목차 일부
1장 총론
1.1 개요 ... 1
1.2 물리법칙과 센서 ... 2
1.3 센서의 의미 ... 2
1.4 센서와 트랜스듀서 ... 3
1.5 계측과 센서 ... 4
1.6 센서의 역할 및 목적 ... 4
1.6.1 센서의 목적 ... 4
1.6.2 정보의 변환 ... 5
1.7 센서의 분류 ... ...
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목차 전체
1장 총론
1.1 개요 ... 1
1.2 물리법칙과 센서 ... 2
1.3 센서의 의미 ... 2
1.4 센서와 트랜스듀서 ... 3
1.5 계측과 센서 ... 4
1.6 센서의 역할 및 목적 ... 4
1.6.1 센서의 목적 ... 4
1.6.2 정보의 변환 ... 5
1.7 센서의 분류 ... 5
1.7.1 구성에 의한 분류 ... 5
1.7.2 기구에 의한 분류 ... 6
1.7.3 동작형식에 의한 분류 ... 6
1.7.4 에너지 공급형식에 의한 분류 ... 7
1.7.5 출력신호 형식에 의한 분류 ... 7
1.7.6 동작원리에 의한 분류 ... 7
1.8 센서와 잡음 ... 8
1.8.1 열에 의한 잡음 ... 8
1.8.2 기계적 부하에 의한 잡음 ... 9
1.8.3 전기적 잡음 ... 9
1.8.4 광학적 현상에 의한 잡음 ... 9
1.8.5 화학적 현상에 의한 잡음 ... 9
1.8.6 환경에 의한 잡음 ... 9
1.9 센서의 구비조건 ... 9
1.9.1 환경특성 ... 9
1.9.2 안정성 ... 10
1.10 센서의 특성평가 ... 10
1.10.1 센서의 동특성 ... 10
1.10.2 정특성 ... 10
2장 센서의 기초 물성론
2.1 개요 ... 11
2.2 물질의 기초 ... 13
2.2.1 원자와 전자 ... 13
2.2.2 원자모형 ... 16
2.2.3 基礎 量子論 ... 24
2.2.4 固體의 에너지 帶 理論 ... 28
3장 센서의 기초 효과
3.1 개요 ... 31
3.2 光電效果 ... 31
3.2.1 개요 ... 31
3.2.2 광의 양자화 ... 31
3.2.3 광도전 효과 ... 32
3.2.4 광 기전력 효과 ... 34
3.2.5 광전자 방출효과 ... 36
3.2.6 뎀버 효과 ... 37
3.2.7 광전자 효과 ... 37
3.2.8 포톤 드래그 효과 ... 38
3.3 열전효과 ... 38
3.3.1 제벡효과 ... 38
3.3.2 펠티어 효과 ... 40
3.3.3 톰슨효과 ... 41
3.3.4 초전효과 ... 41
3.4 압전효과 ... 41
3.4.1 개요 ... 41
3.4.2 결정과 압전효과 ... 42
3.4.3 압전방정식 ... 44
3.4.4 전왜현상 ... 50
3.4.5 압전재료 ... 51
3.5 저항변형 효과 ... 51
3.5.1 반도체 피에조 효과(Piezoresistive effect) ... 51
3.5.2 금속저항선의 저항효과 ... 53
4장 센서용 재료
4.1 개요 ... 55
4.2 반도체 재료 ... 55
4.2.1 반도체 기초물성 ... 55
4.2.2 반도체의 전도과정 ... 60
4.2.3 진성 반도체 ... 60
4.2.4 불순물 반도체 ... 60
4.2.5 고체 다이오드 ... 60
4.2.6 제너 다이오드 ... 67
4.2.7 수광 光電素子 ... 68
4.2.8 발광소자 ... 71
4.2.9 바이폴러 접합 트랜지스터 ... 71
4.2.10 전계효과 트랜지스터 ... 76
4.3 유전체 재료 ... 79
4.3.1 개요 ... 79
4.3.2 유전분극 현상 ... 79
4.3.3 유전분극의 종류 ... 81
4.3.4 靜電界와 誘電率 ... 83
4.3.5 교류전계에서의 분극 ... 83
4.3.6 유전체 재료 ... 83
4.4 절연재료 ... 84
4.5 압전재료 ... 84
4.5.1 개요 ... 84
4.5.2 공핍층 및 확산층 트랜스듀서 ... 86
4.5.3 압전 반도체 ... 86
4.5.4 공핍층 트랜스듀서 ... 86
4.5.5 박막 트랜스듀서 ... 87
4.5.6 세라믹 압전재료 ... 87
4.6 세라믹 재료 ... 87
4.6.1 개요 ... 87
4.6.2 구조 ... 87
4.6.3 전기전도 특성 ... 90
4.6.4 광학특성 ... 92
4.6.5 세라믹의 유전특성 ... 93
4.6.6 磁性 세라믹 ... 95
4.6.7 세라믹의 절연특성 ... 98
4.6.8 세라믹을 이용한 센서재료 ... 99
4.7 광파이버 재료 ... 101
4.7.1 개요 ... 101
4.8 유기재료 ... 101
4.8.1 개요 ... 101
4.8.2 강유전성 재료 ... 102
4.8.3 도전성 고분자 재료 ... 104
4.8.4 광도전성 고분자 재료 ... 107
4.8.5 액정재료 ... 109
4.9 자성재료 ... 109
4.9.1 연자성 재료 ... 109
4.9.2 경자성 재료 ... 110
4.9.3 자기변형재료 ... 111
4.9.4 형상기억 재료 ... 112
4.9.5 복합재료 ... 112
5장 습도센서
5.1 개요 ... 113
5.2 습도의 표시 ... 113
5.2.1 수증기압 ... 113
5.2.2 절대습도 ... 114
5.2.3 상대습도 ... 114
5.2.4 노점온도 ... 114
5.2.5 혼합비 ... 114
5.2.6 수증기 농도 ... 115
5.3 습도 측정법 ... 115
5.3.1 개요 ... 115
5.3.2 물 증발을 이용하는 방법 ... 115
5.3.3 신축을 이용하는 법 ... 116
5.3.4 노점을 측정하는 법 ... 116
5.3.5 전기적인 방법 ... 116
5.3.6 광학적인 방법 ... 116
5.3.7 열적 변화에 의한 것 ... 116
5.3.8 흡수에 의한 방법 ... 116
5.4 습도센서 종류 ... 116
5.4.1 전해질계 센서 ... 116
5.4.2 염화리튬 습도센서 ... 116
5.4.3 固體高分子 電解質 습도센서 ... 117
5.4.4 정전 용량형 습도 센서 ... 120
5.4.5 수정 진동자를 이용한 습도센서 ... 124
5.4.6 세라믹 습도센서 ... 128
6장 가스센서
6.1 개요 ... 135
6.2 가스센서의 구분 ... 135
6.2.1 감지방식에 의한 분류 ... 135
6.2.2 구성에 의한 구분 ... 138
6.3 접촉연소식 가스센서 ... 138
6.3.1 측정원리 ... 138
6.3.2 구조 ... 140
6.3.3 감도특성 및 용도 ... 140
6.4 열전도형 가스 분석계 ... 140
6.4.1 개요 ... 140
6.4.2 측정원리 ... 141
6.4.3 구조 ... 141
6.5 반도체식 가스센서 ... 142
6.5.1 개요 ... 142
6.5.2 표면 전위형 가스센서 ... 144
6.5.3 벌크형 ... 146
6.5.4 반도체 센서의 특징 ... 147
6.5.5 반도체 센서의 용도 ... 151
6.6 전기화학식 가스센서 ... 154
6.6.1 개요 ... 154
6.6.2 측정원리 ... 155
6.6.3 定電位 전해식 가스센서 ... 155
6.6.4 갈바닉(Galvanic)전지식 가스센서 ... 157
6.6.5 이온 전극식 가스센서 ... 159
6.6.6 電氣量式 가스센서 ... 161
6.7 AET(FET)형센서 ... 162
6.7.1 동작원리 ... 162
6.7.2 구조 ... 163
6.7.3 응답특성 ... 163
6.8 산소가스 센서 ... 166
6.8.1 개요 ... 166
6.8.2 고체전지식 ... 166
6.8.3 전기저항식 산소센서 ... 167
6.8.4 산소센서의 응용 ... 167
7장 광 센서
7.1 개요 ... 169
7.2 적외선 센서 ... 169
7.2.1 개요 ... 169
7.2.2 양자형 센서 ... 171
7.2.3 초전형(焦電型)센서 ... 176
7.2.4 서모파일 ... 182
7.3 이미지 센서 ... 183
7.3.1 개요 ... 183
7.3.2 이미지 센서의 종류 ... 183
7.3.3 촬상관(撮像管) ... 185
7.3.4 固體 이미지 센서 ... 186
7.4 칼라센서 ... 197
7.4.1 개요 ... 197
7.4.2 3색 분해식 칼라센서 ... 198
7.4.3 무정형(無晶型) 色 센서 ... 199
7.4.4 PNP구조용 색 센서 ... 201
7.5 Cds 센서 ... 205
7.5.1 개요 ... 205
7.5.2 특성 ... 207
7.5.3 CdS 구성회로 ... 207
7.6 포토트랜지스터 ... 209
7.6.1 포토 트랜지스터의 기본 원리 ... 209
7.6.2 용도 ... 210
7.6.3 응용회로 ... 210
8장 홀 센서
8.1 개요 ... 213
8.2 홀소자의 동작원리 ... 213
8.3 홀소자 재료 ... 217
8.3.1 InSb 홀센서 ... 217
8.3.2 InAs 홀센서 ... 218
8.3.3 Ge 홀센서 ... 218
8.3.4 GaAs 홀센서 ... 219
8.4 홀소자의 특성 ... 219
8.4.1 홀소자의 磁場直線 특성 ... 219
8.4.2 온도 의존성 ... 221
8.4.3 불평형 전압 ... 222
8.5 홀소자의 구동회로 ... 222
8.5.1 정전류 구동방식 ... 223
8.5.2 정전압 구동방식 ... 223
8.5.3 회로설계 방법 ... 223
8.5.4 홀소자를 이용한 주파수 카운터 ... 226
8.5.5 홀소자를 이용한 브러쉬레스 구동회로 ... 226
8.5.6 홀소자에 의한 자극 검출회로 ... 228
연습문제 ... 231
9장 초음파 센서
9.1 개요 ... 233
9.2 초음파의 특성 ... 234
9.2.1 초음파의 지향성 ... 234
9.2.2 초음파의 전달속도 ... 234
9.3 초음파 센서의 동작특성 ... 234
9.3.1 동작원리 ... 234
9.3.2 초음파용 압전 센서 ... 235
9.4 초음파 센서의 종류 ... 238
9.4.1 개요 ... 238
9.4.2 공중용 초음파 센서 ... 239
9.4.3 수중용 초음파 센서 ... 240
9.4.4 고체용 초음파 센서 ... 241
9.5 초음파 센서 구동회로 ... 245
9.5.1 초음파 센서의 송신회로 ... 245
9.5.2 초음파 센서의 수신회로 ... 248
9.6 초음파 센서의 응용 ... 249
9.6.1 개요 ... 249
9.6.2 초음파 센서를 이용한 물체검지 ... 252
10장 광파이버 센서
10.1 개요 ... 253
10.2 광 기초이론 ... 253
10.2.1 개요 ... 253
10.2.2 광에 대한 정의 ... 255
10.3 광파이버 ... 261
10.3.1 광파이버의 원리 ... 261
10.3.2 개구수와 수용각 ... 266
10.3.3 모- 드변환 ... 268
10.3.4 광파이버 재료 ... 268
10.4 광파이버 발광소자 ... 269
10.4.1 발광원리 ... 269
10.4.2 반도체 레이저 발광소자 ... 271
10.4.3 발광다이오드(LED) ... 274
10.5 수광소자 ... 281
10.5.1 어발렌치 포트 다이오드 ... 282
10.5.2 PIN포토다이오드 ... 283
10.6 광파이버 센서 ... 283
10.6.1 광파이버 센서의 분류 ... 283
10.6.2 광파이버 센서의 측정원리 ... 285
10.7 광파이버 온도센서 ... 294
10.7.1 개요 ... 294
10.7.2 온도 측정용 광섬유 ... 294
10.7.3 광섬유 온도측정 장치의 특징 ... 294
10.7.4 광로차단형 온도센서 ... 294
10.7.5 광 강도변조 방식 ... 295
10.7.6 복굴절식 온도센서 ... 297
10.7.7 간섭식(광위상변화식)온도센서 ... 298
10.7.8 복사식 온도계 ... 299
10.7.9 발전소 계통에 대한 온도측정 응용 ... 300
10.7.10 전력케이블의 온도감시 ... 302
10.8 광파이버 압력센서 ... 303
10.8.1 광탄성 효과를 이용한 것 ... 303
10.8.2 다이어프램 반사식 압력센서 ... 303
10.9 광파이버 음향센서 ... 305
10.9.1 광파이버 간섭계에 의한 음향센서 ... 305
10.9.2 마이크로 손실에 의한 음향 측정 ... 305
10.10 광파이버 변위 진동 센서 ... 305
10.10.1 번들 파이버 프로브형 변위계(진동계) ... 305
10.10.2 광파이버 간섭형 변위계 ... 307
10.10.3 접촉형 광파이버 변위계 ... 308
10.10.4 마이크로벤드식 변위계 ... 309
10.10.5 광파이버 진동계 ... 309
10.10.6 광탄성 효과에 의한 진동 가속도 센서 ... 311
10.10.7 광파이버 토플러 속도계 ... 311
10.11 광파이버 화학량 센서 ... 312
10.11.1 개요 ... 312
10.11.2 광파이버 가스센서 ... 313
10.11.3 생체 포화도 센서 ... 314
10.11.4 광파이버 액체센서 ... 316
10.11.5 광파이버 pH 센서 ... 317
10.12 광파이버 전기-자기센서 ... 317
10.12.1 포켈스 효과를 이용한 전기센서 ... 317
10.12.2 포켈스 효과를 이용한 광전기 센서의 구조와 원리 ... 321
10.12.3 광파이버 자기센서 ... 323
11장 바이오센서
11.1 개요 ... 325
11.2 바이오 센서의 종류 ... 325
11.3 전극형 바이오 센서 ... 326
11.4 효소센서 ... 326
11.4.1 당센서 ... 327
11.4.2 지질센서 ... 327
11.4.3 핵산관련 화합물 센서 ... 327
11.4.4 효소센서 ... 327
11.4.5 비타민 센서 ... 327
11.5 미생물 센서 ... 328
11.5.1 개요 ... 328
11.5.2 BOD 센서 ... 328
11.6 면역센서 ... 329
11.6.1 개요 ... 329
11.6.2 동작원리 ... 329
11.6.3 비표지면역 센서 ... 329
11.6.4 표지면역센서 ... 330
12장 온도센서
12.1 개요 ... 331
12.2 열역학 기초 ... 331
12.2.1 개요 ... 331
12.3 온도 눈금 ... 331
12.3.1 개요 ... 331
12.3.2 국제 실용 온도눈금(IPTS)과 온도측정 ... 332
12.3.3 ITS-90 ... 332
12.4 온도센서의 종류 ... 333
12.5 측온저항체 ... 333
12.5.1 종류 및 온도특성 ... 333
12.5.2 백금측온 저항체 ... 334
12.5.3 동(Cu)측온 저항체 ... 338
12.5.4 니켈(Ni)측온 저항체 ... 339
12.5.5 측온 저항체의 측정회로 ... 340
12.6 열전대(T/C : ThermoCouple) ... 340
12.6.1 원리 ... 340
12.6.2 구조 ... 341
12.6.3 종류 및 특성 ... 342
12.6.4 보상도선 ... 347
12.6.5 열전대 보호관 ... 351
12.6.6 열전대의 온도지시기 ... 351
12.6.7 열전대 온도센서의 인터페이스 ... 353
12.7 광고온계(Optical Pyrometer) ... 355
12.8 반도체 온도 센서 ... 356
12.8.1 무접합 반도체 온도센서 ... 356
12.8.2 단결정 온도센서 ... 357
12.8.3 단결정 온도센서 ... 358
12.8.4 접합 반도체 온도센서 ... 359
12.9 온도센서 ... 371
12.9.1 원리 ... 371
12.9.2 전압출력형온도센서 ... 371
12.9.3 전류출력형온도센서 ... 373
12.9.4 온도센서 AD590의 인터페이스 회로 ... 375
12.9.5 온도센서 LM335의 인터페이스 회로 ... 376
12.10 발진기를 이용한 온도센서 ... 377
12.10.1 수정자 온도센서 ... 378
12.11 더미스터 ... 382
12.11.1 개요 ... 382
12.11.2 특성 ... 384
12.11.3 더미스터의 종류 ... 387
12.11.4 더미스터의 결합방식 ... 390
12.11.5 인터페이스회로 ... 390
12.11.6 더미스터를 이용한 온도계 ... 398
12.12 감온페라이트 ... 398
12.13 焦電形 적외선 온도센서 ... 399
12.13.1 개요 ... 399
12.13.2 구조와 특성 ... 400
12.14 탄성표면파(SAW)온도센서 ... 401
12.15 이동물체의 표면온도 측정 ... 403
12.15.1 개요 ... 403
연습문제 ... 405
13장 위치센서
13.1 개요 ... 407
13.2 직선위치 결정 ... 407
13.2.1 압전소자에 의한 위치결정 ... 407
13.2.2 나사의 구동에 의한 방법 ... 409
13.2.3 마찰구동에 의한 방법 ... 409
13.3 리니어 모터 ... 410
13.4 영구자석에 의한 위치검출 ... 413
13.4.1 동작원리 ... 413
13.4.2 구조 ... 413
13.5 차동 변압기식(LVDT) ... 414
13.5.1 동작원리 ... 414
13.5.2 구조 및 특성 ... 417
13.5.3 용도와 특징 ... 419
13.5.4 여자신호 ... 420
13.5.5 응용방법 ... 420
13.5.6 차동 변압기의 선택 방법 ... 421
14장 근접센서
14.1 광전식 근접센서 ... 423
14.1.1 개요 ... 423
14.1.2 검출 방법 ... 424
14.1.3 관통식 ... 424
14.1.4 반사식 ... 425
14.1.5 근접식 ... 425
14.2 유도형 근접센서 ... 426
14.2.1 개요 ... 426
14.2.2 동작원리 ... 427
14.2.3 검출범위 ... 429
14.2.4 검출거리 ... 429
14.2.5 대상물체의 재료 및 크기 ... 430
14.2.6 대상물체의 모양 ... 432
14.2.7 물체사이의 변화 ... 433
14.2.8 주위조건 ... 434
14.3 정전 용량식 근접센서 ... 436
14.3.1 동작원리 ... 436
14.3.2 구조 ... 436
14.3.3 검출범위 ... 437
14.3.4 검출 재료와 크기 ... 437
14.3.5 주위조건 ... 438
14.3.6 정전용량 및 인덕턴스형의 동작속도 특성 ... 438
14.4 마이크로 웨이브 근접센서 ... 440
14.4.1 개요 ... 440
15장 센서의 신호처리
15.1 개요 ... 441
15.2 센서종류와 신호 ... 441
15.2.1 전압형 센서 ... 443
15.2.2 전류형 센서 ... 443
15.2.3 임피던스형 센서 ... 443
15.3 센서신호의 S/N비 ... 444
15.4 신호의 대역과 샘플링 ... 444
15.5 증폭, 필터링 ... 444
15.5.1 개요 ... 444
15.5.2 고속 고대역 증폭회로 ... 444
15.6 센서 신호 회로 ... 444
15.6.1 센서 신호 회로의 종류 ... 444
15.6.2 센서 신호 회로 설계 ... 445
15.6.3 신호 회로 설계 ... 469
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