传感器原理及应用（第2版）（双色）

模块一传感器的基本知识1

一、传感器的作用1

二、传感技术的特点1

三、传感器的发展趋势2

四、传感器需求与开发的重点方向3

五、传感器的定义与组成4

六、传感器的分类与特点4

七、传感器的基本特性5

阶段小结7

习题与思考题8

模块二力敏传感器及其应用9

课题一力敏传感器的工作原理与分类9

任务：电子秤的工作原理与设计9

一、力敏传感器概述9

二、电阻应变式传感器9

三、电感式传感器13

四、任务分析15

五、任务设计16

六、任务实现16

阶段小结17

习题与思考题17

课题二压电传感器的转换原理18

任务：压电式玻璃破碎报警器的设计18

一、压电传感器18

二、电容式传感器22

三、任务分析25

四、任务设计25

五、任务实现25

阶段小结26

习题与思考题26

模块三湿度传感器及其应用27

课题一湿度传感器的分类及特性27

任务：土壤湿度测量仪的设计27

一、湿度传感器概述27

二、湿度传感器的分类及工作原理31

三、任务分析34

四、任务设计35

五、任务实现37

阶段小结38

习题与思考题38

课题二环境湿度控制38

任务：房间湿度控制装置的设计38

一、环境湿度控制的方法39

二、任务分析41

三、任务设计42

四、任务实现44

阶段小结44

习题与思考题45

模块四温度传感器及其应用46

课题一热敏材料的特性46

任务：数字温度计的设计46

一、温度传感器概述46

二、热电阻及热敏电阻传感器47

三、热电偶传感器51

四、任务分析56

五、任务设计56

六、任务实现59

阶段小结59

习题与思考题60

课题二集成温度传感器的工作原理60

任务：空调温控部分的设计60

一、半导体PN结温度传感器60

二、集成温度传感器62

三、任务分析64

四、任务设计65

五、任务实现68

阶段小结68

习题与思考题68

模块五气体传感器及其应用69

课题气体传感器的分类及特性69

任务：自动控制排气扇和声光报警功能电路的设计69

一、气敏传感器概述69

二、半导体气体传感器70

三、常见气体传感器及其应用73

四、任务分析77

五、任务设计78

六、任务实现78

阶段小结79

习题与思考题79

模块六光电传感器及其应用80

课题一光电效应与光电转换元件80

任务：全自动声光控制电路的设计80

一、光电传感器概述80

二、光电效应81

三、光电转换元件83

四、任务分析97

五、任务设计97

六、任务实现98

阶段小结98

习题与思考题99

课题二红外传感器工作原理99

任务1：自动水龙头电路的设计99

任务2：红外线监控发射、接收电路原理图的分析99

一、红外传感器概述100

二、光纤传感器103

三、任务1分析106

四、任务1设计107

五、任务1实现107

六、任务2分析108

七、任务2设计108

八、任务2实现109

阶段小结110

习题与思考题110

课题三CCD图像传感器的工作原理111

任务：数码相机工作原理分析111

一、CCD图像传感器111

二、任务分析116

三、任务设计118

四、任务实现119

阶段小结119

习题与思考题120

模块七磁敏传感器及其应用121

课题一霍尔元件的工作原理121

任务：自动供水装置电路的设计121

一、磁敏传感器概述121

二、霍尔传感器121

三、任务分析130

四、任务设计130

五、任务实现132

阶段小结133

习题与思考题133

课题二其他磁敏器件134

任务：自动统计钢球生产个数装置电路的设计134

一、磁敏电阻134

二、磁敏二极管与磁敏三极管137

三、任务分析142

四、任务设计142

五、任务实现143

阶段小结143

习题与思考题143

模块八微波和超声波传感器及其应用144

课题一微波传感器及其应用144

任务：RTMS——远程交通微波传感器应用分析144

一、微波传感器概述144

二、微波传感器及其分类145

三、微波传感器的优点与问题146

四、任务分析146

五、任务设计147

六、任务实现148

课题二超声波传感器及其应用149

任务：超声波移动物体探测器应用分析149

一、超声波传感器的原理149

二、超声波传感器的应用151

三、任务分析152

四、任务设计152

五、任务实现153

阶段小结153

习题与思考题154

模块九生物传感器及其应用155

课题生物传感器的分类与特性155

任务：水质污染技术指标检测实例分析155

一、生物传感器的工作原理155

二、生物敏感膜155

三、生物传感器的特点156

四、生物传感器的分类方法156

五、生物传感器的主要应用领域157

六、几种主要的生物传感器160

七、生物芯片165

八、任务分析166

九、任务设计166

十、任务实现167

阶段小结168

习题与思考题168

模块十智能传感器及其应用169

课题智能传感器的工作原理及应用169

任务：智能水质检测、节水管理系统实例分析169

一、智能传感器概述169

二、智能传感器的组成、功能与特性170

三、智能传感器的两种形式171

四、智能传感器实现的主要途径172

五、智能传感器的应用实例174

六、传感器网络175

七、无线传感器网络的应用实例178

八、任务分析180

九、任务设计181

十、任务实现183

阶段小结184

习题与思考题184

模块十一传感器与微处理器接口电路185

课题传感器输出信号的检测电路185

任务：多路参数巡回检测系统的设计185

一、接口电路概述185

二、传感器输出信号的特点及接口电路的要求186

三、传感器输出信号的检测电路187

四、传感器与微型计算机的连接194

五、任务分析197

六、任务设计198

七、任务实现198

阶段小结199

习题与思考题199

模块十二传感器技术综合应用200

课题一机器人传感器200

任务：机器人传感器应用实例分析200

一、机器人传感器概述200

二、机器人传感器的特点201

三、机器人传感器的分类201

四、任务分析204

五、任务设计205

六、任务实现206

课题二汽车用传感器207

任务：磁电式汽车轮速传感器实例分析207

一、汽车常用传感器的分类及工作原理208

二、任务分析210

三、任务设计211

四、任务实现212

阶段小结213

习题与思考题214

参考文献215 2100433B

本书主要介绍了常用传感器的工作原理、特性及在实践中的应用。全书主要内容有传感器基础知识、力敏传感器、湿度传感器、温度传感器、气体传感器、光电传感器、磁敏传感器、微波和超声波传感器、生物传感器、智能传感器、传感器与微处理器接口电路以及传感器综合应用。 本书共12个模块，除模块一介绍传感器的基本知识外，各模块均具有相对独立性，以便于不同专业、不同学时的教学选用，参考学时为56~60学时。

1、按类型分：有户内型和户外型（抗紫外线）；

2、按材质分：色板（即：普通双色板），透明色板（即：正面光亮透明，背面上色。亦称为“背雕板”或“反雕板”），木纹面双色板，镭射双色板，麻面双色板，金属镜面双色板和金属拉丝面双色板；

3、按用途分：普通双色板，激光双色板，户外双色板；

双色板分普通面双色板和金属面双色板，户外双色板（抗uv），激光双色板等。其中，普通面双色板包括色板、木纹板和亚金面。而金属面双色板又包含着金属镜面、金属拉丝面、镜面、麻面，镭射等质感。

双色挤塑是指由两个挤塑机筒供给不同的两种颜色的塑料熔体，从同一个口模挤出出生成一种制品两种颜色的挤塑成型方法。常用以生产双色板、管、片、中空制品和异形管等。

双色挤塑口模的作用是使双色塑料进入连续 不断挤出的塑料管中， 在该塑料管的表面形成事先 设定的具有一定宽度、深度， 很细、很清晰的条纹， 因此它的结构上具有以下特点：

( 1)内壁上需要按照设定的条纹形式翻割成一 圈凸筋，凸筋的长度应大于 10mm ，使得管机头挤塑 的熔料通过这圈凸筋在表面上开出很多沟槽， 为嵌 入双色塑料提供条件。

( 2)前端面应加工一圈向外辐射的直流道，这些 直流道外端连通双色挤塑口模， 内端与内壁上的凸 筋一一对应， 使双色塑料的熔料能一一对准管机头 挤出熔料上的每一条沟槽，并连续注满这些沟槽。

( 3)外圆柱面上应设置 2～3 道环形缓冲区， 形 成一定的压缩比， 保证双色熔料环绕双色口模均匀 地向前流，不致于前半圆流程近处熔料多，后半圆流 程远处无料流， 造成塑料管前面有条纹， 后面无条 纹。

( 4)前、后端面均要磨平贴紧，保证不漏料。 双色挤塑口模的形状如图1所示。