本书主要介绍了工业和生活中常用的传感器的工作原理、基本结构、测量电路与实际应用等方面的知识，并介绍了在传感器中经常用到的弹性敏感元件的知识。本书共分8章，主要内容包括：传感器的定义及组成、电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、温度传感器、电动势式传感器、光电式传感器和数字式传感器。本书可作为高等职业院校机电一体化、电气自动化等专业的教材，也可作为成人教育、职业培训的教材，还可作为企业生产技术管理人员及其他相关技术人员参考使用。

罗锋华，男，1979年7月生，中共党员，江西南昌人。2003年7月毕业于南昌航空工业学院电子科学与技术专业，现为江西现代职业技术学院信息工程分院院长助理。

目 录


第 1 章 认识传感器 ............................................................................................................... 1
1.1 传感器的定义、组成及分类 .................................................................................. 1 1.1.1 传感器的定义 ............................................................................................... 1 1.1.2 传感器的组成 ............................................................................................... 2 1.1.3 传感器的分类 ............................................................................................... 2 1.2 传感器的基本特性 .................................................................................................. 3 1.3 传感器的敏感元件 .................................................................................................. 8 1.3.1 弹性敏感材料的弹性特性 ........................................................................... 8 1.3.2 弹性敏感元件的变换原理 ........................................................................... 9 思考题与习题 1 .............................................................................................................. 16
第 2 章 电阻式传感器 ......................................................................................................... 18
2.1 电阻应变式传感器 ................................................................................................ 18 2.1.1 电阻应变片的种类与结构 ......................................................................... 18 2.1.2 电阻应变片的工作原理 ............................................................................. 20 2.1.3 电阻应变式传感器的测量电路 ................................................................. 22 2.1.4 电阻应变式传感器的应用 ......................................................................... 27 2.2 压阻式传感器 ........................................................................................................ 29 2.2.1 压阻式传感器的工作原理 ......................................................................... 29 2.2.2 压阻式传感器的应用 ................................................................................. 31 思考题与习题 2 .............................................................................................................. 31
第 3 章 电容式传感器 ......................................................................................................... 32
3.1 电容式传感器的原理与结构 ................................................................................ 32 3.1.1 电容式传感器的工作原理 ......................................................................... 32 3.1.2 电容式传感器的类型及结构 ..................................................................... 33 3.1.3 电容式传感器的特点 ................................................................................. 37
目 录
·V.
3.2 电容式传感器的测量电路 .................................................................................... 38 3.3 电容式传感器的应用 ............................................................................................ 41 思考题与习题 3 .............................................................................................................. 46
第 4 章 电感式传感器 ......................................................................................................... 47
4.1 自感式传感器 ........................................................................................................ 47 4.1.1 自感式传感器的工作原理和类型 ............................................................. 47 4.1.2 自感式传感器的测量电路 ......................................................................... 51 4.1.3 自感式传感器的应用 ................................................................................. 54 4.2 差动变压器 ............................................................................................................ 55 4.2.1 差动变压器的结构与工作原理 ................................................................. 56 4.2.2 差动变压器的测量电路 ............................................................................. 57 4.2.3 差动变压器的应用 ..................................................................................... 59 4.3 电涡流传感器 ........................................................................................................ 61 4.3.1 电涡流传感器的工作原理 ......................................................................... 61 4.3.2 电涡流传感器的测量电路 ......................................................................... 62 4.3.3 电涡流转速传感器 ..................................................................................... 64 思考题与习题 4 .............................................................................................................. 65
第 5 章 温度传感器 ............................................................................................................. 66
5.1 热电阻传感器 ........................................................................................................ 66 5.1.1 金属热电阻 ................................................................................................. 66 5.1.2 半导体热敏电阻 ......................................................................................... 69 5.1.3 热电阻传感器的应用 ................................................................................. 70 5.2 热电偶传感器 ........................................................................................................ 71 5.2.1 热电偶的工作原理 ..................................................................................... 71 5.2.2 热电偶的基本定律 ..................................................................................... 73 5.2.3 热电偶的分类与结构 ................................................................................. 75 5.2.4 热电偶的冷端补偿 ..................................................................................... 77 5.2.5 热电偶的应用 ............................................................................................. 79 思考题与习题 5 .............................................................................................................. 80
第 6 章 电动势式传感器 ..................................................................................................... 81
6.1 压电式传感器 ........................................................................................................ 81 6.1.1 压电式传感器的工作原理 ......................................................................... 81 6.1.2 压电式传感器的等效电路和测量电路 ..................................................... 86
传感器技术与应用
·VI.
6.1.3 压电式传感器的应用 ................................................................................. 90 6.2 霍尔式传感器 ........................................................................................................ 92 6.2.1 霍尔式传感器的工作原理 ......................................................................... 93 6.2.2 霍尔式传感器的应用 ................................................................................. 95 6.3 磁电式传感器 ........................................................................................................ 97 6.3.1 磁电式传感器的工作原理 ......................................................................... 98 6.3.2 磁电式传感器的应用 ............................................................................... 100 思考题与习题 6 ............................................................................................................ 100
第 7 章 光电式传感器 ....................................................................................................... 102
7.1 光电元件 .............................................................................................................. 102 7.1.1 光电效应 ................................................................................................... 102 7.1.2 常见的光电元件 ....................................................................................... 104 7.2 光电式传感器的类型及应用 .............................................................................. 119 7.2.1 光电式传感器的类型 ............................................................................... 119 7.2.2 光电式传感器的应用 ............................................................................... 120 7.3 光纤传感器 .......................................................................................................... 124 7.3.1 光纤的简介及光纤传感器的分类 ........................................................... 124 7.3.2 光纤传感器的应用 ................................................................................... 127 思考题与习题 7 ............................................................................................................ 129
第 8 章 数字式传感器 ....................................................................................................... 131
8.1 光电编码器 .......................................................................................................... 131 8.1.1 增量式编码器 ........................................................................................... 131 8.1.2 绝对式编码器 ........................................................................................... 132 8.2 光栅传感器 .......................................................................................................... 134 8.2.1 光栅的类型和结构 ................................................................................... 134 8.2.2 光栅传感器的工作原理 ........................................................................... 136 8.3 感应同步器 .......................................................................................................... 139 8.3.1 感应同步器的基本结构与工作原理 ....................................................... 139 8.3.2 感应同步器的特点及应用 ....................................................................... 141 思考题与习题 8 ............................................................................................................ 143