成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動化工程學(xué)院的教師在長期教學(xué)、科研工作中，積累了豐富的教學(xué)和實踐經(jīng)驗，精心編寫出這本教材，并在第3版的基礎(chǔ)上再次修改完善。教材在編寫中充分考慮教學(xué)規(guī)律，突出專業(yè)特點，重點敘述了傳感器的結(jié)構(gòu)原理和基本特性，同時每個章節(jié)都詳細介紹了傳感器的工程應(yīng)用和使用方法，對各種類型的傳感器都有較為系統(tǒng)和全面的論述。本書特色鮮明，適用性強，實例豐富，為適應(yīng)傳感器技術(shù)的發(fā)展，新版教材突出了傳感器的介紹和傳感器的實際應(yīng)用，第16章添加了多個課程設(shè)計的實施方案，并對大部分章節(jié)進行了修改、刪減與補充。
傳感器技術(shù)是多學(xué)科交叉的高新技術(shù)，它涉及物理、化工、生物、機械、電子、材料、環(huán)境、地質(zhì)、核技術(shù)等多方面的知識，是一種定量認知自然現(xiàn)象的不可缺少的技術(shù)手段。自工業(yè)革命以來，為提高和改善機器的性能，傳感器發(fā)揮了巨大的作用。新材料以及半導(dǎo)體集成加工工藝的發(fā)展，使傳感器技術(shù)越來越成熟，現(xiàn)代傳感器的種類也越來越多。除了使用半導(dǎo)體材料、陶瓷材料外，納米材料、光纖以及超導(dǎo)材料的發(fā)展也為傳感器的集成化和小型化發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，現(xiàn)代傳感器正從傳統(tǒng)的分立式朝著集成化、智能化、數(shù)字化、系統(tǒng)化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化、光機電一體化、無維護化的方向發(fā)展，具有微功耗、高精度、高可靠性、高信噪比、寬量程等特點。
另外，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次產(chǎn)業(yè)浪潮，而傳感器作為人工智能與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的核心產(chǎn)品，將成為這一新興產(chǎn)業(yè)優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵器件。傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)是構(gòu)成現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱，它們在信息系統(tǒng)中分別起著感官神經(jīng)和大腦的作用。我們在利用信息的過程中首先要獲取信息，傳感器是獲取信息的主要途徑和手段�，F(xiàn)今，我們處于5G及AI（Artificial Intelligence，人工智能）技術(shù)迅速發(fā)展的時代，5G是將每個智能設(shè)備乃至萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)，AI是一門研發(fā)用于模擬和擴展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的新技術(shù)學(xué)科。今天的自動化和人工智能技術(shù)取得的一項進展就是智能傳感器（intelligent sensor）的發(fā)展與廣泛使用，大多數(shù)人工智能動作和應(yīng)用場景的實現(xiàn)，都需要靠傳感器來完成，傳感器作為發(fā)展人工智能技術(shù)的硬件基礎(chǔ)，已經(jīng)成為人工智能與萬物互聯(lián)的條件。智能傳感器技術(shù)是智能制造和物聯(lián)網(wǎng)的先行技術(shù)，學(xué)習(xí)與應(yīng)用作為前端感知工具的傳感器技術(shù)具有非常重要的意義。
成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動化工程學(xué)院的教師在長期教學(xué)、科研工作中，積累了豐富的教學(xué)和實踐經(jīng)驗，精心編寫出這本教材，并在第3版的基礎(chǔ)上再次修改完善。本教材在編寫中充分考慮教學(xué)規(guī)律，突出專業(yè)特點，重點敘述了傳感器的結(jié)構(gòu)原理和基本特性，同時詳細介紹了傳感器的工程應(yīng)用和使用方法，對各種類型的傳感器都有較為系統(tǒng)和全面的論述。本書特色鮮明，適用性強，實例豐富。為適應(yīng)傳感器技術(shù)的發(fā)展，新版教材突出了傳感器的介紹和傳感器的實際應(yīng)用，在后一章添加了多個課程設(shè)計的實施方案，并對部分章節(jié)進行了修改、刪減與補充。
本教材為第4版，共分16章，其中第13章、第16章部分內(nèi)容由彭穎老師編寫，其他章節(jié)由吳建平老師編寫、修改，何文麗老師承擔(dān)了圖件的繪制、多媒體課件設(shè)計和部分文稿整理等工作。本教材可安排為80及以上學(xué)時，部分章節(jié)可以作為選修或自學(xué)內(nèi)容。為方便教學(xué)，本教材納入部分實驗內(nèi)容和綜合練習(xí)，可為相關(guān)專業(yè)的傳感器實踐教學(xué)及其質(zhì)量評估提供參考。本教材還配有高質(zhì)量的PowerPoint多媒體課件。在多媒體課件制作過程中，注重現(xiàn)代教學(xué)手段和方法的運用，注意教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高。課件內(nèi)含生動的模擬動畫，尤其是課堂練習(xí)，可方便教師授課并檢驗理論教學(xué)效果。本教材中每章附有思考題，可輔助學(xué)生鞏固所學(xué)內(nèi)容。
由于編者水平有限，書中難免有錯誤和不妥之處，懇請專家和廣大讀者批評指正。
編者
2021年3月于成都
前言
第1章概述1
11傳感器的作用和地位1
111什么是傳感器1
112傳感器的作用2
12傳感器的現(xiàn)狀和發(fā)展3
121傳感器的現(xiàn)狀3
122傳感器的發(fā)展4
13傳感器的定義、組成、分類及圖形符號5
131傳感器的定義5
132傳感器的組成6
133傳感器的分類6
134傳感器的圖形符號與命名7
思考題8
第2章傳感器的基本特性9
21傳感器的靜態(tài)特性9
211線性度10
212遲滯11
213重復(fù)性12
214靈敏度12
215漂移和穩(wěn)定性13
216分辨率和閾值13
22傳感器的動態(tài)特性14
221傳感器的動態(tài)誤差14
222傳遞函數(shù)15
223一階傳感器系統(tǒng)17
224二階傳感器系統(tǒng)19
23傳感器的校準21
思考題22
第3章電阻應(yīng)變式傳感器23
31金屬絲電阻應(yīng)變片23
311金屬絲電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和種類23
312金屬絲電阻應(yīng)變片的工作原理24
313金屬絲電阻應(yīng)變片的主要特性25
32電阻應(yīng)變片測量電路28
321直流電橋28
322交流電橋30
323電阻應(yīng)變儀原理32
324相敏檢波電路34
33電阻式傳感器的應(yīng)用35
331測力與稱重傳感器35
332膜片式壓力傳感器37
333應(yīng)變式加速度傳感器38
334電子秤39
34半導(dǎo)體壓阻式傳感器40
341壓阻效應(yīng)40
342壓阻式傳感器41
思考題42
第4章電容式傳感器44
41電容式傳感器概述44
411工作原理44
412結(jié)構(gòu)類型44
42電容式傳感器的輸出特性45
421變極距型45
422平板變面積型47
423變介電常數(shù)型48
43測量電路49
431電容式傳感器等效電路49
432轉(zhuǎn)換電路50
44應(yīng)用舉例54
441壓差式電容壓力傳感器55
442電容測厚儀56
443電容傳聲器測聲56
45電容式集成傳感器57
451硅電容式集成傳感器57
452新型電容式指紋傳感器59
思考題62
第5章電感式傳感器63
51變磁阻式傳感器（自感式）63
511工作原理63
512輸出特性64
513差動變間隙式傳感器的結(jié)構(gòu)原理65
514測量轉(zhuǎn)換電路65
515變磁阻式傳感器的應(yīng)用67
52差動變壓器式傳感器（互感式）68
521螺線管式差動變壓器的工作原理68
522基本特性69
523零點殘余電壓70
524測量電路71
525應(yīng)用舉例72
53電渦流式傳感器73
531工作原理73
532等效電路分析73
533渦流的分布和強度74
534測量電路75
535電渦流傳感器的應(yīng)用77
思考題79
第6章磁電與磁敏式傳感器80
61磁電感應(yīng)式傳感器（電動式）80
611工作原理和結(jié)構(gòu)形式80
612基本特性81
613測量電路82
614應(yīng)用舉例83
62霍爾傳感器84
621霍爾效應(yīng)84
622霍爾元件86
623霍爾元件的應(yīng)用87
624集成霍爾傳感器89
63磁敏元件91
631磁敏電阻器91
632磁敏晶體管95
思考題98
第7章壓電式傳感器99
71壓電效應(yīng)99
711正壓電效應(yīng)99
712逆壓電效應(yīng)99
72壓電材料100
721石英晶體100
722壓電陶瓷101
723聚偏氟乙烯壓電材料103
73測量電路103
731壓電元件結(jié)構(gòu)103
732壓電傳感器等效電路104
733壓電傳感器測量電路105
74壓電傳感器的應(yīng)用107
741壓電加速度計傳感器108
742壓電式玻璃破碎報警器108
743壓電引信108
思考題109
第8章光電效應(yīng)及光電器件110
81光電效應(yīng)110
811外光電效應(yīng)110
812內(nèi)光電效應(yīng)111
82光電器件112
821光電管112
822光電倍增管112
823光敏電阻114
824光敏二極管和光敏三極管116
825光電池119
826其他特性的光電器件121
827半導(dǎo)體色敏傳感器122
83光電器件應(yīng)用實例123
831遙控器檢測電路123
832光敏電阻脈搏測量計123
833光電鼠標(biāo)124
834光電開關(guān)用于智能電動小車125
835紅外防盜報警器126
思考題127
第9章光電式傳感器129
91電荷耦合器件129
911CCD的工作原理及特性129
912CCD的結(jié)構(gòu)132
913CCD的應(yīng)用136
92光纖傳感器138
921光纖的結(jié)構(gòu)和傳光原理138
922光纖的性能139
923光波調(diào)制技術(shù)141
924光纖傳感器的應(yīng)用144
93光柵式傳感器147
931莫爾條紋147
932光柵測量裝置149
思考題152
第10章波與輻射式傳感器153
101超聲波傳感器153
1011超聲波及其物理性質(zhì)153
1012超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)原理154
1013超聲波傳感器的應(yīng)用155
書單推薦
