传感器在当代科学技术中占有十分重要的地位，所有以计算机为基础的自动化、智能化系统，都需要传感器提供赖以做出实时决策的数据。近年来，作为信息获取重要手段的传感技术发展非常迅速。传感技术自身的复杂性、综合性以及应用的个性化，使得传感器的发展周期远远长于信息技术中传输与处理技术的发展周期，非常明显的发展趋势是：沿用传统的作用原理和某些新效应;优先使用晶体材料，采用微机械加工工艺和微电子技术;从传统的结构设计转向基于微机械加工工艺的微结构设计，研制各种新型传感器及传感器系统，以满足体积、质量、功耗及动态和静态特性等方面的要求。

本教材正是基于这一发展趋势来构思并选材编著的。本教材简要介绍新型传感技术的发展趋势、传感器的特性及其评估、传感技术中采用的先进材料、以硅材料为重点的先进制造技术、传感器敏感结构的建模和模拟计算方法；介绍多类具有代表性的传感器的测量原理及应用，包括：热电式传感器、应变式传感器、压阻式传感器、电容式传感器、电磁式传感器、压电式传感器、薄膜传感器、谐振式传感器、声表面波传感器等。

本教材在每一章都给出一些应用实例及分析，并配有丰富的思考题与习题。

本教材可作为测控技术与仪器、智能感知工程、电气工程及其自动化、自动化、机械工程及自动化、过程装备与控制工程、探测制导与控制技术等专业本科生的教材，也可作为仪器科学与技术、控制科学与工程、机械工程等专业研究生的教材，也可供有关的工程技术人员参考。

前辅文
第1章 绪论
  1.1 传感器的作用
  1.2 新型传感技术的发展
   1.2.1 新原理、新材料和新工艺的发展
   1.2.2 微型化、集成化、多功能和智能化发展
   1.2.3 多传感器融合与网络化发展
   1.2.4 量子传感技术的快速发展
  1.3 传感器的分类与命名
  1.4 传感技术的特点
  1.5 本教材的特点及主要内容
  *1.6 传感技术领域的学术交流
  习题与思考题
第2章 传感器的特性
  2.1 传感器的静态标定
   2.1.1 静态标定的条件
   2.1.2 传感器的静态特性
  2.2 传感器的主要静态性能指标
  2.3 传感器动态特性的描述
   2.3.1 时域动态特性方程
   2.3.2 频域动态特性方程
  2.4 传感器的动态响应与性能指标
   2.4.1 时域动态响应与性能指标
   2.4.2 频域动态响应与性能指标
  *2.5 加速度传感器动态特性测试及改进
  *2.6 传感器噪声及其减小的方法
   *2.6.1 传感器噪声产生的原因
   *2.6.2 传感器的信噪比
   *2.6.3 传感器低噪声化的方法
  习题与思考题
第3章 传感器与敏感材料
  3.1 概述
  3.2 硅材料
   3.2.1 单晶硅
   3.2.2 多晶硅
   3.2.3 碳化硅
   3.2.4 氧化硅和氮化硅
  3.3 压电材料
  3.4 熔凝石英
  3.5 弹性合金
   3.5.1 Ni基弥散硬化恒弹合金
   3.5.2 马氏体弥散硬化合金
  *3.6 纳米材料
  *3.7 石墨烯材料
  习题与思考题
第4章 传感器的制造和封装技术
  4.1 概述
  4.2 体型微加工技术
   4.2.1 化学腐蚀
   4.2.2 离子刻蚀
  4.3 表面微加工技术
   4.3.1 薄膜生成技术
   4.3.2 牺牲层技术
  4.4 LIGA技术与SLIGA技术
   4.4.1 LIGA技术
   4.4.2 SLIGA技术
  4.5 特种精密加工技术
  4.6 封装技术
   4.6.1 技术要求
   4.6.2 阳极键合
   4.6.3 Si-Si直接键合
   4.6.4 玻璃封接键合
   4.6.5 金属共熔键合
   4.6.6 冷压焊键合
  习题与思考题
第5章 传感器建模的力学基础
  5.1 概述
  5.2 弹性体的应力
   5.2.1 直角坐标系中的应力平衡方程
   5.2.2 直角坐标系中弹性体边界上的应力平衡方程
   5.2.3 平面极坐标系中的应力平衡方程
   *5.2.4 不同坐标系中应力之间的变换关系
  5.3 弹性体的应变
   5.3.1 直角坐标系中的几何方程
   5.3.2 圆柱体坐标系中的几何方程
   5.3.3 平面极坐标系中的几何方程
   *5.3.4 圆柱壳坐标系中的几何方程
   *5.3.5 球壳坐标系中的几何方程
   *5.3.6 大挠度下的几何方程
   *5.3.7 不同坐标系中应变之间的关系
  5.4 弹性体的物理方程
  5.5 弹性体的能量方程
   5.5.1 弹性体的弹性势能
   5.5.2 弹性体外力的功
   5.5.3 虚功原理
   5.5.4 弹性体的动能
   5.5.5 弹性体初始内力引起的附加弹性势能
   5.5.6 弹性体的能量泛函原理
   5.5.7 哈密顿（Hamilton）原理
   5.5.8 里茨（Ritz）法
  5.6 弹性体的主要边界条件
  习题与思考题
第6章 传感器的建模
  6.1 弹性圆柱体(杆)的建模
   6.1.1 受轴向力的圆柱体
   6.1.2 圆柱体拉伸振动的固有频率
   6.1.3 受扭矩的圆柱体
   6.1.4 圆柱体扭转振动的固有频率
   6.1.5 弹性杆弯曲振动的固有频率
   6.1.6 弹性弦丝振动的固有频率
  6.2 梁的建模
   6.2.1 受法向力的悬臂梁
   6.2.2 受轴向力的双端固支梁
  6.3 圆平膜片的建模
   6.3.1 圆平膜片的小挠度变形
   *6.3.2 圆平膜片的大挠度变形
   *6.3.3 圆平膜片的固有振动
   *6.3.4 算例与分析
  6.4 矩形(方)平膜片的建模
   6.4.1 矩形(方)平膜片的小挠度变形
   *6.4.2 矩形(方)平膜片的大挠度变形
   *6.4.3 方平膜片的固有振动
   *6.4.4 算例与分析
  *6.5 E形圆膜片的建模
   *6.5.1 基本方程
   *6.5.2 受集中力的E形圆膜片
   *6.5.3 受均布压力的E形圆膜片
   *6.5.4 算例与分析
  *6.6 带有顶盖的圆柱壳的建模
   *6.6.1 基本方程
   *6.6.2 圆柱壳环单元的有限元列式
   *6.6.3 算例与分析
  *6.7 顶端开口的圆柱壳的建模
   *6.7.1 近似解析解
   *6.7.2 底端约束的特征
  *6.8 半球壳的建模
   *6.8.1 半球壳的弯曲振动
   *6.8.2 半球壳的振型进动特性
   *6.8.3 半球壳的耦合振动
  习题与思考题
第7章 热电式传感器
  7.1 概述
   7.1.1 温度的概念
   7.1.2 温标
   7.1.3 测温方法与测温仪器的分类
  7.2 热电阻温度传感器
   7.2.1 金属热电阻
   7.2.2 半导体热敏电阻
   7.2.3 测温电桥电路
  7.3 热电偶
   7.3.1 热电效应
   7.3.2 热电偶的工作原理
   7.3.3 热电偶的基本定律
   7.3.4 热电偶的误差及补偿
   7.3.5 热电偶的组成、分类及特点
  *7.4 半导体温度传感器
  *7.5 非接触式温度传感器
   *7.5.1 全辐射式温度传感器
   *7.5.2 亮度式温度传感器
   *7.5.3 比色式温度传感器
  *7.6 基于热电阻的气体质量流量传感器
  习题与思考题
第8章 应变式传感器
  8.1 电阻应变片
   8.1.1 应变式变换原理
   8.1.2 应变片结构及应变效应
   8.1.3 电阻应变片的种类
  8.2 应变片的温度误差及其补偿
   8.2.1 温度误差产生的原因
   8.2.2 温度误差的补偿方法
  8.3 电桥电路原理
   8.3.1 电桥电路的平衡
   8.3.2 电桥电路的不平衡输出
   8.3.3 电桥电路的非线性误差
   8.3.4 四臂受感差分电桥电路的温度补偿
  8.4 应变式传感器的典型实例
   8.4.1 应变式压力传感器
   8.4.2 应变式力传感器
   8.4.3 应变式加速度传感器
   8.4.4 应变式转矩传感器
  习题与思考题
第9章 硅压阻式传感器
  9.1 硅压阻式变换原理
   9.1.1 半导体材料的压阻效应
   9.1.2 单晶硅的晶向、晶面的表示
   9.1.3 压阻系数
  9.2 硅压阻式传感器的典型实例
   9.2.1 硅压阻式压力传感器
   9.2.2 硅压阻式加速度传感器
  *9.3 硅压阻式传感器温度漂移的补偿
  习题与思考题
第10章 电容式传感器
  10.1 电容式敏感元件及特性
   10.1.1 电容式敏感元件
   10.1.2 变间隙电容式敏感元件
   10.1.3 变面积电容式敏感元件
   10.1.4 变介电常数电容式敏感元件
   10.1.5 电容式敏感元件的等效电路分析
  10.2 电容式变换元件的信号转换电路
   10.2.1 运算放大器式电路
   10.2.2 交流不平衡电桥电路
   10.2.3 变压器式电桥电路
   *10.2.4 差分脉冲调宽电路
   *10.2.5 电容-频率接口变换电路
   *10.2.6 开关电容接口电路
  10.3 电容式传感器的典型实例
   10.3.1 电容式压力传感器
   10.3.2 硅电容式集成压力传感器
   10.3.3 电容式加速度传感器
   10.3.4 硅电容式集成加速度传感器
   10.3.5 硅电容式角速度传感器
  *10.4 电容式传感器的结构及抗干扰问题
   *10.4.1 温度变化对结构稳定性的影响
   *10.4.2 温度变化对介质介电常数的影响
   *10.4.3 绝缘问题
   *10.4.4 寄生电容的干扰与防止
  习题与思考题
第11章 电磁式传感器
  11.1 电感式变换原理及其元件
   11.1.1 简单的电感式变换元件
   11.1.2 差分电感式变换元件
   11.1.3 差分变压器式变换元件
  11.2 磁电感应式变换原理
  11.3 电涡流式变换原理
   11.3.1 电涡流效应
   11.3.2 等效电路分析
   11.3.3 信号转换电路
  11.4 霍尔效应及元件
   11.4.1 霍尔效应
   11.4.2 霍尔元件
  11.5 磁阻效应及元件
   11.5.1 磁阻效应
   11.5.2 磁阻元件
  11.6 电磁式传感器的典型实例
   11.6.1 差分电感式压力传感器
   11.6.2 差分变压器式加速度传感器
   11.6.3 电磁式振动速度传感器
   11.6.4 霍尔式振动位移传感器
   11.6.5 磁阻式转速传感器
   11.6.6 磁电式涡轮流量传感器
   11.6.7 电磁式流量传感器
   11.6.8 基于电涡流式振动位移传感器的振动测量
  习题与思考题
第12章 压电式传感器
  12.1 主要压电材料及其特性
   12.1.1 石英晶体
   12.1.2 压电陶瓷
   12.1.3 聚偏二氟乙烯
   12.1.4 压电元件的等效电路
  12.2 压电元件的信号转换电路
   12.2.1 电荷放大器与电压放大器
   12.2.2 压电元件的并联与串联
  12.3 典型的压电式传感器
   12.3.1 压电式压力传感器
   12.3.2 压电式加速度传感器
   12.3.3 压电式超声波流量传感器
   12.3.4 压电式温度传感器
  *12.4 压电式传感器的抗干扰问题
   *12.4.1 环境温度的影响
   *12.4.2 环境湿度的影响
   *12.4.3 横向灵敏度
   *12.4.4 基座应变的影响
   *12.4.5 声噪声的影响
   *12.4.6 电缆噪声的影响
   *12.4.7 接地回路噪声的影响
  习题与思考题
第13章 薄膜传感器
  13.1 概述
  13.2 薄膜应变式传感器
   13.2.1 工作原理
   13.2.2 溅射合金薄膜应变片及传感器
   13.2.3 蒸发半导体薄膜应变片及传感器
   13.2.4 薄膜应变式传感器的特点
  13.3 薄膜热敏传感器
  *13.4 薄膜气敏元件及传感器
   *13.4.1 溅射SnO2气敏元件
   *13.4.2 等离子化学汽相淀积SnO2气敏薄膜元件
   *13.4.3 稀土掺杂薄膜型气敏元件及敏感机理
  *13.5 薄膜磁敏元件及传感器
  习题与思考题
第14章 谐振式传感器
  14.1 概述
  14.2 谐振式传感器的基础理论
   14.2.1 基本结构
   14.2.2 闭环系统及其实现条件
   14.2.3 敏感机理
   14.2.4 谐振子的机械品质因数
   14.2.5 设计要点
   14.2.6 特征与优势
  14.3 谐振弦式压力传感器
   14.3.1 基本结构
   14.3.2 特性方程
  14.4 谐振膜式压力传感器
   14.4.1 基本结构
   14.4.2 特性方程
  14.5 谐振筒式压力传感器
   14.5.1 简述
   14.5.2 压电激励特性
   14.5.3 拾振信号的转换
   14.5.4 稳定的单模态自激系统的实现
   14.5.5 双模态的有关讨论
  14.6 谐振式直接质量流量传感器
   14.6.1 结构与工作原理
   14.6.2 信号检测电路
   14.6.3 密度的测量
   14.6.4 双组分流体的测量
   14.6.5 应用特点
  *14.7 谐振式角速度传感器
   *14.7.1 压电激励谐振式圆柱壳角速度传感器
   *14.7.2 静电激励半球谐振式角速度传感器
  14.8 硅微结构谐振式传感器
   14.8.1 简述
   14.8.2 硅微结构谐振式压力传感器
   14.8.3 硅微结构谐振式加速度传感器
   *14.8.4 硅微结构谐振式角速度传感器
   *14.8.5 硅微结构谐振式质量流量传感器
   *14.8.6 硅微结构谐振式传感器开环特性测试仪
  *14.9 石墨烯谐振式传感器
   *14.9.1 石墨烯谐振器
   *14.9.2 石墨烯制备工艺
   *14.9.3 石墨烯谐振式压力传感器
   *14.9.4 石墨烯谐振式加速度传感器
   *14.9.5 石墨烯谐振式角速度传感器
   *14.9.6 石墨烯谐振式质量传感器
   *14.9.7 石墨烯谐振式传感器需要解决的技术难点
  习题与思考题
第15章 声表面波传感器
  15.1 概述
  15.2 声表面波叉指换能器
   15.2.1 叉指换能器的基本特性
   15.2.2 叉指换能器的基本分析模型
  15.3 声表面波谐振器
  15.4 SAW应变传感器
  15.5 SAW压力传感器
   15.5.1 结构与闭环实现
   15.5.2 特性方程
   15.5.3 差分检测输出
  15.6 SAW加速度传感器
   15.6.1 特性方程
   15.6.2 动态特性分析
  *15.7 SAW流量传感器
   *15.7.1 结构与原理
   *15.7.2 基本方程
  *15.8 SAW气体传感器
   *15.8.1 工作原理
   *15.8.2 薄膜与传感器特性之间的关系
  *15.9 SAW湿度传感器
  习题与思考题
参考文献