光電傳感器及其應用

　　傳感器是獲取信息的工具，它涉及整個科學技術、國防、航空、航天、交通運輸、能源、機械、石油、化工、輕工、紡織等工業(yè)部門和環(huán)境保護、生物醫(yī)學工程等和日常生活的各個領域，是現(xiàn)代信息技術的重要支柱技術之一。本書較為詳細地闡述和分析了光電傳感器的原理、特點和作用，介紹了傳感器的研究狀態(tài)以及應用情況，并給出了其在許多領域的應用實例。本書可供希望了解或使用光電傳感器的工程技術人員閱讀，也可供高等工科院校有關的研究生和本科學生作為教材和學習的參考書使用。序光機電一體化是激光技術、微電子技術、計算機技術、信息技術與機械技術的相互交叉與融合，是諸多高新技術產(chǎn)業(yè)和高新技術裝備的基礎。它包括產(chǎn)品和技術兩方面：光機電一體化產(chǎn)品是集光學、機械、微電子、自動控制和通訊技術于一體的高科技產(chǎn)品，具有很高的功能和附加值；光機電一體化技術是指其技術原理和使光機電一體化產(chǎn)品得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術。目前，國際上產(chǎn)業(yè)結構的調整使得各個行業(yè)不斷融合和協(xié)調發(fā)展。作為光學、機械與電子相結合的復合產(chǎn)業(yè)，光機電一體化以其特有的技術帶動性、融合性和普適性，受到了國內(nèi)外科技界、企業(yè)界和政府部門的特別關注，它將在提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的過程中，帶來高度的創(chuàng)新性、滲透性和增值性，成為未來制造業(yè)的支柱，被譽為21世紀最具魅力的朝陽產(chǎn)業(yè)。我國已經(jīng)將發(fā)展光機電一體化技術列為重點高新科技發(fā)展項目，北京市政府也于2001年7月23日批準正式成立了北京市光機電一體化產(chǎn)業(yè)基地，預計到2010年，北京市光機電一體化產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將達到336億元。隨著光機電一體化技術的不斷發(fā)展，各個行業(yè)的技術人員對其興趣和需求也與日俱增。但到目前為止，國內(nèi)還鮮有將光機電一體化技術作為一個整體技術門類來介紹和論述的書籍，這與其方興未艾的發(fā)展勢頭形成了巨大反差。有鑒于此，由北方工業(yè)大學、東華大學、華中科技大學和上海交通大學聯(lián)合編寫光機電一體化叢書，旨在適時推出一套光機電一體化技術基本知識和應用實例的科技叢書，滿足科研設計單位、企業(yè)及高等院校的科研和教學的需求，為有關技術人員在開發(fā)光機電一體化產(chǎn)品時，提供從產(chǎn)品造型、功能、結構、材料、傳感測量到控制等諸方面有價值的參考素材。本叢書共十本，包括《光機電一體化實用技術》、《現(xiàn)代數(shù)控機床》、《光機電一體化系統(tǒng)設計》、《智能機器人》、《光機電一體化技術產(chǎn)品實例》、《樓宇設備自動化技術》、《關節(jié)型機器人》、《微機電系統(tǒng)設計與制造》、《激光在加工和檢測中的應用》、《光電傳感器及其應用》。自2003年8月起陸續(xù)出版發(fā)行。叢書的基本特點，一是內(nèi)容新穎，力求及時地反映光機電一體化技術在國內(nèi)外的最新進展和作者的有關研究成果；二是系統(tǒng)全面，叢書分門別類地歸納總結了光機電一體化技術的基本理論和在國民經(jīng)濟各個領域的應用實例，重點介紹了光機電一體化技術的工程應用方法和實現(xiàn)方法，許多內(nèi)容，如樓宇自動門的專門論述，尚屬國內(nèi)首次；三是深入淺出，每本書重點突出，注重理論聯(lián)系實際。既有一定的理論深度，又偏重實用性，力求滿足不同層次讀者的需求，適合工程技術人員閱讀和高校機械類專業(yè)教學的需要。由于本叢書涉及內(nèi)容廣泛，相關技術發(fā)展迅速，加之作者水平有限，時間緊促，書中錯誤和不妥在所難免，懇請專家、學者和讀者不吝指教為盼！《光機電一體化叢書》編輯委員會2003年5月于北京前言沒有傳感器技術就沒有"現(xiàn)代科學技術"的觀點已為全世界所公認。傳感器技術是關于傳感器及其敏感元件與材料的一門綜合型技術。隨著光機電一體化技術的發(fā)展，作為各種信息的感知、采集、轉換、測試中不可缺少的重要技術工具，傳感器技術的應用已遍及國防、航空、航天、交通運輸、能源、機械、石油、化工、輕工、紡織等工業(yè)部門和環(huán)境保護、生物醫(yī)學工程等和日常生活的各個領域?，F(xiàn)代社會已步入信息時代，傳感器技術、計算機技術與信息技術一起已成為支撐整個現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。如果沒有高度侏真和性能可靠的傳感器及其應用技術，那么信息的準確獲取就成了一句空話，信息技術和計算機技術也就成了無源之水。本書論述了光電傳感器的原理、特點和作用，介紹了傳感器的研究狀態(tài)以及應用情況，并給出了其在許多領域的應用實例。本書是《光機電一體化叢書》的一冊，全書共分14章，第1章對傳感器的定義、構成、分類、作用以及發(fā)展趨勢進行了闡述；第2章較為詳細地討論了電阻應變式傳感器的原理、測量電路及其應用；第3章對電容式傳感器原理以及應用進行闡述；第4章介紹了電感式傳感器原理、等效電路的分析和應用實例；第5章對壓電式傳感器原理和應用進行了闡述；第6章對磁敏傳感器的原理和應用范圍進行了討論；第7章簡要地介紹了磁電式傳感的原理以及應用；第8章主要介紹了溫度傳感器的原理、特點以及應用；第9章討論了光學傳感器原理、性能與特點；第10章扼要介紹了光柵傳感器性能、特點以及應用；第11章重點論述了光電式傳感器原理、特點和應用；第12章對光纖傳感器的原理、基本構成和主要調制技術進行了系統(tǒng)介紹，并列舉了應用實例；第13章主要介紹了紅外傳感器原理以及在工業(yè)和軍事上的應用；第14章闡述了固態(tài)圖像傳感器的原理、特點以及在工業(yè)上的應用。本書的特色是較全面地論述了光電傳感器的原理和實際應用，可供希望了解或使用光電傳感器的工程技術人員閱讀，也可供高等工科院校有關專業(yè)的研究生和本科學生作為教材和參考書使用。本書的編寫過程中，作者參閱和引用了大量書籍、期刊以及技術資料，可以說沒有這些論著及文獻，本書是不可能完成的。在此對有關作者表示衷心的感謝，對他們的辛勤工作表示崇高的敬意。對于有些遺漏、未能列出的文獻和資料；編者向其作者表示誠摯的感謝。本書編寫過程中，刁巖斌、董毅、肖強、成玲、胡佳豪、滕兵、張良春、范巖、任華建參與了資料收集、繪圖、制表和文字校對工作；李恩光副教授、馬小健副教授、丁彩紅副教授、陳家新博士、諸龍根老師和徐青老師給予大力協(xié)助，在此，編者一一向他們表示感謝。由于編者學識水平有限，成書時間倉促，書中肯定存在一些錯誤和不恰當之處，懇請廣大讀者給予批評指正。編者2004年3月

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