本書介紹工程中常用傳感器的原理、特性及測量電路，通過實際案例介紹各種傳感器的工程應用方法。全書共有9章，第1章介紹傳感器的基本概念、分類、測量誤差與數據處理方法以及傳感器的特性；第2～9章分別根據傳感器的工作原理分類，介紹電阻式、電容式、電感式、磁電式、壓電式、光電式、熱電式、聲波及輻射式傳感器的基本工作原理、測量電路以及應用。本書內容全面，注重科學性與繫統性，具有較高的應用性，采用二維碼技術實現知識點的擴展。

付華，遼寧工程大學教授。中國煤炭工業信息與自動化專業委員會委員，遼寧省儀器學科教學指導委員會委員。主持完成國家863項目、國家自然科學基金項目、教育部博士點基金、博士後基金、遼寧省科技攻關項目、遼寧省重大科技項目、省創新團隊項目、優秀人纔項目等40餘項，主持完遼寧省教改項目、省十一五、十二五教學科研項目多項。

目 錄
第1章 緒論 （1）
1．1 傳感器的物理基礎 （1）
1．2 傳感器的定義 （2）
1．3 傳感器的組成和分類 （3）
1．3．1 傳感器的組成 （3）
1．3．2 傳感器的分類 （3）
1．4 測量誤差與數據處理 （4）
1．4．1 測量誤差的概念 （4）
1．4．2 誤差的表示方法 （4）
1．4．3 誤差的分類 （6）
1．4．4 數據處理 （7）
1．4．5 不等精度直接測量的權與誤差 （9）
1．4．6 繫統誤差的判別與消除 （10）
1．4．7 粗大誤差的判別與壞值的舍棄 （11）
1．4．8 間接測量中的檢測數據的處理 （12）
1．5 傳感器的基本特性 （14）
1．5．1 傳感器的靜態特性 （14）
1．5．2 傳感器的動態特性 （16）
習題 （21）
第2章 電阻式傳感器 （22）
2．1 彈件 （22）
2．1．1 彈性敏感材料的彈性特性 （23）
2．1．2 彈件的材料及基本要求 （24）
2．2 電位式傳感器 （28）
2．2．1 電位式傳感器的原理 （28）
2．2．2 電位式傳感器的工程應用 （31）
2．3 電阻應變式傳感器 （33）
2．3．1 電阻應變式傳感器的原理 （33）
2．3．2 電阻應變式傳感器的工程應用 （40）
2．4 壓阻式傳感器 （43）
2．4．1 壓阻式傳感器的原理 （43）
2．4．2 壓阻式傳感器的工程應用 （45）
習題 （50）
第3章 電容式傳感器 （51）
3．1 變極距型電容式傳感器 （51）
3．1．1 變極距型電容式傳感器的原理 （52）
3．1．2 變極距型電容式傳感器的工程應用 （53）
3．2 變面積型電容式傳感器 （56）
3．2．1 變面積型電容式傳感器的原理 （56）
3．2．2 變面積型電容式傳感器的工程應用 （57）
3．3 變介質型電容式傳感器 （58）
3．3．1 變介質型電容式傳感器的原理 （58）
3．3．2 變介質型電容式傳感器的工程應用 （59）
3．4 電容式傳感器的靈敏度及非線性 （62）
3．5 電容式傳感器的等效電路 （64）
3．6 電容式傳感器的測量電路 （64）
3．6．1 調頻電路 （64）
3．6．2 運算放大器式電路 （65）
3．6．3 二極管雙T形交流電橋 （66）
3．6．4 脈衝寬度調制電路 （67）
習題 （68）
第4章 電感式傳感器 （70）
4．1 自感式傳感器 （70）
4．1．1 自感式傳感器的原理 （70）
4．1．2 自感式傳感器的工程應用 （77）
4．2 差動變壓器式傳感器 （82）
4．2．1 差動變壓器式傳感器的原理 （82）
4．2．2 差動變壓器式傳感器的工程應用 （89）
4．3 電渦流式傳感器 （90）
4．3．1 電渦流式傳感器的原理 （90）
4．3．2 電渦流式傳感器的工程應用 （95）
習題 （97）
第5章 磁電式傳感器 （99）
5．1 磁電感應式傳感器 （99）
5．1．1 磁電感應式傳感器的原理 （99）
5．1．2 磁電感應式傳感器的工程應用 （103）
5．2 霍爾式傳感器 （105）
5．2．1 霍爾式傳感器的原理 （106）
5．2．2 霍爾式傳感器的工程應用 （110）
習題 （114）
第6章 壓電式傳感器 （115）
6．1 壓電式傳感器的原理 （115）
6．1．1 壓電效應及壓電材料 （115）
6．1．2 壓電式傳感器的測量電路 （120）
6．2 壓電式傳感器的工程應用 （123）
習題 （126）
第7章 光電式傳感器 （127）
7．1 光電效應式傳感器 （127）
7．1．1 光電效應式傳感器的原理 （128）
7．1．2 光電效應式傳感器的工程應用 （128）
7．2 光纖傳感器 （136）
7．2．1 光纖傳感器的原理 （137）
7．2．2 光纖傳感器的工程應用 （139）
7．3 光電式編碼器 （143）
習題 （145）
第8章 熱電式傳感器 （146）
8．1 熱電偶傳感器 （146）
8．1．1 熱電偶傳感器的原理 （146）
8．1．2 熱電偶傳感器的工程應用 （153）
8．2 熱電阻傳感器 （154）
8．2．1 熱電阻傳感器的原理 （154）
8．2．2 熱電阻傳感器的工程應用 （158）
8．3 熱敏電阻傳感器 （159）
8．3．1 熱敏電阻傳感器的原理 （159）
8．3．2 熱敏電阻傳感器的工程應用 （161）
8．4 集成溫度傳感器 （163）
8．4．1 集成溫度傳感器的原理 （164）
8．4．2 集成溫度傳感器的工程應用 （165）
習題 （167）
第9章 聲/波式及輻射式傳感器 （168）
9．1 聲/波傳感器 （168）
9．1．1 超聲波傳感器 （168）
9．1．2 聲敏傳感器 （171）
9．1．3 次聲傳感器和水聲換能器 （175）
9．1．4 超聲波傳感器在檢測技術中的應用 （180）
9．2 微波傳感器 （185）
9．2．1 微波概述 （185）
9．2．2 微波傳感器的原理和組成 （186）
9．2．3 微波傳感器的工程應用 （187）
9．3 輻射式傳感器 （192）
9．3．1 紅外傳感器 （192）
9．3．2 紅外傳感器的工程應用 （194）
9．3．3 核輻射式傳感器 （199）
9．3．4 核輻射式傳感器的工程應用 （204）
習題 （207）
參考文獻 （209）

前 言

傳感器技術是信息技術（傳感與控制技術、通信技術、計算機技術）的三大支柱之一，是感知、獲取、處理與傳輸的關鍵，是實現現代化測量和自動控制的主要環節。本書兼顧科學性、繫統性及實用性，介紹了常用傳感器的原理、特性及應用方法。

全書共9章。第1章介紹了傳感器的物理基礎、定義、組成和分類，介紹了測量誤差與數據處理及傳感器的基本特性；第2章介紹了電位式傳感器、電阻應變式傳感器、壓阻式傳感器的原理，並對測量電路進行了介紹，最後給出典型的電阻式傳感器的應用；第3章推導了三種典型電容式傳感器的基本原理、基本特性及測量電路，最後介紹了電容式傳感器的典型應用；第4章介紹了電感式傳感器，包括自感式傳感器、差動變壓器式傳感器及電渦流式傳感器的基本原理，並介紹各自的應用方法；第5章介紹了磁電感應式傳感器和霍爾式傳感器的工作原理及應用；第6章首先介紹了壓電效應及壓電材料，然後詳細介紹了壓電式傳感器的原理、測量電路及應用方法；第7章在介紹光電效應的基礎上，闡述了光電式傳感器、光纖傳感器和光電式編碼器的原理及應用；第8章介紹了熱電式傳感器，包括熱電偶傳感器、熱電阻傳感器、熱敏電阻傳感器、集成溫度傳感器，並介紹了熱電式傳感器的測量電路及其應用；第9章對聲及聲波傳感器、微波傳感器、輻射式傳感器的物理性質、基本原理和應用方法進行了介紹。

本書注重與工程實踐的聯繫，每章均有相關工程應用案例及產品介紹，同時采用二維碼技術對相關知識點進行擴充，可以通過掃描二維碼，打開對知識點的更多輔助介紹，包括相關文字介紹、圖片展示或動畫演示。

本書1.1～1.3節由付華、閻馨執筆；1.4、1.5節由盧萬傑執筆；第2章由王丹丹執筆；第3～5章由王雨虹執筆；第6～9章由徐耀松執筆。全書的寫作思路由付華教授提出，由付華和徐耀松統稿。此外，李猛、任仁、陶艷風、代巍、湯月、司南楠、陳東、謝鴻、郭玉雯、於田、孟繁東、梁漪、曹坦坦、李海霞、劉雨竹等也參與了本書的編寫。在此，向對本書的編寫給予熱情幫助的同行們表示感謝。

由於作者水平有限，加上時間倉促，書中難免有錯誤和不妥之處，敬請讀者批評指正。

編 者

2016年5月