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。近年来传感器技术发展非常迅速，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微机械加工工艺的微结构设计，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、静态特性等方面的要求。

本教材正是基于这一发展趋势构思、选材编著的。本教材简要介绍了新型传感技术的发展趋势、传感技术中的一些共性基础问题；重点介绍了传感器技术中采用的先进材料、以硅材料为重点的先进制造技术；重点介绍了一些具有代表性的传感器敏感结构的建模和模拟计算方法；介绍了多类具有代表性的传感器的检测原理及应用。

本教材可作为仪器科学与技术、控制科学与工程、机械工程等领域的高年级本科生、研究生的教材，也可供有关的工程技术人员参考。

文前辅文
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 传感器技术的特点
  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 传感器静态特性的描述
  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（SiC）
   3.2.4 氧化硅和氮化硅
  3.3 化合物半导体材料
  3.4 压电材料
   3.4.1 压电效应
   3.4.2 压电石英晶体
   3.4.3 压电陶瓷
   3.4.4 聚偏二氟乙烯薄膜
   3.4.5 氧化锌（ZnO）压电薄膜
  3.5 磁致伸缩材料
  3.6 形状记忆合金
  3.7 熔凝石英
  3.8 光导纤维
  3.9 弹性合金
   3.9.1 Ni基弥散硬化恒弹合金
   3.9.2 马氏体弥散硬化合金
  3.10 纳米材料
  3.11 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 硅微加工技术
   4.2.1 体型微加工技术
   4.2.2 表面微加工技术
  4.3 LIGA技术与SLIGA技术
   4.3.1 LIGA技术
   4.3.2 SLIGA技术
  4.4 特种精密加工技术
  4.5 封装技术
   4.5.1 技术要求
   4.5.2 阳极键合
   4.5.3 Si-Si直接键合
   4.5.4 玻璃封接键合
   4.5.5 金属共熔键合
   4.5.6 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
   5.2.5 应力的摩尔圆（Mohr〖WTBZ〗〖HTXH〗s circle）
  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 Hamilton原理
   5.5.8 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 圆平膜片的弯曲振动
   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 方平膜片的弯曲振动
   6.4.4 算例与分析
   6.4.5 方平膜片的边界结构参数
  6.5 波纹膜片的建模
   6.5.1 受均布压力的波纹膜片
   6.5.2 受集中力的波纹膜片
   6.5.3 算例与分析
  6.6 E形圆膜片的建模
   6.6.1 基本方程
   6.6.2 受集中力的E形圆膜片
   6.6.3 受均布压力的E形圆膜片
   6.6.4 算例与分析
  6.7 带有顶盖的圆柱壳的建模
   6.7.1 基本方程
   6.7.2 圆柱壳环单元的有限元列式
   6.7.3 算例与分析
  6.8 顶端开口的圆柱壳的建模
   6.8.1 近似解析解
   6.8.2 底端约束的特征
  6.9 半球壳的建模
   6.9.1 半球壳的弯曲振动
   6.9.2 半球壳的振型进动特性
   6.9.3 半球壳的耦合振动
  习题与思考题
第7章 硅电容式集成传感器
  7.1 概述
  7.2 硅电容式集成压力传感器
   7.2.1 原理结构
   7.2.2 敏感特性
  7.3 硅电容式集成压力传感器的接口电路
   7.3.1 开关-电容接口电路
   7.3.2 电容-频率接口变换电路
  7.4 硅电容式集成加速度传感器
   7.4.1 零位平衡电容式加速度传感器
   7.4.2 基于组合梁的电容式加速度传感器
   7.4.3 硅电容式三轴加速度传感器
  7.5 硅电容式角速度传感器
  习题与思考题
第8章 谐振式传感器
  8.1 概述
  8.2 谐振式传感器的基础理论
   8.2.1 基本结构
   8.2.2 闭环系统及其实现条件
   8.2.3 敏感机理
   8.2.4 谐振子的机械品质因数
   8.2.5 设计要点
   8.2.6 特征与优势
  8.3 谐振弦式压力传感器
   8.3.1 基本结构
   8.3.2 特性方程
  8.4 谐振膜式压力传感器
   8.4.1 基本结构
   8.4.2 特性方程
  8.5 谐振筒式压力传感器
   8.5.1 简述
   8.5.2 压电激励特性
   8.5.3 拾振信号的转换
   8.5.4 稳定的单模态自激系统的实现
   8.5.5 双模态的有关讨论
  8.6 石英振梁式加速度传感器
   8.6.1 基本结构
   8.6.2 特性方程
  8.7 谐振式角速度传感器
   8.7.1 压电激励谐振式圆柱壳角速度传感器
   8.7.2 静电激励半球谐振式角速度传感器
  8.8 谐振式直接质量流量传感器
   8.8.1 结构与工作原理
   8.8.2 信号检测电路
   8.8.3 密度的测量
   8.8.4 双组分流体的测量
   8.8.5 应用特点
  8.9 硅微结构谐振式传感器
   8.9.1 简述
   8.9.2 硅微结构谐振式压力传感器
   8.9.3 谐振式硅微结构加速度传感器
   8.9.4 输出频率的硅微机械陀螺
   8.9.5 硅微结构谐振式质量流量传感器
   8.9.6 硅微结构谐振式传感器开环特性测试仪
  8.10 石墨烯谐振式传感器
   8.10.1 石墨烯谐振器
   8.10.2 石墨烯制备工艺
   8.10.3 石墨烯谐振式压力传感器
   8.10.4 石墨烯谐振式加速度传感器
   8.10.5 石墨烯谐振式角速度传感器
   8.10.6 石墨烯谐振式质量传感器
   8.10.7 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9章 声表面波传感器
  9.1 概述
  9.2 表面波的基本理论
   9.2.1 表面波的基本类型
   9.2.2 声表面波的主要性质
  9.3 声表面波叉指换能器
   9.3.1 叉指换能器的基本特性
   9.3.2 叉指换能器的基本分析模型
  9.4 声表面波谐振器
  9.5 SAW应变传感器
  9.6 SAW压力传感器
   9.6.1 结构与闭环实现
   9.6.2 特性方程
   9.6.3 差动检测输出
  9.7 SAW加速度传感器
   9.7.1 特性方程
   9.7.2 动态特性分析
  9.8 SAW流量传感器
   9.8.1 结构与原理
   9.8.2 特性方程
  9.9 SAW气体传感器
   9.9.1 工作原理
   9.9.2 薄膜与传感器特性之间的关系
  9.10 SAW湿度传感器
  习题与思考题
第10章 薄膜传感器
  10.1 概述
  10.2 薄膜应变式传感器
   10.2.1 工作原理
   10.2.2 溅射薄膜应变片及传感器
   10.2.3 蒸发薄膜应变片及传感器
   10.2.4 薄膜应变式传感器的特点
  10.3 薄膜热敏传感器
  10.4 薄膜气敏传感器
   10.4.1 溅射SnO2气敏元件
   10.4.2 等离子化学气相淀积SnO2气敏薄膜元件
   10.4.3 稀土掺杂薄膜型气敏元件
  10.5 薄膜磁敏传感器
  习题与思考题
第11章 磁传感器
  11.1 概述
  11.2 磁传感器的工作原理
   11.2.1 基本效应
   11.2.2 霍尔效应
   11.2.3 磁阻效应
   11.2.4 量子力学电磁效应（超导体电磁效应）
  11.3 霍尔元件与霍尔传感器
   11.3.1 霍尔元件
   11.3.2 霍尔传感器应用举例
  11.4 磁阻元件与传感器
   11.4.1 磁阻元件
   11.4.2 磁阻式传感器应用举例
  11.5 硅谐振式磁传感器简介
  习题与思考题
部分习题与思考题参考答案
参考文献