的功率；三是在后續(xù)信號(hào)處理環(huán)節(jié)中加以消除或抑制。 對(duì)于電磁干擾，可以采取屏蔽、隔離措施，也可以用濾波等方法抑制。但由于傳感器常常是感受非電量的器件，故還應(yīng)考慮與被測(cè)量有關(guān)的其他影響因素。如溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)、氣壓、聲壓、輻射，甚至氣流等。為此，常需采取相應(yīng)的隔離措施（如隔熱、密封、隔振、隔聲、防輻射等）；也可以采用積極的措施——控制環(huán)境變量來(lái)減小其影響。集成傳感器在芯片上加設(shè)加熱電路來(lái)減小溫漂和力平衡式液浮加速度計(jì)利用電阻絲加熱來(lái)維持液浮油的黏度為常值，從而使阻尼系數(shù)近似不變，都是積極控制環(huán)境變量的實(shí)例。當(dāng)然，在被測(cè)量變換為電量后對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行分離或抑制也是可供采用的方法。 2.3.6零示法、微差法與閉環(huán)技術(shù) 這些方法可供設(shè)計(jì)或應(yīng)用傳感器時(shí)，用以消除或削弱系統(tǒng)誤差。 零示法可消除指示儀表不準(zhǔn)而造成的誤差。采用這種方法時(shí)，被測(cè)量對(duì)指示儀表的作用與已知的標(biāo)準(zhǔn)量對(duì)它的作用相互平衡，使指示儀表示零，這時(shí)被測(cè)量就等于已知的標(biāo)準(zhǔn)量。機(jī)械天平是零示法的例子。零示法在傳感器技術(shù)中應(yīng)用的實(shí)例是平衡電橋。 微差法是在零示法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。由于零示法要求標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量完全相等，因而要求標(biāo)準(zhǔn)量連續(xù)可變，這往往不易做到。人們發(fā)現(xiàn)如果標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量的差別減小到一定程度，那么由于它們相互抵消的作用就能使指示儀表的誤差影響大大削弱，這就是微差法的原理。

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《普通高等教育"十二五"規(guī)劃教材:傳感器原理與應(yīng)用》可作為普通高等學(xué)校的教材或參考書也可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考用書，特別適合卓越工程師培養(yǎng)之用。

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