普通高等学校测控技术与仪器专业规划教材：传感器原理及检测技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孔力，梁福平 著

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• 传感器原理
• 检测技术
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• 电子技术
• 物理学
• 自动化
• 工业控制

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787560963570

版次：1

商品编码：10282337

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-09-01

页数：282

正文语种：中文

内容简介

《传感器原理及检测技术》系统地介绍了传感器检测技术概论，包括传感器的基本概念、基本特性、技术性能指标及改善性能途径、传感器的标定和选用方法及传感器的发展和选用原则，并对各类传感器（如电阻式、电感式、电容式、压电式、磁电式、热电式、光电式、数字式和光纤传感器等）的工作原理、组成结构、特性及其在日常生活和生产过程中的典型应用作了较系统的阐述.并对其他现代新型传感器作了简要介绍。同时.介绍丁常用的传感器信号调理电路和传感器检测系统。每章后面附有一定数量的思考题与习题，书末附有部分题目的参考答案《传感器原理及检测技术》可作力高等院校测控技术与仪器、机电一体化、电子信息工程、检测技术、自动化和仪器仪表、机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、通信工程、光信息科学与技术、电子信息科学与技术等专业的教材，建议课时为48-64学时；也可作为其他相近专业高年级本科生和硕士研究生的学习参考书，同时可供与上述领域相关专业的科研人员和工程技术人员参考

作者简介

梁福平，1946年5月出生，江苏溧阳人，教授。1968年北京机械学院精密仪器专业毕业，1981年天津大学精密仪器专业研究生毕业，工学硕士。先后就职于工厂、研究所和高校，现任教于北京信息科技大学。从事传感器技术及其应用、机电一体化技术及其应用、测控技术及仪器等科研与教学工作，担任中国仪器仪表行业协会传感器分会理事、中国仪器仪表学会仪表工艺分会理事等学术兼职职务。
在上述研究领域，承担并完成了10余项国家重点攻关项目、省部级科研项目等近20项科研课题。1983年获辽宁省重大科技成果三等奖，1984年获沈阳市重大科技成果二等奖，2002年获中国机械工业科学技术奖二等奖，2006年获中国机械工业科学技术奖一等奖，2007年获2007年度国家科技进步奖二等奖。主编出版著作2部（《传感器检测技术》和《测控专业英语》），参编手册1部（《机械工程手册》（第二版）），参编教材1部（《数控与电控技术》）；发表论文60余篇，多篇被EI和ISTP及INSPEC（科学文摘）和SA（英国科学文摘）收录；获得国家实用新型专利1项。

目录

第1章 传感器检测技术概论
1.1 传感器的基本概论
1.2 传感器的基本特性
1.3 传感器的技术性能指标及改善性能的途径
1.4 传感器技术的现状与发展
思考题与习题

第2章 电阻式传感器
2.1 应变式电阻传感器
2.2 压阻式传感器
2.3 电位器式传感器
思考题与习题

第3章 电感式传感器
3.1 自感式传感器
3.2 差动变压器
3.3 零点残余电压
3.4 电涡流式传感器
3.5 压磁式传感器
思考题与习题

第4章 电容式传感器
4.1 电容式传感器的工作原理和特性
4.2 电容式传感器的测量转换电路
4.3 电容式传感器的应用
4.4 硅电容式集成传感器
思考题与习题

第5章 压电式传感器
5.1 压电式传感器的工作原理
5.2 压电式传感器的测量电路
5.3 压电式传感器的应用
5.4 超声波传感器
思考题与习题

第6章 磁电式传感器
6.1 磁电感应式传感器
6.2 霍尔式传感器
6.3 磁栅式传感器
思考题与习题

第7章 热电式传感器
7.1 热电阻温度传感器
7.2 热电偶
7.3 半导体温度传感器
7.4 温度传感器与仪表的选用
思考题与习题

第8章 光电式传感器
8.1 光电式传感器的组成及工作原理
8.2 光电式传感器及其应用
思考题与习题

第9章 数字式传感器
9.1 光栅传感器
9.2 感应同步器
9.3 编码器
思考题与习题

第10章 光纤传感器
10.1 光纤传感器的技术基础
10.2 光纤传感器的结构原理与分类
10.3 光纤传感器的应用
思考题与习题

第11章 其他传感器简介
11.1 气敏传感器
11.2 湿敏传感器
11.3 微波传感器
11.4 固态图像传感器
11.5 智能传感器
思考题与习题

第12章 传感器检测系统
12.1 传感器检测系统概述
12.2 常用的信号调理电路
12.3 传感器中的接口技术
12.4 传感器检测系统的设计
12.5 抗干扰问题
12.6 虚拟仪器
思考题与习题

第13章 传感器的标定与选用
13.1 传感器的标定与校准
13.2 传感器的选用
思考题与习题
习题参考答案
参考文献

精彩书摘

著名俄罗斯化学家德·伊·门捷列夫说过，科学是从测量开始的。仪器是对物质世界的信息进行测量与控制的基础手段和设备，是我们认识世界的工具。而传感器技术又是我们认识世界的“先行官”，它和通信技术及计算机技术一起，完成对信息的获取、传输和处理，形成了信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”三大组成部分，构成了Collection、Communicationand Computer，即3C技术。其中“感官”是信息的“先行官”，因此传感器是信息获取系统的首要部件，是现代信息技术的源头。传感器技术已不再被视为制造产业的一个附属技术，它是现代信息技术和物联网技术的关键和基础。
在现代科学技术和生产力的推动下，测量控制与仪器仪表已成为完整的仪器科学与技术学科，它作为一个工程性学科，承担着各类仪器研究、开发、制造和应用的任务，包括有关新仪器的设计、制造，各类仪器运行、应用的基础理论研究，新技术、新器件、新材料、新工艺的开发研究及相关的传感器、元器件和材料等领域的研究工作。
由中国科学技术协会主编、中国仪器仪表学会编写的《2006-2007仪器科学与技术学科发展报告》中指出，“传感技术不仅是检测的基础，它也是控制的基础。这不仅是因为控制必须以检测输入的信息为基础，而且是由于控制达到的精度和状态必需被感知所决定的，否则，不明确控制效果的控制仍然是盲目的。信息获取、传感器技术是仪器科学与技术学科的基础技术；新型传感器是发展高水平测量控制仪器仪表的基础。传感器技术已成为制约测量控制仪器仪表 发展的瓶颈。

前言/序言

　　测控技术与仪器专业是在合并原来的11个仪器仪表类专业的基础上新设立的专业，目前设有该专业的高校已经超过250所，是当前发展较快的本科专业之一。经过两届全国高等学校仪器科学与技术教学指导委员会的努力，形成了《测控技术与仪器专业本科教学规范》（以下简称《专业规范》）。《专业规范》颁布后，各高校开始构建面向21世纪的测控技术与仪器本科专业的课程体系，并进行教学改革，以更好地满足科学技术和国民经济发展的需要。
　　华中科技大学出版社邀请多位全国高等学校仪器科学与技术教学指导委员会委员和具有丰富教学经验的专家编写了这套“普通高等学校测控技术与仪器专业规划教材”，这对于满足各高校测控专业建设需要，加强高校测控专业的建设，进一步落实《专业规范》精神，具有积极的作用。

《传感器原理与检测技术》 概述 传感器作为现代科学技术和工业生产中的“眼睛”和“触角”，在信息获取、过程控制、环境监测等领域扮演着至关重要的角色。本书系统地阐述了各类传感器的基本原理、关键技术、性能指标以及在实际工程应用中的检测方法。内容覆盖了从基础的传感机理到先进的集成技术，旨在为读者构建一个全面而深入的传感器知识体系，提升其在测控技术与仪器领域的专业素养和实践能力。 内容详述 第一部分：传感器基础理论 传感器概述与分类： 本部分首先介绍了传感器的定义、发展历程及其在现代科技中的地位。在此基础上，从不同维度对传感器进行分类，如根据工作原理（如压阻式、电容式、磁致伸缩式、光学式、热敏式、声学式、生物式等）、测量对象（如温度、压力、位移、速度、加速度、流量、液位、光、力、化学成分等）、输出信号（如模拟量、数字量）以及集成化程度（如分立元件、集成传感器、智能传感器）等。通过多角度的分类，帮助读者建立对传感器家族的宏观认知。 传感器的基本工作原理： 深入剖析了各类传感器实现信息转换的物理、化学、生物等基本原理。详细讲解了诸如电阻变化、电容变化、电感变化、压电效应、热电效应、霍尔效应、光电效应、热敏效应、声敏效应、化学反应动力学、生物分子识别等核心机理。针对每一种原理，都会结合具体的传感器类型进行解释，力求清晰易懂。 传感器的性能指标： 阐述了评价传感器性能的关键参数，包括灵敏度、线性度、迟滞、重复性、分辨率、响应时间、稳定性、动态范围、精度、可靠性、漂移等。对这些指标的含义、测量方法以及对传感器选择和应用的影响进行了详细分析。理解这些指标是正确选择和使用传感器的前提。 第二部分：典型传感器的原理与应用 力与压力传感器： 详细介绍应变片式、压阻式、电容式、压电式、谐振式等压力传感器的工作原理，以及在工业自动化、航空航天、医疗设备等领域的应用。对力传感器，则会涉及扭矩传感器、加速度传感器、振动传感器等。 位移与速度传感器： 涵盖了线性可变差动变压器（LVDT）、电涡流式、磁致伸缩式、光学式（如编码器）、超声波式、激光测距等位移传感器的原理和特点。同时，对速度传感器的测量方法，如基于位移信号的积分或微分，以及直接测量速度的传感器（如测速发电机）进行阐述。 温度传感器： 重点介绍热电偶、热电阻（RTD）、热敏电阻（Thermistor）、红外温度传感器、光纤温度传感器等的工作原理、特性曲线、选型依据和常见应用。 流量传感器： 讲解了涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、容积式流量计等不同类型流量传感器的测量原理、适用介质、精度范围和安装要求。 液位传感器： 包含浮子式、电容式、导波雷达式、超声波式、压力式、磁翻板式等液位传感器的结构、工作方式和在储罐、反应器等场所的应用。 气体与化学传感器： 介绍催化燃烧式、电化学式、半导体式、光离子化式（PID）等气体传感器的工作原理，以及用于检测特定气体（如CO、O2、NH3、VOCs等）的技术。同时，触及pH传感器、离子选择性电极等化学传感器。 光学传感器： 阐述光电二极管、光敏电阻、光电晶体管、CCD/CMOS图像传感器、激光传感器等光学传感器的光电转换原理、响应特性和在光照度测量、目标检测、图像采集等方面的应用。 生物传感器： 介绍生物传感器作为一种集成的敏感元件，能够将生物识别过程转化为可测量信号的原理，涵盖酶生物传感器、抗体生物传感器、核酸生物传感器等，并探讨其在环境监测、食品安全、医疗诊断等领域的潜力。 第三部分：传感器检测技术与系统集成 传感器信号的调理与处理： 详细讲解了传感器输出信号的放大、滤波、线性化、补偿、模数转换（ADC）等信号调理技术。介绍运算放大器、滤波器设计、数字信号处理（DSP）等在信号处理中的应用。 传感器集成与接口技术： 探讨了如何将传感器与微处理器、微控制器（MCU）等集成，构建智能传感器和嵌入式测量系统。介绍常用的通信接口，如I2C、SPI、UART、CAN总线等，以及数据采集（DAQ）系统的设计。 传感器系统的校准与标定： 强调了传感器系统校准与标定的重要性，介绍不同方法的原理、流程和设备。包括零点校准、量程校准、非线性校准等，以保证测量结果的准确性和可靠性。 传感器网络与物联网应用： 介绍传感器网络（WSN）的概念、体系结构和关键技术。探讨传感器在物联网（IoT）中的作用，包括数据采集、传输、分析和应用，如智能家居、智慧城市、工业物联网（IIoT）等。 传感器可靠性与故障诊断： 分析了传感器在实际使用中可能出现的各种故障模式，如漂移、噪声、老化、损坏等。介绍基于数据分析、模型预测的传感器故障诊断与容错技术，以提高系统的鲁棒性。 结论 本书力求在理论深度和实践广度上做到均衡，内容组织逻辑清晰，语言力求严谨又不失生动。通过对本书的学习，读者将能够掌握各种传感器的基本原理，理解其性能指标的意义，并能根据具体应用需求进行传感器的选型，同时掌握传感器信号的处理、系统集成以及常用的检测技术。这为读者将来从事测控仪器设计、系统开发、科学研究和技术服务等工作奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

更值得一提的是，书中对于一些非常规的传感器应用场景和检测方法也进行了探讨。例如，在一些恶劣环境下，如何选择和保护传感器，以及如何通过软件算法来提高测量精度。这些“锦上添花”的内容，恰恰是很多基础教材所忽略的，但对于实际工程设计却至关重要。它让我在阅读过程中，不断地获得新的启发，也让我认识到，传感器技术远不止于课本上的那些基本原理，它是一个不断发展和创新的领域，充满了挑战与机遇。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是在和一位经验丰富的工程师进行一次深入的交流。书中不仅仅是知识的传递，更包含着一种解决问题的思维方式。在讲解各种传感器的工作原理时，书中会常常引出一些实际工程中遇到的难题，并给出巧妙的解决方案。例如，在讨论温度传感器时，书中不仅介绍了热电偶、热敏电阻的工作原理，还会深入分析它们在不同环境下的响应特性、以及如何克服环境干扰带来的测量误差。这种贴近实际的讲解方式，让我觉得学到的知识可以直接应用于未来的工作中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和设计也值得称赞。清晰的章节划分、恰当的图文比例、以及高质量的印刷，都为阅读体验加分。每章节的开头都会点明本章的学习目标，结尾则有总结和课后习题，这种结构化设计非常有利于知识的梳理和记忆。我喜欢在阅读前先浏览一下目录和章节小标题，对整体内容有一个大概的把握，然后再深入细读。这种高效的学习方法，在这本书的帮助下得到了进一步的强化。

评分☆☆☆☆☆

从另一个角度来说，这本书也让我认识到了测控技术与仪器专业所蕴含的巨大潜力和广阔前景。传感器技术作为信息获取的关键，其发展与物联网、人工智能等新兴技术息息相关。书中对一些新型传感器的介绍，如MEMS传感器、纳米传感器等，让我看到了这个领域的无限可能。这本书不仅仅是一本教材，更是一扇通往未来科技世界的大门，让我对未来的学习和研究充满了期待。它激发了我探索更深层次原理、开发更先进传感器的热情。

评分☆☆☆☆☆

让我感到惊喜的是，这本书在理论深度和工程实践之间找到了一个绝佳的平衡点。它并没有回避一些复杂的理论推导，但又不会让读者感到枯燥乏味。取而代之的是，那些理论推导都紧密联系着实际应用，例如在讲解传感器的线性度时，书中会分析非线性误差在实际测量中可能带来的问题，并提出补偿方法。这种“知其然，更知其所以然”的学习方式，极大地提升了我对知识的掌握程度。而且，书中引用的案例和数据都具有很强的代表性，涵盖了工业自动化、生物医学、环境监测等多个领域，让我能够更直观地感受到传感器技术在现代社会中的重要作用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对仪器设计同样感兴趣的学生，这本书在仪器仪表的设计理念和实现方法上，也给了我很多启发。它详细介绍了传感器在测量仪器中的核心地位，以及如何根据测量需求选择合适的传感器，并将其集成到整个仪器系统中。书中对各种测量仪器的基本构成、工作原理以及关键性能指标的讲解，让我对精密测量仪器的设计有了更宏观的认识。我特别关注了书中关于“误差分析与补偿”的部分，这对于提高仪器的测量精度至关重要，书中提供的系统性方法让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，《传感器原理及检测技术》这本书是测控技术与仪器专业学生不可多得的学习资源。它不仅内容丰富、条理清晰，而且理论与实践相结合，能够帮助读者系统地掌握传感器技术的核心知识，并将其应用于实际测量问题中。这本书的深度和广度都恰到好处，既能满足本科阶段的学习需求，又能为后续的深入研究打下坚实的基础。它让我对自己的专业有了更深的理解和热爱，也为我未来的职业发展提供了重要的支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格也相当友好，虽然是专业教材，但并没有使用过多晦涩难懂的术语。对于一些可能存在的专业术语，书中都有清晰的解释，或者通过上下文语境来帮助读者理解。这对于像我这样，在某些细分领域知识尚浅的同学来说，非常友好。而且，书中穿插的习题和思考题，也能够有效地检验我们对知识的理解程度，并引导我们进行更深入的思考。我常常在做完习题后，再去回顾书中的相关章节，这种反复的巩固学习，让我的理解更加扎实。

评分☆☆☆☆☆

从应用的角度来看，这本书的价值更是显而易见。它不仅仅是介绍原理，更侧重于如何将这些原理转化为实际的测量系统。书中详细阐述了不同类型传感器的选择依据、安装调试过程中的注意事项、以及如何构建完整的数据采集与处理链路。我尤其喜欢书中关于“检测技术”部分的论述，它涵盖了信号的调理、放大、滤波、模数转换等关键环节，并针对不同类型的信号给出了有效的处理方法。这部分内容对于我即将进入的自动化生产线检测项目非常有指导意义。此外，书中还提及了传感器集成、多传感器融合等前沿技术，这让我对未来的学习和工作方向有了更清晰的认识，也体会到测控技术领域的无限可能性。

评分☆☆☆☆☆

这套《普通高等学校测控技术与仪器专业规划教材：传感器原理及检测技术》真是让我眼前一亮。我是一名即将毕业的测控专业的本科生，在此之前，虽然接触过不少关于传感器和检测技术的零散知识，但总感觉缺乏系统性和深度。这本书恰恰填补了这个空白。它的内容编排非常合理，从最基础的传感器分类、工作原理，到各种关键参数的定义和测量，再到实际应用中的挑战和解决方案，都循序渐进，条理清晰。特别令我印象深刻的是，书中对各种传感器（如电阻式、电容式、压电式、光电式等）的原理讲解，不仅仅是停留在公式的罗列，而是深入剖析了其背后的物理机制，并通过大量的图示和实例，将抽象的原理形象化。这对于理解那些复杂的微观世界里的物理现象至关重要。

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