傳感器與測試技術（簡體書）

本書以測試系統的組成為主線，著重介紹了傳感器與測試技術的基礎知識，內容包括測試系統的靜動態特性、常用傳感器的原理及應用、機器人傳感技術、信號調理電路、測試信號的分析與處理、傳感器應用技術等。

《普通高等教育"十二五"規劃教材:傳感器與測試技術》可作為儀器儀表類、機械類、機電類等相關專業的教材，也可供從事相關工作的工程技術人員學習參考。

第1章 緒論
1.1 測試基礎
1.1.1 測試的含義
1.1.2 測試基本原理及過程
1.2 傳感器概述
1.2.1 傳感器的定義和作用
1.2.2 傳感器的組成和分類
1.2.3 傳感器的發展趨勢
1.3本課程的特點及任務要求
思考與練習
第2章 測試系統的特性
2.1 概述
2.1.1 測試系統的基本要求
2.1.2 線性系統及其主要性質
2.2 測試系統的靜態特性
2.2.1 測試系統的誤差與精度
2.2.2 測試系統的靜態特性參數
2.3 測試系統的動態特性
2.3.1 傳遞函數
2.3.2 頻率特性
2.3.3 瞬態響應
2.3.4 動態特性參數的測定
2.3.5 實現不失真測試的條件
2.3.6 負載效應
思考與練習
第3章 常用傳感器原理及應用
3.1 電阻式傳感器
3.1.1 應變式傳感器
3.1.2 壓阻式傳感器
3.1.3 電位器式傳感器
3.2 電容式傳感器
3.2.1 工作原理及結構類型
3.2.2 電容式傳感器的應用
3.3 電感式傳感器
3.3.1 自感式傳感器
3.3.2 差動變壓器式傳感器
3.3.3 電渦流式傳感器
3.3.4 感應同步器
3.4 壓電式傳感器
3.4.1 工作原理
3.4.2 壓電材料
3.4.3 等效電路與信號調理電路
3.4.4 壓電式傳感器的應用
3.4.5 聲表面波（SAW）傳感器
3.5 熱電式傳感器
3.5.1 熱電偶傳感器
3.5.2 熱電阻傳感器
3.5.3 PN結溫度傳感器
3.5.4 集成溫度傳感器
3.6 光電式傳感器
3.6.1 光電器件
3.6.2 光纖傳感器
3.6.3 光柵傳感器
3.6.4 電荷耦合器件（CCD）
3.7 其他傳感器
3.7.1 生物傳感器
3.7.2 化學傳感器
思考與練習
第4章 機器人傳感技術
4.1 機器人觸覺傳感技術
4.1.1 觸覺傳感器
4.1.2 仿生皮膚
4.2 機器人接近覺傳感技術
4.2.1 接近覺傳感器
4.2.2 接近覺傳感器的應用
4.3 機器人視覺傳感技術
4.3.1 視覺傳感系統
4.3.2 圖像處理技術
4.3.3 視覺傳感系統的應用
4.4 機器人嗅覺傳感技術
4.4.1 氣敏傳感器
4.4.2 電子鼻
4.5 機器人味覺傳感技術
4.5.1 味覺傳感器
4.5.2 味覺傳感器的模式識別
4.6 機器人聽覺傳感技術
4.6.1 聽覺傳感器
4.6.2 語音識別技術
思考與練習
第5章 信號調理電路
5.1 測量電橋
5.1.1 直流電橋
5.1.2 交流電橋
5.1.3 帶感應耦合臂的電橋
5.2 調制與解調
5.2.1 調幅及其解調
5.2.2 調頻及其解調
5.3 濾波器
5.3.1 概述
5.3.2 理想濾波器
5.3.3 實際濾波器
5.3.4 MATLAB在濾波器分析中的應用舉例
思考與練習
第6章 信號分析與處理
6.1 概述
6.1.1 信號的概念和分類
6.1.2 信號的時域分析和頻域分析
6.2 週期信號及其頻譜
6.2.1 週期信號的定義
6.2.2 傅裏葉級數的三角函數展開式
6.2.3 週期信號的頻譜
6.2.4 復數形式的傅裏葉級數
6.3 非週期信號及其頻譜
6.3.1 傅裏葉積分
6.3.2 傅裏葉變換與非週期信號的頻譜
6.3.3 傅裏葉變換的性質
6.3.4 幾種特殊信號的頻譜
6.4 數字信號分析與處理
6.4.1 信號的數字化
6.4.2 離散傅裏葉變換（DFT）
6.4.3 數字化分析處理中的若干問題
6.4.4 快速傅裏葉變換（FFT）
6.5 隨機信號分析與處理
6.5.1 基本概念
6.5.2 各態歷經隨機過程的統計參數
6.5.3 相關分析
6.5.4 功率譜分析
思考與練習
第7章 傳感器應用技術
7.1 傳感器的選擇
7.1.1 選擇傳感器時應考慮的因素
7.1.2 選擇傳感器的一般步驟
7.2 供電電源
7.2.1 電池
7.2.2 穩壓電源
7.3 抗幹擾技術
7.3.1 電磁幹擾
7.3.2 遮罩、接地、隔離、布線與滅弧技術
7.3.3 電源幹擾抑制技術
思考與練習
第8章 智能傳感器與傳感器網絡
8.1 智能傳感器
8.1.1 智能傳感器的組成
8.1.2 智慧傳感器的功能
8.1.3 智慧傳感器的硬體結構
8.1.4 智慧傳感器的應用
8.2 傳感器網絡
8.2.1 傳感器網絡概述
8.2.2 傳感器網絡的作用
8.2.3 傳感器網絡的結構
8.2.4 傳感器網絡資訊交換體系
思考與練習
參考文獻

（1）免疫反應
免疫是生物體的免疫系統對侵入自身的微生物，如細菌、病毒等病原體或異物產生特異性抵抗力的現象，這種生物化學過程稱為免疫反應。免疫傳感器就是利用免疫反應來測定物質的。
在免疫反應中，引起生物體免疫反應的物質稱為抗原，生物體內抗原的侵入而產生的並與抗原產生特異性結合而發生免疫反應的物質稱為抗體。利用抗原與抗體的反應，即免疫反應來進行分子識別的方法稱為免疫識別。免疫識別是最為重要的生物化學分析方法之一，可用於測定各種抗體、抗原以及能進行免疫反應的多種生物活性物質（例如激素、蛋白質、藥物、毒物等）。
利用抗體具有識別抗原並與抗原結合的雙重功能，將抗體或抗原和換能器組合而成的裝置稱為免疫傳感器。由於蛋白質分子（抗體或抗原）攜帶有大量電荷、發色基團等，當固定化抗體（或抗原）與相應的抗原（或抗體）結合時，會產生電學、化學、光學等變化，通過適當的傳感器可檢測這些參數，從而構成不同的免疫傳感器。
免疫傳感器具有三元復合物的結構，三元復合物即感受器、轉換器和電子放大器。在感受器單元中，抗體與抗原選擇性結合產生的信號敏感地傳送給換能器，抗體與被分析物的親和性結合具有高度的特異性。免疫傳感器的優劣取決於抗體與待測物結合的選擇性和親和力。
（2）電化學免疫傳感器
電化學免疫傳感器是由分子識別系統和電化學轉換器組合而成，分子識別系統是指固定化的抗體或抗原。固定化的抗體或抗原在與相應的抗原或抗體結合時，自身發生變化，但變化比較小。為此利用酶的化學放大作用，使抗體與抗原結合時產生明顯的化學量變化。
電化學免疫傳感器所用的電極可以是電流型，也可以是電位型，取決於標記酶的底物或底物的反應產物的種類。
①電位型免疫傳感器
1975年Janata首次提出用電位測量來監測免疫化學反應，其原理是先用聚氯乙烯膜將抗體固定于金屬電極上，然後用相應的抗原與抗體特異性結合，抗體膜中的離子遷移率隨之變化，從而使電極上的膜電位也發生相應變化，膜電位的變化與待測物濃度之間有對數關系。但由於靈敏度較低，沒能投入實際應用中。到了20世紀80年代，Rechnitz把離子選擇性電極、pH電極等引入到電位型免疫傳感器中，提高了傳感器的靈敏度。如離子選擇性電極，它是將抗原和離子載體共價結合，然後固定在電極表面膜上，當底物中的抗體與固定抗原選擇性結合時，膜內離子載體性質發生改變，導致電極上電位變化，由此可測得抗體濃度。