Современные датчики. Справочник  Москва:  Техносфера, 2005. - 592 с.

Современные датчики. Справочник Москва: Техносфера, 2005. - 592 с.

Пароль к архиву:bamper.info
DepositFiles:Скачать


Справочник по современным датчикам можно назвать настольной книгой исследователя в любой области естествознания, поскольку в нем изложены физические принципы, методы разработки и варианты практического использования широкого спектра датчиков в самых разнообразных областях применений. Книга издана на английском языке уже третий раз, и это не случайно, поскольку любая современная система измерений не обходится без применения датчиков, которые являются «переводчиками» окружающей аналоговой природы на язык цифровой техники, т.е. можно сказать, что датчики являются «глазами, ушами и носами» кремниевых кристаллов.
Последнее издание дополнено описанием датчиков, реализованных по самым современным технологиям. Речь идет об электромеханических микродатчиках (MEMS) и об электрооптомеханических микросистемах (MEOMS), без которых был бы невозможен такой резкий прогресс в областях беспроводных систем телекоммуникации и отдельных областях медицины и техники, наблюдаемый в последние годы.
Книга является превосходным справочным пособием для студентов, исследователей, проектировщиков датчиков и специалистов, разрабатывающих измерительные системы.


Содержание
ПРЕДИСЛОВИЕ 17

Глава 1
СБОР ДАННЫХ 19
1 1 Датчики, сигналы и системы 19
1 2 Классификация датчиков 25
1 3 Единицы измерения 29
Литература 31
Глава 2
ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАТЧИКОВ 32
2 1 Передаточная функция 32
2 2 Диапазон измеряемых значений (Максимальный входной сигнал) 35
2 3 Диапазон выходных значений 35
2 4 Точность 36
2 5 Калибровка 38
2 6 Ошибка калибровки 39
2 7 Гистерезис 40
2 8 Нелинейность 41
2 9 Насыщение 42
2 10 Воспроизводимость 43
2 11 Мертвая зона 43
2 12 Разрешающая способность 44
2 13 Специальные характеристики 44
2 14 Выходной импеданс 44
2 15 Сигнал возбуждения 45
2 16 Динамические характеристики 45
2 17 Факторы окружающей среды 50
2 18 Надежность 52
2 19 Характеристики датчиков, диктуемые условиями их применения 55
2 20 Статистическая оценка 55
Литература 57
Глава 3
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ДАТЧИКОВ 58
3 1 Электрические заряды, поля и потенциалы 59 3 2 Емкость 66
3 2 1 Конденсатор 67
3 2 2 Диэлектрическая проницаемость 69
3 3 Магнетизм 73
3 3 1 Закон Фарадея 75 3 3 3 Соленоид 76
3 3 4 Торойд 77
3 3 5 Постоянные магниты 78
3 4 Индукция 79
3 5 Сопротивление 82
3 5 1 Удельное сопротивление 84
3 5 2 Температурная чувствительность 85
3 5 3 Тензочувствительность 88
3 5 4 Влагочувствительность 89
3 6 Пьезоэлектрический эффект 90
3 6 1 Пьезоэлектрические пленки 96
3 7 Пироэлектрический эффект 100
3 8 Эффект Холла 106
3 9 Эффекты Зеебека и Пельтье ПО
3 10 Звуковые волны 115
3 11 Температурные и тепловые свойства материалов 118
3 111 Температурные шкалы 119
3 112 Тепловое расширение 120
3 113 Теплоемкость 122
3 12 Теплопередача 123
3 12 1 Теплопроводность 124
3 12 2 Тепловая конвекция 126
3 12 3 Тепловое излучение 127
3 12 3 1 Излучающая способность 131
3 12 3 2 Резонансный эффект 134
3 13 Световое излучение 136
3 14 Динамические модели чувствительных элементов 138
3 14 1 Механические элементы 140
3 14 2 Тепловые элементы 142
3 14 3 Электрические элементы 143
3 14 4 Аналогии 144
Литература 144
Глава 4
ОПТИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ ДАТЧИКОВ 146
4 1 Радиометрия 148

4 2 Фотометрия 152

4 3 Светопропускающие окна 155

4 4 Зеркала 156

4 5 Линзы 159

4 6 Линзы Френеля 160

4 7 Оптические волокна и волноводы 163

4 8 Концентраторы 167 4

4,9 Покрытия, поглощающие тепловое излучение 168

4 10 Электрооптические и акустикооптические модуляторы 169
4 11 Интерферометрическая оптоволоконная модуляция 171
Литература 172
Глава 5
ИНТЕРФЕЙСНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ 173
5 1 Входные характеристики интерфейсных схем 173

5 2 Усилители 178
52 1 Операционные усилители 178
5 22 Повторители напряжения 181
5 23 Измерительный усилитель 181
5 2 4 Усилители заряда 184
5 3 Схемы возбуждения 187
5 З 1 Генераторы тока 187
5 3 2 Источники опорного напряжения 191
5 3 3 Генераторы 193
5 3 4 Задающие устройства 196
5 4 Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 198
54 1 Принципы построения АЦП 198
5 4 2 Преобразователи напряжения в частоту (ПНЧ) 200
5 43 АЦП двойного интегрирования 204
5 4 4 АЦП последовательного приближения 207
5 4 5 Улучшение разрешающей способности систем сбора данных 209
5 5 Прямая дискретизация и обработка сигналов 210
5 6 Измерители отношений сигналов 214
5 7 Мостовые схемы 216
57 1 Неуравновешенный мост 218
5 7 2 Уравновешенный мост 219
5 7 3 Температурная компенсация резистивного моста 219
5 7 4 Мостовые усилители 225
5 8 Передача данных 226
5 8 1 Двухпроводная передача 226
5 8 2 Четырехпроводной способ подключения датчика 227
5 8 3 Шестипроводный способ подключения мостовой схемы 228
5 9 Шумы в датчиках и интерфейсных схемах 229
5 9 1 Собственные шумы 229
5 9 2 Вносимый шум 233
5 9 3 Электрическое экранирование 237
5 9 4 Блокировочные конденсаторы 240
5 9 5 Экранирование от магнитных полей 241
5 9 6 Механический шум 243
5 9 7 Слои заземления 243

5 9 8 Развязка по цепи заземления и паразитные контуры
заземления 244
5 9 9 Шум Зеебека 246
5 10 Гальванические источники питания для маломощных датчиков 247
5 10 1 Первичные элементы 248
5 10 2 Вторичные элементы аккумуляторы 249

Литература 250
Глава 6
ДЕТЕКТОРЫ ПРИСУТСТВИЯ И ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ 251
6 1 Ультразвуковые датчики присутствия 252

6 2 Микроволновые детекторы движения 253

6 3 Емкостные датчики присутствия 257

6 4 Электростатические датчики движения 261
6 5 Оптоэлектронные детекторы движения 264
6 5 1 Структуры датчиков 264
6 5 11 Составные датчики 265

6 5 12 Датчики со сложной формой чувствительного элемента 266
6 5 13 Искажение изображения 266
6 5 14 Фасетныи фокусирующий элемент 266

6 5 2 Детекторы движения, работающие в видимом и ближнем
И К диапазонах спектра 268
6 5 3 Детекторы движения, работающие в дальнем ИК диапазоне 269
6 5 3 1 Детекторы движения на основе пассивных
И К элементов 270

6 5 3 2 Анализ эффективности работы пассивного
ИК детектора движущихся объектов (ПИК-детектора) 273
Литература 277
Глава 7
ДЕТЕКТОРЫ ПОЛОЖЕНИЯ, ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И УРОВНЯ 278
7 1 Потенциометрические датчики 279

7 2 Гравитационные датчики 282

7 3 Емкостные датчики 284

7 4 Индуктивные и магнитные датчики 287
7 4 1 Линейно-регулируемые дифференциальные трансформаторы
(ЛРДТ) и поворотно-регулируемые дифференциальные
трансформаторы (ПРДТ) 288
7 4 2 Вихретоковые датчики 290
74 3 Поперечный индуктивный датчик 291
7 44 Датчики приближения, использующие эффект Холла 292
7 4 5 Магниторезистивные датчики 296
7 46 Магнитострикционный детектор 299
7 5 Оптические датчики 300
7 5 1 Оптические мостовые схемы 301
7 5 2 Поляризационный детектор приближения 301
7 5 3 Волоконооптические датчики 302
7 5 4 Датчики Фабри-Перо 304
7 5 5 Решетчатые датчики 306
7 5 6 Позиционно-чувствительные детекторы 308
7 6 Ультразвуковые датчики 312
7 7 Радары 314
77 1 Микромощные импульсные радары 314
7 7 2 Радар для зондирования грунта 316
7 8 Датчики толщины и уровня 317
7 8 1 Датчики абляции 318
7 8 2 Детекторы толщины пленок 319
7 8 3 Датчики уровня жидкости 320 Литература 321
Глава 8
СКОРОСТЬ И УСКОРЕНИЕ 323
8 1 Характеристики акселерометров 325

8 2 Емкостные акселерометры 327

8 3 Пьезорезистивные акселерометры 329

8 4 Пьезоэлектрические акселерометры 330

8 5 Тепловые акселерометры 331
85 1 Акселерометры с нагреваемой пластиной 331
8 5 2 Акселерометры с нагреваемым газом 332 8 6 Гироскопы 335
8 6 1 Роторный гироскоп 335
8 6 2 Монолитные кремниевые гироскопы 336
8 6 3 Оптические гироскопы 339
8 7 Пьезоэлектрические кабели 341
Литература 343
Глава 9
ДАТЧИКИ СИЛЫ, МЕХАНИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
И ПРИКОСНОВЕНИЯ 345
9 1 Тензодатчики 347

9 2 Тактильные чувствительные элементы 349
9 3 Пьезоэлектрические датчики силы 356
Литература 358
Глава 10
ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ 359
10 1 Общие понятия о давлении 359

10 2 Единицы измерения давления 361

10 3 Ртутные датчики давления 361

10 4 Сильфоны, мембраны и тонкие пластины 362

10 5 Пьезорезистивные датчики 364

10 6 Емкостные датчики 369

10 7 Датчики переменного магнитного сопротивления 370

10 8 Оптоэлектронные датчики 372
10 9 Вакуумные датчики 374
10 9 1 Вакууметры Пирани 374
10 9 2 Ионизационные датчики 376
10 9 3 Датчик газового сопротивления 377
Литература 377
Глава 11
РАСХОДОМЕРЫ 378
11 1 Основы гидродинамики 378

11 2 Датчики скорости потока по перепаду давления 380

11 3 Тепловые расходомеры 382

11 4 Ультразвуковые расчходомеры 386
115 Электромагнитные расходомеры 389
116 Микрорасходомеры 391

11 7 Детектор изменения скорости потока газа 393

11 8 Кориолисовские расходомеры 394
11 9 Расходомеры с мишенями 396
Литература 397
Глава 12
АКУСТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ 398
12 1 Резистивные микрофоны 399

12 2 Электростатические микрофоны 399

12 3 Оптоволоконные микрофоны 400

12 4 Пьезоэлектрические микрофоны 402

12 5 Электретные микрофоны 403
12 6 Твердотельные акустические детекторы 405
Литература 407
Глава 13
ДАТЧИКИ ВЛАЖНОСТИ И СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ 408
13 1 Общие понятия о влажности 408

13 2 Емкостные датчики 410

13 3 Резистивные датчики влажности 413

13 4 Термисторные датчики влажности 415 13 5 Оптический гигрометр 416
13 5 Вибрационный гигрометр 417
Литература 420
Глава 14
ДЕТЕКТОРЫ СВЕТОВЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ 419
14 1 Введение 419

14 2 Фотодиоды 423

14 3 Фототранзистор 430

14 4 Фоторезисторы 433

14 5 Охлаждаемые детекторы 435

14 6 Детекторы ИК-излучений 438
14 6 1 Ячейки Голея 439
14 6 2 Детекторы излучении на основе термоэлементов 440
14 6 3 Пироэлектрические датчики И К-излучений 442
14 6 4 Болометры 447
14 6 5 Активный датчик излучения дальнего ИК диапазона 450
14 7 Детекторы газового пламени 452
Литература 454
Глава 15
ДЕТЕКТОРЫ РАДИОАКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 455
15 1 Сцинтилляционные детекторы 456
15 2 Ионизационные детекторы 459
15 2 1 Ионизационные камеры 459
15 2 2 Пропорциональные камеры 461
15 2 3 Счетчики Гейгера-Мюллера 462
15 2 4 Полупроводниковые детекторы радиоактивности 463

Литература 467
Глава 16
ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ 468
16 1 Терморезистивные датчики 473
16 1 1 Резистивные детекторы температуры 473

16 12 Кремниевые резистивные датчики 476 16 13 Термисторы 478
16 13 1 Термисторы с отрицательным температурным
коэффициентом сопротивления 478
16 1 3 1 1 Простая модель 479
16 13 12 Модель Фрайдена 481
16 13 13 Модеть Стейнхарта-Харта 483

16 1 3 I 4 Изготовление термисторов с отрицательным
температурным коэффициентом 485 16 13 2 Явление саморазогрева в термисторах
с отрицательным температурным коэффициентом 486 16 13 3 Термисторы с положительным температурным
коэффициентом 490
16 2 Термоэлектрические контактные датчики 493
16 2 1 Законы термоэлектричества 494
16 2 2 Схемы подключения термопар 496
16 2 3 Термопарные сборки 498
16 3 Полупроводниковые датчики температуры на основе р-n перехода 500
16 4 Оптические датчики температуры 504
16 4 1 Флуоресцентные датчики 504
16 4 2 Интерферометрические датчики 506
16 4 3 Датчики на основе растворов, изменяющих цвет от температуры 507 16 5 Акустические датчики температуры 507
16 6 Пьезоэлектрические датчики температуры 509
Литература 509
Глава 17
ХИМИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ 511
17 1 Характеристики химических датчиков 512
17 2 Проблемы химических датчиков 512
17 3 Классификация химических детекторов 513
17 4 Датчики прямого действия 514
17 4 1 Металл-оксидные химические датчики 514
17 4 2 Химические полевых транзисторы 516
17 4 3 Электрохимические датчики 517


...

Похожие книги: