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第1章 绪论1

1.1　传感器的分类3

1.2　传感器的理想特性和实际限制5

1.3　传感器的信号获取及接口12

1.3.1 电阻、电容及电感的测量13

1.3.2　接口电路19

1.3.3　频率转换21

1.3.4　数字传输22

第2章 机械微传感器27

2.1　机械微传感器的测试参量27

2.2　硅微结构的机械性能27

2.3　位移微传感器30

2.3.1　基本概念30

2.3.2　电容和电感式位移微传感器30

2.3.3　光学位移微传感器30

2.3.4　超声波位移微传感器31

2.3.5　热电及其他位移微传感器32

2.3.6　小结32

2.4　速度和流速微传感器32

2.4.1　基本概念32

2.4.2　热式流速微传感器33

2.4.3　电容式流量微传感器36

2.4.4　共振微桥式流量微传感器36

2.5　加速度微传感器37

2.5.1　基本概念37

2.5.2　压阻式微加速度计40

2.5.3　电容和力平衡式微加速度计41

2.5.4　性能比较42

2.6　力、压强和应变微传感器43

2.6.1　基本概念43

2.6.2　力微传感器44

2.6.3　应力敏感的电子器件45

2.6.4　压强微传感器46

2.6.5　应变微传感器47

2.7　质量微传感器49

2.7.1　基本概念49

2.7.2　压电式质量微传感器49

2.7.3　表面声波谐振微传感器50

2.8　其他机械参数的测试51

2.8.1　粗糙度与形状51

2.8.2　粘度与密度52

2.8.3　声与超声微传感器53

第3章 热微传感器56

3.1 引言56

3.2　基本概念及定义57

3.2.1　基本术语57

3.2.2　热交换的形式59

3.3　非接触温度测量61

3.4　热机械传感器62

3.5　热敏电阻65

3.5.1　热阻效应65

3.5.2　金属热敏电阻66

3.5.3　半导体热敏电阻68

3.6　热二极管72

3.6.1　基本原理72

3.6.2　集成的热二极管75

3.7　热晶体管76

3.7.1　基本原理76

3.7.2　集成的热晶体管76

3.8　热电偶77

3.9　其他电测量的热微传感器82

3.9.1　热开关82

3.9.2　微热量计82

3.10　其他非电测量的热微传感器83

3.10.1　温度计83

3.10.2　温度指示器和光纤传感器83

3.10.3　表面声波温度微传感器84

3.11 性能比较和商品器件86

3.11.1　常用热微传感器的性能比较86

3.11.2　热微传感器商品87

第4章 磁微传感器89

4.1　霍尔效应器件90

4.1.1　霍尔效应和霍尔器件的工作原理90

4.1.2　霍尔传感器的设计及霍尔材料94

4.1.3　MOS霍尔片96

4.1.4　集成霍尔器件97

4.2　半导体磁阻效应及其器件99

4.3　磁敏二极管和磁敏三极管101

4.3.1　磁敏二极管101

4.3.2　磁敏三极管103

4.4　磁通门微磁强计106

4.5　隧道效应磁强计112

4.6　超导量子干涉磁强计114

4.7　磁阻和巨磁电阻材料及其器件118

4.7.1　磁阻效应器件118

4.7.2　巨磁电阻传感器123

第5章　光微传感器与辐射微传感器134

5.1　概述134

5.1.1　核辐射与电磁辐射134

5.1.2　辐射的度量137

5.1.3　辐射传感器的分类138

5.2　核辐射微传感器138

5.2.1　基于电离的探测器138

5.2.2　闪烁探测器139

5.2.3　直接固态辐射探测器139

5.2.4　其他的探测器类型142

5.3　光学微传感器142

5.3.1　概述142

5.3.2　直接光学微传感器144

5.3.3　间接光学微传感器159

5.3.4　生物光学微传感器167

第6章 声波微传感器174

6.1 引言174

6.1.1　声波技术和压电效应174

6.1.2　声波的传播174

6.2　用于声波传感器的压电材料178

6.2.1　压电体材料178

6.2.2　压电薄膜材料182

6.3　声波的探测185

6.4　声波微传感器的类型187

6.4.1　体声波微传感器187

6.4.2　表面声波微传感器189

6.5　实用的声波微传感器196

6.5.1　加速度微传感器196

6.5.2　温度微传感器198

6.5.3　压力微传感器198

6.5.4　扭矩微传感器199

6.5.5　质量（重量）微传感器200

6.5.6　露点（湿度）微传感器201

6.5.7　化学蒸气微传感器201

6.5.8　生物微传感器211

第7章 化学生物微传感器217

7.1　化学生物微传感器的一些基本概念217

7.1.1　化学生物微传感器的定义217

7.1.2　生物化学传感器的分类217

7.2　电阻式化学微传感器220

7.2.1　引言220

7.2.2　金属氧化物气体传感器220

7.2.3　有机材料气体微传感器223

7.3　化学电容器224

7.4　化学二极管225

7.4.1　无机肖特基器件225

7.4.2　有机肖特基器件226

7.5　化学三极管227

7.5.1　金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）气体传感器227

7.5.2　离子选择场效应晶体管（ISFETs）228

7.6　热化学微传感器229

7.6.1　电热调节器229

7.6.2　Pellistor气体传感器231

7.6.3　热电偶气体传感器233

7.7　质量敏感型化学微传感器233

7.7.1　压电型器件233

7.7.2　表面声波（SAW）生化微传感器234

7.8　化学微传感器的应用235

7.9　化学微传感器最新进展236

第8章　集成传感器、智能传感器及灵巧传感器241

8.1 集成传感器、智能传感器及灵巧传感器的一般定义241

8.2　测量控制系统的组成和功能243

8.2.1　总线结构传感系统243

8.2.2　传感节点结构及界面标准247

8.2.3　传感器的补偿252

8.3　接口电路253

8.3.1　基本模块253

8.3.2　电阻式传感器的接口电路256

8.3.3 电容式传感器的接口电路258

8.4　集成传感器的制备技术259

8.4.1　集成电路制备技术的回顾260

8.4.2　常规技术和要求261

8.5　灵巧传感器的设计264

8.5.1　电路的功能264

8.5.2　集成度267

8.5.3　信号处理的集成267

8.5.4　自校准微传感器268

8.5.5　自测试微传感器269

8.5.6　多功能微传感器269

8.6　灵巧传感器的应用实例270

8.6.1　多元件灵巧气体分析仪270

8.6.2　监测水质的灵巧传感系统275

8.6.3　温控表面声波灵巧气体传感器279

第9章　微传感器阵列及微传感器网络293

9.1 微传感器阵列器件的定义和基本设想293

9.1.1　微传感器阵列器件的定义293

9.1.2　阵列传感器的功能294

9.2　辐射阵列传感器298

9.2.1　热阵列传感器298

9.2.2　光阵列传感器299

9.3　机械阵列传感器304

9.4　磁阵列传感器306

9.5　化学阵列传感器307

9.5.1　基本原理307

9.5.2　气体传感器阵列308

9.5.3　气味传感器阵列309

9.6　微传感器网络311