前言

人类走向科学时代最重要的特征之一，就是认知了“电”这个东西的规律，并学会了用“电”来做各种各样的事情。19世纪中叶，蕴藏在大自然中的电和磁的秘密开始被人类发觉了，在1820—1900年的80年时间里，世界上相继出现了奥斯特、法拉第、楞次、安培、欧姆、基尔霍夫、麦克斯韦、赫兹、马可尼等重要的科学家，他们相继发现了电流的磁效应定律、电路中的电压和电流关系定律、电场和磁场及其互变规律等电工学和电磁学的重要定律，预言并验证了电磁波的存在。完成了人类对电子与波认识的启蒙，也从此拉开了电子世界的序幕。从那之后，电子学就以其不可阻挡的魅力，吸引着无数才华出众的人们投身于对它的探索和研究，取得的成果改变了世界。

电信号的传输速度与光速等同，因而电子信息的传输速度最快。在信息的承载与传送方式中，电子信号的传输、处理、存储、再现最为方便，方法手段最为多样，理论也最成熟。随着微电子技术、信息处理技术、通信产业、宽带互联网和物联网的发展，电子信息的传输处理手段会变得更加灵活多样，电子信息也会更加安全准确。

现代传感技术，就是一门以传感器及其接口电路为中心，以电子信号作为变换标的，对各种物理、化学、生物信息进行捕捉、变换、计测、处理的学科。基于电子学的一些得天独厚的优越性，信息传输与处理的手段应当首选电子学方式。然而，大自然不是仅由电现象构成，它是由多彩多姿的多种自然现象构成。大自然中有光、热、声、力、磁及其衍生出的多种物理现象，也有各种化学的、生物和生理的现象，它们当中无不蕴藏着丰富的信息量。为了在丰富多彩的大自然中获取多种多样有用的信息，并将它们统一转化为相应的电信号，用电子学成熟的方法和手段进行研究、分析、传送和运用，传感器和传感技术就应运而生了。

传感器的种类繁多，用传感器进行信息变换的原理和方式，也是多种多样，灵活多变的。现代传感技术在理论和方法上既有大量成熟有用的经典内容，又处于日新月异地智慧创新中。传感技术涉及的知识面广，它与物理学的多个方面、与电子信息科学、材料科学、工程力学、半导体电子学等多种学科都有密切关联，是一门要求思路开阔、知识面宽广、创新意识强、爱好探索自然现象与电子信息之间联系的生机勃勃，魅力无穷的学科。

本书是作者从日本早稻田大学研究生院回国以来，参照作者本人在国外多年从事电子传感技术研究和电子测控机器研制设计方面的心得体会和实际工作经验，参考国外著名高校电子计测工学专业在传感技术方面的教学理念、研究思想及现代IT产业界对传感技术的需求方式，在多年教学工作中使用的自编讲义的基础上，重新整理，编写更新而成。全书共分为8章，分别介绍了传感器的一般特性、光电传感器、温度传感器、超声波传感器、力敏传感器、磁敏传感器、热电偶传感器和智能传感器。在这些章节中，第一章介绍了传感技术中的基本概念和传感器的分类方法，归纳了传感器的静态特性和动态特性，为学习现代传感技术和各种功能的传感器打下基础。其他的各章中，分别介绍了这一章所涵盖的大类传感器中有启发性和代表性、原理成熟实用性强的若干种传感器的信号变换原理、构造特征、性能特点、指令系统、通信控制协议、主要技术参数的意义及其接口电路设计要点和应用电路分析。在传感器这个大家族中，有种类繁多的传感器，其数量数不胜数，其种类不胜枚举。然而，人们的认识规律是“由特殊到一般”，读者通过学习和接触有限种类的具有代表性的传感器及其接口电路形式，就可以步入传感技术这个领域，走进传感器的大家族中，从而触类旁通。在实际工作中无论碰到何种有关传感技术和应用传感器的问题，都有思路有办法去解决。达到“知晓原理、能选会用”的目标。

本书为电子电气类、电子信息类、自动控制类、仪器仪表与电子检测类专业和一切喜爱电子测控技术的读者们而编写。传感技术的特点之一就是涉及到多学科，传感技术就是这众多的学科与电子学之间联系的桥梁，也因此，传感技术中的信息变换原理也必然涉及到众多的学科。本书的编写思路是对相关学科的知识只做必要程度的介绍，但不陷入这众多学科的内部问题里。在内容的取舍方面，不偏离电子电气类、电子信息类、自动控制类、仪器仪表与电子检测类专业学生学习现代传感技术这门课的初衷，即不偏离对传感器“知晓原理、能选会用”的主线要求。

在内容安排方面，本书着眼于现代传感技术的演进规律和实际工作方面的需要，参考了国外电子测控类专业传感技术课程在教学方面的策重点和新思路，著重于理论与应用方面的要求相结合。重点介绍传感器在静态、动态条件下的基本特性以及与信息变换特性相关联的传感原理、信号调理技术、误差分析与补偿方法及相关的接口电路设计和应用方案分析。在这个基础上介绍了传感器与微处理器相结合的智能化演进思路和智能型传感器的工作原理、信号处理方式、通信控制协议及其应用方案。引导读者领会现代传感技术的创新发展方向及新型传感器系统设计与应用方面的新思路。力求做到内容新颖实用，理论分析严谨清楚，使读者开卷有益。

本书的另一个主要特色，是采用了创新性的“卡片式”写法。这种写法可以使文章中包含的意思层次一目了然。读者更易于抓住文中的每一层意思，快速、清楚地理解全文。“卡片式”写法，可以让科技文章的阅读更自由，更明白，更快捷。使阅读和学习活动事半功倍。关于“卡片式”写法的基本思想、特点和作用，将做专门说明。

在本书的写作过程中，得到了中国传媒大学信息工程学院的领导和学术委员会专家们的关心和支持，谨在此表示感谢。硕士研究生徐娜，郭晗也在本书的编写过程中，做了收集、整理中、外文资料和统一书中公式、图、表编号的辅助工作，也在此表示感谢。

电子工业出版社高教分社的编辑朋友们，为本书的出版付出了辛勤的劳动，使本书能够及时与读者见面、服务读者，也在此一同表示感谢。

书中难免有不妥和错误之处，殷切希望广大读者予以批评指正。

苏震

2010年7月 于北京