第1章 传感器概述 1
1.1 传感器的基本概念 3
1.1.1 传感器的定义 3
1.1.2 传感器的组成 4
1.1.3 传感器的分类 5
1.1.4 传感器的发展历程 6
1.2 传感器的特性 6
1.2.1 传感器的静态特性 7
1.2.2 传感器的动态特性 12
1.3 传感器的技术指标及改善途径 15
1.3.1 传感器的技术指标 15
1.3.2 改善传感器性能的途径 16
1.4 微纳传感器及其加工技术 18
1.4.1 微纳传感器 19
1.4.2 微纳加工技术 20
本章小结 27
思考题和习题 28
第2章 电阻式传感器 29
2.1 概述 30
2.2 金属应变式传感器 31
2.2.1 金属应变式传感器的工作原理 31
2.2.2 金属应变片的结构与特性 32
2.2.3 金属应变片的电路设计 33
2.2.4 金属应变片的温度误差及补偿 35
2.2.5 金属应变式传感器的应用 39
2.3 半导体固态压阻式传感器 41
2.3.1 半导体固态压阻式传感器的工作原理 41
2.3.2 半导体固态压阻式传感器的结构与特性 42
2.3.3 半导体固态压阻式传感器的电路设计 44
2.3.4 半导体固态压阻式传感器的温度误差及补偿 45
2.3.5 半导体固态压阻式传感器的应用 46
2.4 微纳电阻式传感器 47
2.4.1 微纳电阻式传感器的基本结构与工艺 47
2.4.2 微纳电阻式传感器的应用 48
本章小结 50
思考题和习题 50
第3章 电感式传感器 51
3.1 概述 52
3.2 自感式传感器 53
3.2.1 自感式传感器的工作原理 53
3.2.2 自感式传感器的分类与特性 54
3.2.3 自感式传感器的电路设计 58
3.2.4 自感式传感器的误差因素 61
3.2.5 自感式传感器的应用 62
3.3 差动变压器式传感器 64
3.3.1 差动变压器式传感器的工作原理 64
3.3.2 差动变压器式传感器的电路设计 66
3.3.3 差动变压器式传感器的应用 67
3.4 电涡流式传感器 71
3.4.1 电涡流式传感器的工作原理 71
3.4.2 电涡流式传感器的结构与特性 72
3.4.3 电涡流式传感器的电路设计 76
3.4.4 电涡流式传感器的误差因素 78
3.4.5 电涡流式传感器的应用 79
3.5 微纳电感式传感器 80
本章小结 82
思考题和习题 82
第4章 电容式传感器 83
4.1 概述 84
4.2 变极距型电容式传感器 85
4.2.1 变极距型电容式传感器的结构与原理 85
4.2.2 变极距型电容式传感器的应用 88
4.3 变面积型电容式传感器 90
4.3.1 变面积型电容式传感器的结构与原理 90
4.3.2 变面积型电容式传感器的应用 92
4.4 变介质型电容式传感器 93
4.4.1 变介质型电容式传感器的结构与原理 93
4.4.2 变介质型电容式传感器的应用 95
4.5 电容式传感器的特性及电路设计 96
4.5.1 电容式传感器的特性 96
4.5.2 电容式传感器的电路设计 97
4.6 微纳电容式传感器 103
4.6.1 微纳电容式传感器的结构与工艺 103
4.6.2 微纳电容式传感器电路 107
4.6.3 微纳电容式传感器的应用 107
本章小结 109
思考题和习题 110
第5章 磁电式传感器 111
5.1 概述 112
5.2 磁电感应式传感器 113
5.2.1 磁电感应式传感器的工作原理 113
5.2.2 磁电感应式传感器的类型 113
5.2.3 磁电感应式传感器的特性 115
5.2.4 磁电感应式传感器的应用 116
5.3 霍尔式传感器 118
5.3.1 霍尔式传感器的工作原理 118
5.3.2 霍尔式传感器的特性 121
5.3.3 霍尔式传感器的电路设计 122
5.3.4 霍尔式传感器的应用 124
5.4 磁敏基本元件 125
5.4.1 磁敏二极管 126
5.4.2 磁敏三极管 128
5.4.3 磁敏器件的应用 129
5.5 微纳磁阻传感器 129
5.5.1 微纳磁阻传感器的原理 130
5.5.2 微纳磁阻传感器的类型 130
5.5.3 微纳磁阻传感器的应用 134
本章小结 135
思考题和习题 136
第6章 压电式传感器 137
6.1 概述 138
6.2 压电式传感器 139
6.2.1 压电式传感器的工作原理 139
6.2.2 压电式传感器的结构 143
6.2.3 压电式传感器的电路设计 145
6.2.4 压电式传感器的误差因素 148
6.2.5 压电式传感器的应用 150
6.3 微纳压电式传感器 152
本章小结 155
思考题和习题 156
第7章
光电式传感器 157
7.1 概述 158
7.2 光电传感器 159
7.2.1 光电传感器的工作原理 159
7.2.2 光电传感器的光电元件 161
7.2.3 光电传感器的应用 170
7.3 光栅传感器 173
7.3.1 光栅的工作原理 173
7.3.2 光栅信号的辨向与细分 174
7.3.3 光栅传感器的应用 175
7.4 光纤传感器 177
7.4.1 光纤传感器的工作原理 177
7.4.2 光纤传感器的类型 177
7.4.3 光纤传感器的应用 178
7.5 光固态图像传感器 180
7.5.1 CCD的工作原理 180
7.5.2 CCD图像传感器的分类 182
7.5.3 CCD图像传感器的应用 184
7.6 微纳光电式传感器 185
本章小结 189
思考题和习题 190
第8章 热电式传感器 191
8.1 概述 192
8.2 热电偶式温度传感器 193
8.2.1 热电偶的工作原理 193
8.2.2 热电偶的基本定律 196
8.2.3 热电偶的电路设计 197
8.2.4 热电偶的结构及常用热电偶 199
8.2.5 热电偶的冷端误差及其补偿 201
8.2.6 热电偶式温度传感器的应用 203
8.3 热电阻式温度传感器 204
8.3.1 金属热电阻 204
8.3.2 半导体热敏电阻 208
8.3.3 热电阻式温度传感器的应用 211
8.4 PN结型温度传感器 213
8.4.1 二极管温度传感器 214
8.4.2 晶体管温度传感器 215
8.4.3 集成温度传感器 216
8.4.4 PN结型温度传感器的应用 219
8.5 微纳热电式传感器 220
8.5.1 微纳热电式传感器的结构与工艺 220
8.5.2 微纳热电式传感器的应用 222
本章小结 225
思考题和习题 226
第9章
声波传感器 227
9.1 概述 228
9.2 声波的基本概念 229
9.2.1 声波的定义 229
9.2.2 声波的分类 229
9.2.3 声波的性质 230
9.3 超声波传感器 231
9.3.1 超声波传感器的工作原理 231
9.3.2 超声波传感器的特性 234
9.3.3 超声波传感器的应用 234
9.4 表面声波传感器 236
9.4.1 表面声波传感器的工作原理 237
9.4.2 表面声波传感器的应用 239
9.5 体声波传感器 241
9.5.1 体声波传感器的工作原理 241
9.5.2 体声波传感器的应用 243
9.6 微纳声波传感器 243
9.6.1 微纳声波传感器的结构和工艺 243
9.6.2 微纳声波传感器的应用 247
本章小结 249
思考题和习题 250
第10章
智能传感器 251
10.1 概述 253
10.2 智能传感器的工作原理 253
10.3 智能传感器的功能与特点 254
10.4 智能传感器的组成与实现 255
10.5 智能传感器的应用 257
10.6 智能传感器未来的应用前景 260
本章小结 261
思考题和习题 262
第11章 传感器的发展趋势 263
11.1 概述 265
11.2 传感器的多样化 265
11.3 传感器的集成化 267
11.4 传感器的网络化 269
11.5 传感器的微型化 273
本章小结 274
思考题和习题 275
参考文献 276



第1章 传感器概述 1
1.1 传感器的基本概念 2
1.1.1 传感器的定义 3
1.1.2 传感器的组成 4
1.1.3 传感器的分类 5
1.1.4 传感器的发展历程 6
1.2 传感器的特性 6
1.2.1 传感器的静态特性 7
1.2.2 传感器的动态特性 12
1.3 传感器的技术指标及改善途径 15
1.3.1 传感器的技术指标 15
1.3.2 改善传感器性能的途径 16
1.4 微纳传感器及其加工技术 19
1.4.1 微纳传感器 19
1.4.2 微纳加工技术 20
本章小结 28
思考题和习题 28
第2章 电阻式传感器 29
2.1 概述 30
2.2 金属应变式传感器 31
2.2.1 金属应变式传感器的工作原理 31
2.2.2 金属应变片的结构与特性 32
2.2.3 金属应变片的电路设计 33
2.2.4 金属应变片的温度误差及补偿 35
2.2.5 金属应变式传感器的应用 39
2.3 半导体固态压阻式传感器 41
2.3.1 半导体固态压阻式传感器的工作原理 41
2.3.2 半导体固态压阻式传感器的结构与特性 42
2.3.3 半导体固态压阻式传感器的电路设计 44
2.3.4 半导体固态压阻式传感器的温度误差及补偿 45
2.3.5 半导体固态压阻式传感器的应用 46
2.4 微纳电阻式传感器 47
2.4.1 微纳电阻式传感器的基本结构与工艺 47
2.4.2 微纳电阻式传感器的应用 48
本章小结 50
思考题和习题 50
第3章 电感式传感器 51
3.1 概述 52
3.2 自感式传感器 53
3.2.1 自感式传感器的工作原理 53
3.2.2 自感式传感器的分类与特性 54
3.2.3 自感式传感器的电路设计 58
3.2.4 自感式传感器的误差因素 61
3.2.5 自感式传感器的应用 62
3.3 差动变压器式传感器 64
3.3.1 差动变压器式传感器的工作原理 64
3.3.2 差动变压器式传感器的电路设计 66
3.3.3 差动变压器式传感器的应用 67
3.4 电涡流式传感器 71
3.4.1 电涡流式传感器的工作原理 71
3.4.2 电涡流式传感器的结构与特性 72
3.4.3 电涡流式传感器的电路设计 76
3.4.4 电涡流式传感器的误差因素 78
3.4.5 电涡流式传感器的应用 79
3.5 微纳电感式传感器 80
本章小结 82
思考题和习题 82
第4章 电容式传感器 83
4.1 概述 84
4.2 变极距型电容式传感器 85
4.2.1 变极距型电容式传感器的结构与原理 85
4.2.2 变极距型电容式传感器的应用 88
4.3 变面积型电容式传感器 90
4.3.1 变面积型电容式传感器的结构与原理 90
4.3.2 变面积型电容式传感器的应用 92
4.4 变介质型电容式传感器 93
4.4.1 变介质型电容式传感器的结构与原理 93
4.4.2 变介质型电容式传感器的应用 95
4.5 电容式传感器的特性及电路设计 96
4.5.1 电容式传感器的特性 96
4.5.2 电容式传感器的电路设计 97
4.6 微纳电容式传感器 104
4.6.1 微纳电容式传感器的结构与工艺 104
4.6.2 微纳电容式传感器电路 108
4.6.3 微纳电容式传感器的应用 108
本章小结 110
思考题和习题 111
第5章 磁电式传感器 113
5.1 概述 114
5.2 磁电感应式传感器 115
5.2.1 磁电感应式传感器的工作原理 115
5.2.2 磁电感应式传感器的类型 115
5.2.3 磁电感应式传感器的特性 117
5.2.4 磁电感应式传感器的应用 118
5.3 霍尔式传感器 120
5.3.1 霍尔式传感器的工作原理 120
5.3.2 霍尔式传感器的特性 123
5.3.3 霍尔式传感器电路的设计 124
5.3.4 霍尔式传感器的应用 126
5.4 磁敏基本元件 128
5.4.1 磁敏二极管 128
5.4.2 磁敏三极管 130
5.4.3 磁敏器件的应用 131
5.5 微纳磁阻传感器 132
5.5.1 微纳磁阻传感器的原理 132
5.5.2 微纳磁阻传感器的类型 133
5.5.3 微纳磁阻传感器的应用 136
本章小结 137
思考题和习题 138
第6章 压电式传感器 141
6.1 概述 142
6.2 压电式传感器 143
6.2.1 压电式传感器的工作原理 143
6.2.2 压电式传感器的结构 147
6.2.3 压电式传感器的电路设计 149
6.2.4 压电式传感器的误差因素 152
6.2.5 压电式传感器的应用 154
6.3 微纳压电式传感器 156
本章小结 159
思考题和习题 160
第7章 光电式传感器 161
7.1 概述 162
7.2 光电传感器 163
7.2.1 光电传感器的工作原理 163
7.2.2 光电传感器的光电元件 165
7.2.3 光电传感器的应用 174
7.3 光栅传感器 177
7.3.1 光栅的工作原理 177
7.3.2 光栅信号的辨向与细分 179
7.3.3 光栅传感器的应用 180
7.4 光纤传感器 181
7.4.1 光纤传感器的工作原理 181
7.4.2 光纤传感器的类型 182
7.4.3 光纤传感器的应用 183
7.5 光固态图像传感器 184
7.5.1 CCD的工作原理 185
7.5.2 CCD图像传感器的分类 186
7.5.3 CCD图像传感器的应用 189
7.6 微纳光电式传感器 189
本章小结 193
思考题和习题 194
第8章 热电式传感器 195
8.1 概述 196
8.2 热电偶式温度传感器 197
8.2.1 热电偶的工作原理 197
8.2.2 热电偶的基本定律 200
8.2.3 热电偶的电路设计 201
8.2.4 热电偶的结构及常用热电偶 203
8.2.5 热电偶的冷端误差及其补偿 205
8.2.6 热电偶式温度传感器的应用 207
8.3 热电阻式温度传感器 208
8.3.1 金属热电阻 208
8.3.2 半导体热敏电阻 212
8.3.3 热电阻式温度传感器的应用 215
8.4 PN结型温度传感器 217
8.4.1 二极管温度传感器 218
8.4.2 晶体管温度传感器 219
8.4.3 集成温度传感器 220
8.4.4 PN结型温度传感器的应用 223
8.5 微纳热电式传感器 223
8.5.1 微纳热电式传感器的结构与工艺 224
8.5.2 微纳热电式传感器的应用 225
本章小结 229
思考题和习题 230
第9章 声波传感器 231
9.1 概述 232
9.2 声波的基本概念 233
9.2.1 声波的定义 233
9.2.2 声波的分类 233
9.2.3 声波的性质 234
9.3 超声波传感器 235
9.3.1 超声波传感器的工作原理 235
9.3.2 超声波传感器的特性 238
9.3.3 超声波传感器的应用 238
9.4 表面声波传感器 240
9.4.1 表面声波传感器的工作原理 241
9.4.2 表面声波传感器的应用 243
9.5 体声波传感器 245
9.5.1 体声波传感器的工作原理 245
9.5.2 体声波传感器的应用 246
9.6 微纳声波传感器 247
9.6.1 微纳声波传感器的结构和工艺 247
9.6.2 微纳声波传感器的应用 250
本章小结 252
思考题和习题 253
第10章 智能传感器 255
10.1 概述 257
10.2 智能传感器的原理 257
10.3 智能传感器的功能与特点 258
10.4 智能传感器的组成与实现 259
10.5 智能传感器的应用 261
10.6 智能传感器未来的应用前景 264
本章小结 265
思考题和习题 265
第11章 传感器的发展趋势 267
11.1 概述 269
11.2 传感器的多样化 269
11.3 传感器的集成化 271
11.4 传感器的网络化 273
11.5 传感器的微型化 277
本章小结 278
思考题和习题 279
参考文献 280