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本书系统详细地介绍了检测与转换技术的基本概念及基础知识。全书共分9章，内容包括：检测技术基础、温度的检测、力与压力的检测、磁电检测、光电检测、声的检测、气体检测、湿度检测、生物信号与电化学检测。本书注重科学性、系统性和实用性，体现检测与转换技术的概念及原理，在阐述的同时，介绍了应用案例，充分反映了相关新技术、新器件的发展。书中采用二维码技术，实现知识点的扩展，方便读者采用更多方式进行学习。

目 录

第1章 检测技术基础（1）

1.1 检测的基本概念及方法（1）

1.1.1 检测的基本概念（1）

1.1.2 检测信号及其分类（2）

1.1.3 检测方法（4）

1.2 检测技术的作用（6）

1.3 检测系统的组成（7）

1.3.1 敏感元件（7）

1.3.2 信号的转换与处理电路（8）

1.3.3 显示电路（8）

1.3.4 信号传输（9）

1.4 检测系统的分类（9）

1.5 智能检测技术（10）

习题（11）

第2章 温度的检测（12）

2.1 温度与温标（12）

2.2 热电偶及应用（13）

2.2.1 热电偶（13）

2.2.2 热电偶的基本定律（15）

2.2.3 热电偶的使用原理（17）

2.3 电阻式温度传感器及应用（20）

2.3.1 热电阻温度传感器及应用（20）

2.3.2 热敏电阻温度传感器及应用（23）

2.4 PN结和集成温度传感器及应用（25）

2.4.1 PN结温度传感器及其应用电路（25）

2.4.2 集成温度传感器（26）

2.4.3 集成温度传感器应用电路（29）

2.5 光电温度计（31）

2.5.1 光电高温计（31）

2.5.2 红外测温仪（32）

2.5.3 光纤温度传感器（33）

习题（35）

第3章 力与压力的检测（36）

3.1 测力与称重（36）

3.1.1 测力传感器的原理（36）

3.1.2 测力传感器的应用（43）

3.1.3 扭矩测量（44）

3.1.4 电子皮带秤（46）

3.1.5 电子计价秤（47）

3.2 压力传感器及应用（49）

3.2.1 压力的基本概念及单位（49）

3.2.2 压力传感器的检测原理（50）

3.2.3 压力传感器及其类别（65）

3.2.4 集成压力传感器的应用电路（71）

3.2.5 压力计的选择和使用（72）

习题（74）

第4章 磁电检测（75）

4.1 霍尔传感器（75）

4.1.1 霍尔传感器工作原理（75）

4.1.2 霍尔传感器的结构及其特性分析（77）

4.1.3 测量电路（78）

4.1.4 霍尔式传感器的应用（82）

4.2 变磁阻式传感器（84）

4.2.1 电感式传感器（84）

4.2.2 差动电感式传感器（85）

4.2.3 差动变压器式传感器（86）

4.2.4 电动式传感器（86）

4.2.5 电涡流式传感器（87）

4.3 磁敏二极管和磁敏三极管（88）

4.3.1 磁敏二极管（88）

4.3.2 磁敏三极管（91）

4.3.3 磁敏二极管和磁敏三极管的应用（93）

4.4 磁敏电阻传感器（95）

4.4.1 磁阻效应（95）

4.4.2 磁阻元件的主要特性（98）

4.4.3 磁敏电阻传感器的应用（99）

习题（103）

第5章 光电检测（104）

5.1 光电传感器概述（104）

5.2 光电效应与光电器件（106）

5.2.1 基本原理（106）

5.2.2 光电器件（107）

5.3 CCD固体图像传感器（119）

5.3.1 CCD概述（119）

5.3.2 CCD图像传感器的应用（122）

5.4 光纤传感器（123）

5.4.1 光纤结构及其传光原理（123）

5.4.2 光纤传感器（124）

5.4.3 光纤传感器的应用领域（126）

5.5 其他光电传感器（128）

5.5.1 高速光电二极管（128）

5.5.2 色敏光电传感器（129）

5.5.3 光位置传感器（129）

习题（131）

第6章 声的检测（132）

6.1 声波的基本性质（132）

6.2 声敏传感器（133）

6.2.1 电阻变换型声敏传感器（133）

6.2.2 压电声敏传感器（133）

6.2.3 电容式声敏传感器（140）

6.2.4 音响传感器（140）

6.3 超声波传感器（142）

6.3.1 超声波及其物理性质（142）

6.3.2 超声波探头（143）

6.3.3 超声波传感器的应用（145）

6.4 声表面波传感器（147）

6.4.1 SAW传感器的结构和工作原理（148）

6.4.2 高分辨率SAW温度传感器（148）

6.4.3 SAW压力传感器（149）

6.5 声板波传感器（150）

6.5.1 APM传感器原理（150）

6.5.2 APM传感器的应用（152）

习题（152）

第7章 气体检测（153）

7.1 气体检测基本概述（153）

7.2 气体检测原理（154）

7.2.1 半导体式气敏传感器（154）

7.2.2 接触燃烧式气体传感器（157）

7.2.3 电化学式气体传感器（157）

7.2.4 红外式传感器（158）

7.3 常见气体传感器的应用（159）

7.3.1 可燃性气体检测（159）

7.3.2 CO气体检测（160）

7.3.3 CO2气体检测（160）

7.3.4 瓦斯气体检测（161）

7.3.5 PM2.5检测（163）

习题（163）

第8章 湿度检测（165）

8.1 湿度的基本定义（165）

8.1.1 湿度（165）

8.1.2 相对湿度（166）

8.1.3 含湿量（166）

8.2 常见湿度检测方法（166）

8.2.1 干湿球法（167）

8.2.2 露点法（168）

8.2.3 电解法（168）

8.2.4 电阻法（169）

8.2.5 电容法（172）

8.3 湿度检测的应用（173）

习题（179）

第9章 生物信号与电化学检测（180）

9.1 生物传感器基本知识（180）

9.2 酶电极生物传感器（181）

9.2.1 基本原理（181）

9.2.2 酶传感器的应用（182）

9.3 免疫传感器（183）

9.3.1 基本原理（183）

9.3.2 免疫传感器的应用（185）

9.4 微生物传感器（186）

9.4.1 基本特性（186）

9.4.2 种类与原理（187）

9.4.3 微生物传感器的应用（187）

9.5 组织传感器（188）

9.5.1 基本原理（188）

9.5.2 组织传感器的应用（189）

9.6 生物芯片（189）

9.6.1 基本介绍（189）

9.6.2 生物芯片的应用（190）

9.7 电化学传感器（191）

9.7.1 离子选择性电极（191）

9.7.2 固态电解质传感器（192）

9.7.3 电化学联用传感器（192）

9.7.4 电化学传感器的应用（192）

习题（193）

付华，辽宁工程大学教授。中国煤炭工业信息与自动化专业委员会委员，辽宁省仪器学科教学指导委员会委员。主持完成国家863项目、国家自然科学基金项目、*博士点基金、博士后基金、辽宁省科技攻关项目、辽宁省重大科技项目、省创新团队项目、优秀人才项目等40余项，主持完辽宁省教改项目、省十一五、十二五教学科研项目多项。

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前言

普通高等教育仪器类“十三五”规划教材编委会

主  任：丁天怀（清华大学）

委  员：陈祥光（北京理工大学）

王  祁（哈尔滨工业大学） 

王建林（北京化工大学）

曾周末（天津大学）

余晓芬（合肥工业大学）

侯培国（燕山大学）

前    言

检测与转换技术是传感与检测技术、电子技术、通信技术等结合的产物，内容涉及较广泛，涵盖了传感器检测信号、信号的调理及分析处理等内容。

本书共分9章。第1章介绍检测与转换技术、智能检测技术的基本概念、构成及其应用。第2章介绍温度检测的方法，主要包括热电偶、热电阻、PN结和集成温度传感器、光电温度传感器，介绍了各自的原理、特征及应用方法。第3章介绍力与压力检测技术，阐述了测力与称重、压力检测的传感器及应用方法。第4章介绍磁电检测方法、霍尔式传感器、变磁阻传感器、磁敏二极管和磁敏三极管及磁敏电阻传感器。第5章介绍光电检测技术，主要包括光电式传感器的基本概念、光电效应与光电器件，并介绍了常用的光电器件及光纤传感器的工作原理与应用方法。第6章介绍声的检测技术，在介绍声波性质的基础上，阐述了声敏传感器、超声波传感器、声表面波传感器、声板波传感器的检测原理及应用方法。第7章介绍气体检测技术，介绍了气体检测的基本原理及常见气体检测用传感器。第8章介绍湿度检测方法、湿度的基本定义，对常见的湿度检测方法及应用进行了阐述。第9章介绍生物信号与电化学检测技术，包括酶电极生物传感器、免疫传感器、微生物传感器、组织传感器、生物芯片和电化学传感器。

本书注重与工程实践的联系，每章均有相关工程应用案例或产品应用介绍，同时采用二维码技术，对相关知识点进行扩充，读者可以通过扫描二维码，学习对相关知识点的更多辅助介绍，包括相关文字介绍、图片展示或动画演示。

本书由付华、徐耀松、初淑香主编。其中，1.1节由付华、马玉芳、高姬执笔，1.2～1.5节由郭瑞执笔；第2章由初淑香执笔；第3～7章由徐耀松执笔；第8章由王丹丹执笔；第9章由王雨虹执笔。全书的写作思路由付华教授提出，全书由付华和徐耀松统稿。此外，参编人员还有刘宏志、魏林、李猛、任仁、陶艳风、代巍、汤月、司南楠、陈东、谢鸿、郭玉雯、于田、孟繁东、梁漪、曹坦坦、刘雨竹、王庆贵、邱尚龙、赵珊影等。在此，向对本书的完成给予了热情帮助的同行们表示感谢。

由于作者的水平有限，加上时间仓促，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者批评指正。

编  者 

2017年2月