传感器技术及应用

现代工程教育非常关注如何培养学生解决复杂工程问题的能力，而现有教材的结构安排大多忽略了知识的复杂工程背景，导致学生只见“知识内容”的树木，不见“工程对象”的森林。因此，面向解决复杂工程问题能力的培养，本书针对机器人、无人驾驶汽车、无人机等三个典型复杂工程对象（书中统称为“无人装备”），介绍各类传感器的基本原理、测量电路和主要应用。具体内容包括传感器概述、传感器的特性及标定、电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、热电式传感器和光电式传感器；最后介绍了传感器技术前沿，帮助读者了解当前传感器的新成果和未来发展方向。本书的主要特点是每章均将以上三种复杂工程对象作为相关原理的载体和落脚点，使学生能够综合所学的传感器相关知识并将其应用到典型的复杂工程对象中去。
本书可作为普通高等院校自动化、电气、仪器、机械等专业的教材，也可供从事传感器相关领域设计、开发、应用的工程技术人员学习参考。

前言
第1章 绪论
1.1 传感器技术的作用与地位
1.1.1 传感器的定义与命名法
1.1.2 传感器的作用与地位
1.2 传感器简述
1.2.1 传感器的分类
1.2.2 传感器技术的应用领域
1.2.3 传感器技术的发展趋势
1.3 无人装备中的传感器简介
1.3.1 机器人系统中的传感器
1.3.2 无人驾驶汽车中的传感器
1.3.3 无人机系统中的传感器
1.4 本章小结
思考题
第2章 传感器的特性与标定
2.1 静态特性及性能指标
2.2 动态特性及性能指标
2.3 测量误差分析
2.3.1 测量误差
2.3.2 测量误差的分类
2.4 传感器的标定
2.5 本章小结
思考题
第3章 电阻式传感器
3.1 电阻应变计结构及工作原理
3.1.1 电阻应变计结构
3.1.2 电阻应变效应
3.2 测量电路
3.3 电阻式传感器在无人装备中的应用
3.3.1 电阻式位置传感器
3.3.2 应变式加速度传感器
3.3.3 应变式力觉传感器
3.4 本章小结
思考题
第4章 电容式传感器
4.1 电容式传感器的工作原理
4.1.1 变面积型电容式传感器
4.1.2 变介电常数型电容式传感器
4.1.3 变极距型电容式传感器
4.2 电容式传感器的测量电路
4.2.1 等效电路
4.2.2 测量电路
4.3 电容式传感器在无人装备中的应用
4.3.1 电容式力觉传感器
4.3.2 电容式加速度传感器
4.3.3 电容式位置传感器
4.3.4 电容式听觉传感器
4.4 本章小结
思考题
第5章 电感式传感器
5.1 自感式传感器
5.1.1 工作原理
5.1.2 输出特性
5.1.3 测量电路
5.1.4 无人装备中的典型应用
5.2 差动变压器式传感器
5.2.1 工作原理
5.2.2 基本特性与零点残余电压
5.2.3 测量电路
5.2.4 无人装备中的应用举例
5.3 电涡流式传感器
5.3.1 工作原理
5.3.2 测量电路
5.3.3 无人装备中的典型应用
5.4 本章小结
思考题
第6章 压电式传感器
6.1 压电效应
6.1.1 压电效应的产生机理
6.1.2 石英晶体的压电效应
6.1.3 压电陶瓷的压电效应
6.2 测量电路
6.2.1 等效电路
6.2.2 电荷放大器
6.2.3 电压放大器
6.3 压电式传感器在无人装备中的应用
6.3.1 压电式加速度传感器
6.3.2 压电引信
6.3.3 超声波距离传感器
6.4 本章小结
思考题
第7章 磁电式传感器
7.1 磁电感应式传感器
7.1.1 工作原理
7.1.2 测量电路
7.1.3 无人装备中的典型应用
7.2 霍尔式传感器
7.2.1 霍尔效应
7.2.2 霍尔器件及其电磁特性
7.2.3 霍尔式传感器在无人装备中的应用
7.3 本章小结
思考题
第8章 热电式传感器
8.1 热电偶式温度传感器
8.1.1 热电偶的工作原理
8.1.2 热电偶的冷端温度补偿
8.1.3 热电偶测温线路
8.1.4 热电偶式加速度传感器
8.2 其他温度传感器
8.2.1 热电阻
8.2.2 热敏电阻
8.2.3 红外温度传感器
8.3 本章小结
思考题
第9章 光电式传感器
9.1 光电效应与光电器件
9.1.1 光电效应
9.1.2 光电器件
9.2 电荷耦合器件(CCD)
9.2.1 CCD工作原理及特性
9.2.2 CCD的性能参数
9.2.3 CCD器件
9.2.4 CCD传感器的应用
9.3 红外凝视成像系统
9.3.1 红外凝视成像系统的组成和工作原理
9.3.2 红外凝视成像系统的优点
9.3.3 红外凝视成像系统的应用
9.4 本章小结
思考题
第10章 传感器技术前沿
10.1 几类新型传感器
10.1.1 气体传感器
10.1.2 生物传感器
10.1.3 陀螺仪
10.2 多源信息融合技术
10.2.1 多源信息融合技术的基本原理
10.2.2 多源信息融合的起源与发展
10.2.3 信息融合在无人装备中的应用
10.3 无线传感器网络
10.3.1 WSN的概念与体系结构
10.3.2 WSN的组网模式
10.3.3 WSN的关键支撑技术
10.3.4 WSN在移动机器人通信中的应用
10.4 智能传感器
10.4.1 智能传感器的定义
10.4.2 智能传感器的构成
10.4.3 智能传感器的关键技术
10.4.4 智能传感器在无人机中的应用
10.5 本章小结
思考题
参考文献