現(xiàn)代傳感器技術(shù)：面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（第2版）

第1章 緒論 （1）
1．1 傳感器的地位和作用 （1）
1．2 傳感器的相關(guān)概念 （2）
1．2．1 測量和測量系統(tǒng) （2）
1．2．2 傳感器的定義 （3）
1．2．3 傳感器的分類 （4）
1．3 傳感器的一般構(gòu)成 （7）
1．3．1 傳感器的基本組成 （7）
1．3．2 傳感器的信號調(diào)理與接口 （8）
1．4 傳感器技術(shù)的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢 （11）
1．4．1 傳感器技術(shù)的特點(diǎn) （11）
1．4．2 傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢 （12）
1．5 物聯(lián)網(wǎng)用傳感器的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢 （13）
1．5．1 物聯(lián)網(wǎng)用傳感器的需求及技術(shù)特點(diǎn) （13）
1．5．2 物聯(lián)網(wǎng)用傳感器的技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展趨勢 （14）
思考題與習(xí)題 （14）
第2章 傳感器的性能與評價(jià) （16）
2．1 傳感器的特性概述 （16）
2．1．1 機(jī)械特性 （16）
2．1．2 工作特性 （16）
2．2 傳感器的誤差 （17）
2．2．1 理想傳感器與實(shí)用中的局限性 （17）
2．2．2 誤差及其來源 （17）
2．3 傳感器的靜態(tài)特性 （19）
2．3．1 輸出與輸入的靜態(tài)函數(shù)關(guān)系 （19）
2．3．2 線性度 （20）
2．3．3 靈敏度與測量范圍 （21）
2．3．4 遲滯特性與重復(fù)性 （22）
2．3．5 分辨力與閾值 （23）
2．3．6 穩(wěn)定性 （24）
2．3．7 綜合誤差 （24）
2．4 傳感器的動態(tài)特性 （25）
2．4．1 動態(tài)特性分析方法 （25）
2．4．2 頻率響應(yīng)特性與動態(tài)品質(zhì)的關(guān)系 （26）
2．4．3 時(shí)域響應(yīng)特性與動態(tài)品質(zhì)的關(guān)系 （28）
2．5 傳感器的標(biāo)定 （30）
2．6 傳感器的合理選用 （32）
思考題與習(xí)題 （34）
第3章 電阻、電容和電感的傳感原理與測量方法 （36）
3．1 概述 （36）
3．2 電阻傳感器與電阻參數(shù)的測量 （37）
3．2．1 電阻傳感器原理與電阻測量問題 （37）
3．2．2 測量電阻時(shí)需要考慮的問題和方法 （37）
3．3 電容傳感器原理與電容參數(shù)的測量 （45）
3．3．1 電容傳感器原理 （45）
3．3．2 電容傳感器的構(gòu)成 （47）
3．3．3 電容參數(shù)的測量 （48）
3．4 電感傳感器原理與電感參數(shù)的測量 （57）
3．4．1 電感的傳感原理 （57）
3．4．2 電感參數(shù)的測量 （61）
思考題與習(xí)題 （64）
第4章 傳感器中常用的物理效應(yīng)與器件 （65）
4．1 概述 （65）
4．2 彈性效應(yīng)和彈性元件 （67）
4．2．1 彈性敏感元件的基本特性 （67）
4．2．2 彈性元件的材料性能及穩(wěn)定性處理 （72）
4．3 電阻應(yīng)變效應(yīng)和壓阻效應(yīng)及器件 （73）
4．3．1 電阻應(yīng)變原理和電阻應(yīng)變片 （73）
4．3．2 應(yīng)變片和應(yīng)變式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用 （75）
4．3．3 壓阻效應(yīng) （76）
4．4 壓電效應(yīng)與器件 （82）
4．4．1 壓電效應(yīng)與材料 （82）
4．4．2 壓電元件的等效電路和測量電路 （83）
4．4．3 壓電式傳感器的結(jié)構(gòu) （85）
4．5 光電效應(yīng)與傳感器件 （86）
4．5．1 光電效應(yīng) （86）
4．5．2 光電效應(yīng)主要器件及基本特性 （88）
4．5．3 集成光電檢測器件 （92）
4．5．4 光電傳感器的構(gòu)成與類型 （93）
4．5．5 紅外傳感原理與探測器特點(diǎn) （95）
4．6 光纖傳感原理與類型 （97）
4．6．1 光纖傳感原理 （97）
4．6．2 光纖傳感器的工作原理及組成 （101）
4．7 磁電效應(yīng)和磁敏器件 （103）
4．7．1 磁電效應(yīng)與器件結(jié)構(gòu) （103）
4．7．2 霍爾效應(yīng)與半導(dǎo)體器件 （104）
4．7．3 磁電阻效應(yīng)與元件 （108）
4．7．4 磁敏晶體管 （112）
4．7．5 磁敏器件的應(yīng)用 （114）
4．8 磁致伸縮效應(yīng)和壓磁效應(yīng) （115）
4．8．1 磁致伸縮效應(yīng) （115）
4．8．2 壓磁效應(yīng) （115）
4．9 熱阻效應(yīng)、熱電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng) （116）
4．9．1 熱阻效應(yīng)與熱敏器件 （116）
4．9．2 熱電效應(yīng)及器件 （117）
4．9．3 熱釋電效應(yīng)及器件 （118）
4．10 與聲波有關(guān)的效應(yīng)與器件 （120）
4．10．1 超聲波檢測的原理和超聲波換能器 （120）
4．10．2 聲表面波原理與器件 （122）
思考題與習(xí)題 （125）
第5章 機(jī)械量傳感器 （127）
5．1 線位移傳感器 （127）
5．1．1 磁阻式線位移傳感器 （128）
5．1．2 光纖小位移傳感器 （129）
5．1．3 光電式線位移傳感器 （132）
5．2 物位傳感器 （133）
5．2．1 超聲波物位傳感器 （133）
5．2．2 電容式物位傳感器 （134）
5．2．3 磁致伸縮物位傳感器 （135）
5．3 數(shù)字式位移傳感器 （136）
5．3．1 絕對編碼器式角位移傳感器 （136）
5．3．2 增量編碼器 （140）
5．3．3 光柵精密線位移傳感器 （142）
5．4 速度傳感器 （144）
5．4．1 光電式速度傳感器 （144）
5．4．2 磁電式速度傳感器 （146）
5．4．3 多普勒效應(yīng)測速 （147）
5．5 轉(zhuǎn)速傳感器 （149）
5．5．1 光電式轉(zhuǎn)速傳感器 （149）
5．5．2 磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器 （150）
5．5．3 霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器 （151）
5．6 加速度傳感器 （151）
5．6．1 壓電式加速度傳感器 （152）
5．6．2 電容式加速度傳感器 （154）
5．6．3 壓阻式加速度傳感器 （154）
5．7 力傳感器 （155）
5．7．1 應(yīng)變式力與稱重傳感器 （155）
5．7．2 壓電式力傳感器 （159）
5．7．3 膜片壓力傳感器 （160）
5．7．4 壓電式壓力傳感器 （163）
5．7．5 光纖壓力傳感器 （165）
5．7．6 扭矩傳感器 （167）
5．7．6 光柵扭矩傳感器 （168）
5．7．7 磁彈性扭矩傳感器 （169）
5．8 流量傳感器 （171）
5．8．1 差壓式流量傳感器 （172）
5．8．2 渦輪式流量傳感器 （173）
5．8．3 電磁式流量傳感器 （174）
5．8．4 漩渦式流量傳感器 （175）
5．8．5 超聲波流量傳感器 （176）
思考題與習(xí)題 （177）
第6章 熱學(xué)量傳感器 （179）
6．1 概述 （179）
6．1．1 溫度測量的特點(diǎn) （179）
6．1．2 測溫方法與傳感器的分類 （180）
6．2 金屬熱電阻溫度傳感器及測溫電橋 （180）
6．3 半導(dǎo)體溫度傳感器 （183）
6．3．1 熱敏電阻 （183）
6．3．2 PN結(jié)溫度傳感器 （184）
6．3．3 正比于熱力學(xué)溫度核心電路 （185）
6．4 熱電偶 （189）
6．4．1 熱電偶的構(gòu)成要求與類型 （189）
6．4．2 熱電偶測溫所需的工作條件 （190）
6．5 光纖溫度傳感器 （194）
6．5．1 半導(dǎo)體譜帶吸收式光纖溫度傳感器 （194）
6．5．2 折射式光纖溫度傳感器 （195）
思考題與習(xí)題 （197）
第7章 其他物理量傳感器 （199）
7．1 光學(xué)量傳感器 （199）
7．1．1 照度傳感器 （199）
7．1．2 亮度傳感器 （199）
7．1．3 紅外和紫外光傳感器 （200）
7．2 視覺傳感器件 （202）
7．2．1 CCD圖像傳感器件 （202）
7．2．2 COMS圖像傳感器件 （209）
7．3 電流和電壓傳感器 （214）
7．3．1 霍爾電流傳感器 （214）
7．3．2 磁平衡式霍爾電壓傳感器 （215）
7．3．3 光纖電壓傳感器 （217）
7．3．4 光纖電流傳感器 （219）
思考題與習(xí)題 （220）
第8章 化學(xué)傳感器 （221）
8．1 化學(xué)傳感器概述 （221）
8．2 氣體傳感器 （222）
8．2．1 氣體傳感器概況 （222）
8．2．2 半導(dǎo)體式氣體傳感器 （224）
8．2．3 電化學(xué)式氣體傳感器 （226）
8．2．4 熱化學(xué)氣體傳感器 （228）
8．2．5 其他氣體傳感器 （229）
8．3 濕度傳感器 （230）
8．3．1 概述 （230）
8．3．2 半導(dǎo)體濕敏電阻元件 （231）
8．3．3 電容式濕敏元件 （235）
8．3．4 露點(diǎn)式濕度傳感器 （235）
8．4 離子傳感器 （236）
8．4．1 離子選擇電極離子傳感器 （236）
8．4．2 場效應(yīng)管離子傳感器 （238）
思考題與習(xí)題 （239）
第9章 集成傳感器和微傳感器 （241）
9．1 傳感器的集成化 （241）
9．1．1 傳感器集成化概述 （241）
9．1．2 典型集成傳感器 （243）
9．1．3 集成磁阻傳感器 （246）
9．2 機(jī)械量微傳感器 （250）
9．2．1 微機(jī)械加工技術(shù)與機(jī)械量微傳感器概述 （250）
9．2．2 典型微機(jī)械壓力傳感器 （251）
9．2．3 加速度微傳感器 （255）
9．2．4 微機(jī)械陀螺 （263）
9．2．5 微型磁通門磁強(qiáng)計(jì) （265）
9．3 熱和紅外輻射量微傳感器 （267）
9．3．1 聲表面波溫度傳感器 （267）
9．3．2 紅外熱敏微傳感器 （269）
9．3．3 基于MEMS技術(shù)的氣體微傳感器 （270）
思考題與習(xí)題 （274）
第10章 智能傳感器技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化及接口標(biāo)準(zhǔn) （276）
10．1 智能傳感器概述 （276）
10．1．1 智能傳感器的定義與結(jié)構(gòu) （276）
10．1．2 智能傳感器的功能與性能特點(diǎn) （277）
10．1．3 傳感器智能化的途徑 （278）
10．2 基本傳感器的選用原則 （278）
10．3 智能化的主要實(shí)現(xiàn)方法和技術(shù) （279）
10．3．1 非線性自校正 （280）
10．3．2 溫度誤差補(bǔ)償 （282）
10．3．3 自校準(zhǔn)和自適應(yīng)增益及量程調(diào)整 （286）
10．4 網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器及接口標(biāo)準(zhǔn) （289）
10．4．1 網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器 （289）
10．4．2 智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)―IEEE 1451 （292）
思考題與習(xí)題 （300）
第11章 低功耗的傳感器電路設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)獲取及處理方法 （301）
11．1 信號調(diào)理電路及低功耗設(shè)計(jì)原則 （301）
11．1．1 信號調(diào)理及低功耗的意義 （301）
11．1．2 常用信號調(diào)理電路功能類型 （303）
11．1．3 調(diào)理電路低功耗設(shè)計(jì)原則 （304）
11．2 典型信號調(diào)理集成器件及應(yīng)用 （306）
11．2．1 專用集成調(diào)理器件 （307）
11．2．2 多功能集成調(diào)理器件 （311）
11．3 低功耗電源管理技術(shù) （325）
11．3．1 動態(tài)電源管理設(shè)計(jì) （327）
11．3．2 電源調(diào)整和按負(fù)載多方式分時(shí)供電 （329）
11．4 低功耗的數(shù)據(jù)獲取方式―準(zhǔn)數(shù)字傳感器的數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換與測量 （332）
11．4．1 頻率式傳感器的常見實(shí)現(xiàn)技術(shù) （333）
11．4．2 準(zhǔn)數(shù)字傳感器的參數(shù)轉(zhuǎn)換 （336）
11．4．3 時(shí)間調(diào)制信號的測量法 （337）
11．5 面向資源有限傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)壓縮方法 （343）
11．5．1 適應(yīng)低端平臺的數(shù)字濾波技術(shù)―中值濾波 （344）
11．5．2 適應(yīng)低端硬件平臺的數(shù)據(jù)壓縮方法 （346）
思考題與習(xí)題 （348）
第12章 物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用中的傳感器和典型節(jié)點(diǎn)方案 （350）
12．1 物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用中的傳感器及其應(yīng)用概況 （350）
12．1．1 智能家居中的傳感器 （350）
12．1．2 環(huán)境監(jiān)測中的傳感器 （359）
12．1．3 健康監(jiān)護(hù)中的人體生理量傳感器 （366）
12．2 傳感器節(jié)點(diǎn)典型解決方案舉例 （371）
12．2．1 一種可持續(xù)監(jiān)測振動的低功耗無線傳感器節(jié)點(diǎn)方案 （371）
12．2．2 一種灌區(qū)監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方案 （379）
12．2．3 一種穿戴式健康監(jiān)護(hù)傳感器節(jié)點(diǎn)方案 （385）
思考題與習(xí)題 （399）
參考文獻(xiàn) （401）