内容简介

针对微传感器技术发展速度快，一些理论、方法及实现技术尚未成熟的特点，本书紧密结合微传感器的最新发展动态，对热、辐射、机械、磁、化学量微传感器的基本理论及实现技术进行分类阐述，同时介绍了微传感器系统及其数据获取与处理方面的知识，旨在为读者提供一本微传感器方面的入门读物。本书帮助读者在掌握微传感器基础知识的基础上，建立微传感器设计、研究、制作及实验分析等方面的基本概念。当遇到具体的微传感器问题时，能查到专业文献，能读懂文献内容，能自行设计实验，能对实验结果进行分析总结。

目录

1 引言

1·1　微电子与微传感器

1·1·1 微电子与微器件

1·1·2　微传感器

1·1·3 微机电系统

1·1·4　微器件的相关理论与技术

1·2　微传感器与测量系统

1·2·1 测量系统

1·2·2　微传感器的分类

1·2·3 微传感器系统

1·3 本书内容的学习

1·3·1 专业文献的查找

1·3·2 专业文献的阅读

1·3·3　数据的总结与表达

推荐阅读

练习与思考34

2微传感器与信号36

2·1微传感器的理想特性及实用中的局限性36

2·1·1微传感器的误差36

2·1·2微传感器的静态特性38

2·1·3微传感器的动态特性44

2·2微传感器的标定48

2·2·1微传感器标定的基本概念48

2·2·2精度、精密度、误差、不确定度49

2·2·3微传感器的标定与数据处理51

2·2·4微传感器标定实验的设计53

2·3微传感器信号的数据获取55

2·3·1微传感器的信号调理56

2·3·2接口与数域57

2·3·3电阻的检测59

2·3·4电容的检测65

推荐阅读75

练习与思考75

3微传感器的常用材料及加工工艺78

3·1材料的基本知识78

3·1·1材料的基本物理特性78

3·1·2导体、半导体和电介质材料81

3·1·3mems常用材料84

3·2微传感器的常用材料86

3·2·1半导体敏感材料86

3·2·2敏感陶瓷材料87

3·2·3高分子敏感材料94

3·2·4磁性材料101

3·2·5微传感器的封装104

3·3常用的微加工技术106

3·3·1硅的刻蚀技术106

3·3·2表面膜的加工工艺111

3·3·3硅的平面微加工工艺119

3·3·4三维结构的微加工工艺121

推荐阅读123

练习与思考124

4热学量微传感器125

4·1基本知识及定义125

4·1·1基本的热学量126

4·1·2温度及其标定127

4·1·3热学量微传感器的分类131

4·2热电偶132

4·2·1热电效应132

4·2·2热电偶的材料及其制作133

4·3热电阻138

4·3·1金属热电阻138

4·3·2半导体热敏电阻140

4·4热敏二极管和热敏三极管142

4·4·1热敏二极管142

4·4·2热敏三极管143

4·5其他形式的热学量传感器144

4·5·1石英体声波温度传感器144

4·5·2声表面波温度传感器147

4·5·3光纤温度传感器150

推荐阅读153

练习与思考153

5辐射量微传感器155

5·1辐射量微传感器的基本概念与定义155

5·1·1核辐射与电磁辐射155

5·1·2辐射的计量参数157

5·1·3辐射量微传感器的分类159

5·2核辐射微传感器160

5·2·1核辐射的类型及其计量161

5·2·2闪烁探测器163

5·2·3固态探测器166

5·3紫外光、可见光与近红外光微传感器168

5·3·1电导型光敏微传感器168

5·3·2光电型光敏微传感器173

5·4红外辐射微传感器179

5·4·1红外辐射的基本知识179

5·4·2红外光敏微传感器181

5·4·3红外热敏微传感器184

推荐阅读188

练习与思考188

6机械量微传感器190

6·1机械量的测量190

6·1·1常见机械量及机械量微传感器190

6·1·2微机械元件192

6·1·3微机械谐振器197

6·1·4谐振式微传感器204

6·2压力微传感器209

6·2·1压力测量的基本概念209

6·2·2压阻式压力微传感器211

6·2·3电容式压力微传感器216

6·2·4硅谐振式压力微传感器221

6·3加速度微传感器225

6·3·1加速度微传感器的基本概念225

6·3·2压阻式加速度微传感器227

6·3·3电容式加速度微传感器231

6·3·4谐振式加速度微传感器236

6·4流量微传感器241

6·4·1机械式流量微传感器241

6·4·2热式流量微传感器243

推荐阅读244

练习与思考244

7磁微传感器246

7·1磁微传感器的基本知识246

7·1·1磁场的描述246

7·1·2微传感器中的磁效应247

7·2霍尔传感器250

7·2·1霍尔效应250

7·2·2基于霍尔效应的微传感器251

7·2·3霍尔传感器的检测电路254

7·3磁阻效应与磁敏电阻257

7·3·1磁阻效应257

7·3·2各向异性磁敏电阻258

7·3·3巨磁阻微传感器260

7·4磁敏二极管及磁敏三极管263

7·5磁微传感器的典型应用264

推荐阅读271

练习与思考271

8化学量微传感器常用技术273

8·1电化学检测技术273

8·1·1电极电位与电极过程273

8·1·2电化学分析方法284

8·1·3离子选择电极290

8·2石英晶体微天平297

8·2·1石英晶体谐振器298

8·2·2石英晶体谐振器对表面负载的敏感特性301

8·2·3石英晶体微天平在化学量检测方面的应用304

8·3表面等离子体谐振检测技术308

8·4主元分析方法313

8·4·1多元数据分析中的特征提取313

8·4·2主元分析原理315

8·4·3主元分析实例317

推荐阅读321

练习与思考322

9化学量微传感器326

9·1化学量微传感器的基本概念326

9·1·1化学量微传感器的基本原理326

9·1·2化学量微传感器的分类328

9·2气体微传感器331

9·2·1气体的检测与气体微传感器332

9·2·2电化学气体微传感器335

9·2·3半导体气体微传感器338

9·2·4湿度敏感元件343

9·2·5基于mems技术的气体微传感器348

9·3生物微传感器350

9·3·1生物微传感器概述351

9·3·2生物微传感器的特性353

9·3·3分子识别与生物探针358

9·3·4生物探针的固定361

9·3·5电化学生物微传感器368

9·3·6热量型生物微传感器372

9·3·7声表面波生物微传感器374

9·3·8悬臂梁式生物微传感器377

9·3·9基于mosfet器件的生物微传感器380

推荐阅读385

练习与思考385

10微传感器的数据获取387

10·1准数字传感器387

10·1·1传感器输出信号的类型及其离散化388

10·1·2准数字传感器中的参数转换391

10·1·3几种准数字微传感器392

10·2时间调制信号的数字编码转换396

10·2·1频率测量法397

10·2·2周期测量法399

10·2·3混合测量方法401

10·2·4基于傅里叶变换的频率-编码转换403

10·2·5相位-编码转换405

10·3微传感器系统的数据获取技术407

10·3·1数据获取系统的基本概念407

10·3·2灵巧传感器的结构及数据获取409

10·3·3多通道数据获取系统的主要误差411

10·4微传感器数据获取系统的软硬件协同设计412

10·4·1数据获取系统的构成及虚拟仪器412

10·4·2数据获取系统的软硬件协同设计416

推荐阅读420

练习与思考421

参考文献423