电力光纤传感技术及其工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭经红 等 著

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• 电力系统
• 光纤传感
• 传感技术
• 工程应用
• 电力监测
• 智能电网
• 光纤通信
• 电力工程
• 新型传感
• 电力安全

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030501004

版次：1

商品编码：11994353

包装：平装

开本：32开

出版时间：2016-10-01

用纸：胶版纸

页数：192

正文语种：中文

内容简介

　　《电力光纤传感技术及其工程应用》紧跟全球能源互联网发展趋势，简述光纤传感器的基本机理，强调光纤传感器的工程应用问题，重点介绍电力行业中电力开关柜、变压器、电抗器、刀闸开关、绝缘子、输电线路、电力通信光缆等健康监测常用的光纤传感器，如分布式光纤传感器、光纤光栅传感器等，以及智能变电站建设中必不可少的全光纤电流互感器等。
　　本书可作为电力工程技术人员和从事光电子技术研究以及光纤传感器开发相应人员的培训教材和参考书。

目录

前言
第1章 智能电网简介
1.1 智能电网概述
1.1.1 传统电网与智能电网
1.1.2 智能电网的定义与技术特征
1.1.3 智能电网与能源互联网的国外发展现状
1.2 我国坚强智能电网的发展与实践
1.2.1 坚强智能电网的基本内涵
1.2.2 坚强智能电网的发展目标和发展方向
1.2.3 坚强智能电网各个环节的建设实践
1.2.4 能源互联网的发展趋势
1.3 面向智能电网应用的智能感

《精密测量与智能控制：新一代传感技术的探索与实践》 引言 在现代科学技术的浪潮中，测量与控制是推动工业进步、提升生活品质的基石。从宏观的地理勘测到微观的生物传感，从复杂的工业自动化到精密的医疗诊断，对物理量、化学量以及生物信号的精准获取与智能化调控，已成为衡量一个国家科技实力和工业水平的重要标志。本书《精密测量与智能控制：新一代传感技术的探索与实践》正是在这样的时代背景下应运而生，旨在深入探讨一系列前沿的传感技术，剖析其背后的科学原理，并着重阐述它们在各个工程领域的创新性应用，为读者提供一个全面而深入的视角，理解并把握下一代传感技术的发展脉络及其强大的赋能潜力。 本书并非孤立地介绍某一种或几种技术，而是着力于构建一个由感、知、控一体化的智能系统框架。我们相信，未来传感技术的发展方向必然是向着更高精度、更广范围、更强鲁棒性、更低功耗以及更智能化迈进。因此，本书在内容编排上，力求展现这一技术演进的内在逻辑，从基础理论的梳理，到关键技术的研究，再到集成应用的设计，层层递进，环环相扣。 第一章：基础理论与前沿感知 本章将从传感器工作的基本物理原理出发，系统回顾经典的传感机理，如压电效应、霍尔效应、电阻应变效应、光电效应等。在此基础上，我们将重点聚焦于近年来涌现出的新型感知机理，例如基于量子态的精密测量、基于表面等离激元共振的痕量物质检测、以及利用纳米材料特异性响应的生物化学传感等。通过对这些基础理论的深入剖析，读者将能够理解不同传感器类型的工作机制，并为后续更复杂技术的学习奠定坚实的基础。 我们将详细探讨不同物理量（如温度、压力、位移、加速度、磁场、电场、湿度、气体浓度、pH值、生物分子等）的多种测量方法，并对比分析其优劣，例如，对于温度测量，除了传统的电阻温度计和热电偶，我们还将介绍基于光纤布拉格光栅（FBG）的分布式温度传感、基于声学信号的非接触式温度测量，以及基于红外辐射的无损温度检测等。对于压力测量，我们将探讨压阻式、电容式、应变式以及利用微流控芯片实现高精度压力传感的原理。 此外，本章还将涉及信号的采集、预处理和数字化过程。从模拟信号到数字信号的转换，滤波技术（如低通、高通、带通滤波），以及数据采样率和量化精度对测量结果的影响，都将得到详细阐述。理解这些基础知识，是后续进行数据分析和智能控制的前提。 第二章：先进传感器的设计与制造 传感器性能的优劣，与其设计和制造工艺息息相关。本章将深入探讨先进传感器的设计理念与制造技术。我们将介绍微机电系统（MEMS）技术在传感器制造中的关键作用，包括微纳加工技术、薄膜沉积、光刻、蚀刻等工艺流程。通过MEMS技术，可以实现集成度高、体积小巧、功耗低且性能卓越的传感器。 例如，在加速度传感器的设计中，我们将讨论微悬臂梁、惯性质量块、阻尼结构等关键要素的设计如何影响传感器的灵敏度、量程和动态响应。在气体传感器方面，我们将介绍不同敏感材料（如金属氧化物、导电聚合物、纳米管、石墨烯）的选择与制备，以及它们与待测气体分子相互作用的机理，并重点分析如何通过优化敏感材料的形貌、孔隙结构和掺杂来提高传感器的选择性、灵敏度和响应速度。 本章还将涵盖光纤传感器（非电力光纤部分）在精密测量中的应用，如利用光纤的弯曲、应变、温度敏感性来设计光纤光栅传感器、干涉仪传感器等。我们还会探讨生物传感器的设计，包括电化学生物传感器、光学生物传感器、压电生物传感器等，以及如何利用纳米材料（如金纳米颗粒、量子点）来增强其信号和灵敏度。 第三章：智能处理与数据分析 传感器获取的数据往往是海量且复杂的，如何从这些原始数据中提取有价值的信息，并将其转化为可用于智能控制的信号，是本章的核心内容。我们将详细介绍信号处理与数据分析的先进方法。 在信号处理方面，我们将涵盖时域分析（如均值、方差、峰值检测）、频域分析（如傅里叶变换、小波变换）、以及非线性信号处理技术。对于噪声较大的信号，我们将介绍各种滤波算法，包括卡尔曼滤波、粒子滤波等，以提高信号的信噪比和准确性。 在数据分析与模式识别方面，本章将引入机器学习和深度学习在传感器数据分析中的应用。我们将讲解常见的机器学习算法，如支持向量机（SVM）、随机森林、聚类算法等，以及如何利用它们对传感器数据进行分类、回归和异常检测。深度学习方面，我们将介绍卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等模型在图像识别、时间序列预测、自然语言处理（用于文本型传感器输出）等方面的应用，以实现更高级别的数据理解和智能判断。 此外，本章还将探讨大数据技术在处理大规模传感器网络数据中的作用，包括数据存储、管理、挖掘和可视化，为构建大规模智能感知系统提供技术支撑。 第四章：多模态融合与协同感知 现实世界中的许多复杂现象需要多源、多模态数据的协同分析才能得到全面理解。本章将聚焦于多模态传感器数据的融合技术，以实现更全面、更鲁棒的感知能力。 我们将介绍不同类型传感器数据的融合策略，包括早期融合（在原始数据层面融合）、晚期融合（在特征层面融合）和模型融合（在决策层面融合）。例如，将视觉信息与激光雷达（LiDAR）点云数据融合，可以实现更精准的三维环境建模和目标识别；将音频信息与视频信息融合，可以用于场景理解和事件检测。 在传感器网络通信方面，本章将讨论分布式传感器网络的数据传输、协同处理以及网络拓扑设计。我们将介绍低功耗广域网（LPWAN）技术（如LoRa, NB-IoT）在物联网传感器通信中的应用，以及边缘计算在传感器网络中的作用，通过将部分计算任务下沉到靠近数据源的设备端，降低网络延迟和云端负载。 第五章：关键工程领域的传感技术应用 本章将结合具体工程领域，详细阐述上述先进传感技术的实际应用案例。我们将选取几个具有代表性的领域进行深入分析。 智能制造与工业自动化： 介绍如何利用高精度位移传感器、力传感器、温度传感器、视觉传感器等实现生产过程的实时监控、质量检测和故障诊断。例如，在机器人手臂上集成多种传感器，实现精确抓取和组装；在生产线上部署振动和声学传感器，进行设备状态监测和预测性维护。 智慧城市与环境监测： 探讨如何利用各种环境传感器（如空气质量传感器、水质传感器、噪声传感器、温湿度传感器）构建城市环境监测网络，为城市规划、污染治理和应急响应提供数据支持。例如，基于无线传感器网络的交通流量监测系统，以及基于物联网的智能家居环境控制系统。 生物医学工程与健康监测： 介绍可穿戴传感器、植入式传感器以及体外诊断传感器在疾病诊断、生命体征监测、药物递送和康复治疗中的应用。例如，用于心电图、血氧饱和度、血糖、血压等生理参数的连续监测。 航空航天与国防安全： 阐述高可靠性、高性能传感器在航空器状态监测、导航定位、目标识别、电子对抗等领域的关键作用。例如，用于飞机结构健康监测的应变传感器，以及用于目标跟踪的红外和雷达传感器。 农业科技与精准农业： 介绍土壤传感器、气象传感器、作物生长监测传感器等如何应用于土壤墒情监测、作物生长状态评估、病虫害预警，从而实现精准灌溉、精准施肥和病虫害防治，提高农作物产量和质量。 第六章：挑战与未来展望 在对现有传感技术及其应用进行系统梳理之后，本章将聚焦于当前面临的挑战，并对未来传感技术的发展趋势进行展望。 我们将讨论传感器技术在可靠性、稳定性、成本、功耗、安全性以及隐私保护等方面仍需解决的难题。例如，如何在极端环境下保证传感器的稳定工作，如何实现传感器数据的安全传输和存储，以及如何解决传感器数据隐私泄露的问题。 未来展望部分，我们将探讨柔性电子、生物电子、量子传感、人工智能与传感器深度融合等前沿方向。例如，柔性可穿戴传感器在健康监测领域的广泛应用前景；量子传感器在计量学、基础物理研究等领域的颠覆性潜力；以及AI赋能的传感器，能够实现自主学习、自适应优化和更高级别的智能感知。 结论 《精密测量与智能控制：新一代传感技术的探索与实践》一书，旨在为相关领域的科研人员、工程师、学生以及对传感技术感兴趣的读者提供一本全面、深入且富有启发性的参考书。通过对基础理论、先进技术、智能处理和工程应用的系统阐述，我们期望能够帮助读者建立起对新一代传感技术体系的深刻理解，并激发他们在各自的研究和实践中，探索和应用这些前沿技术，以应对日益复杂和充满挑战的现代社会需求。本书的编写力求严谨、客观，内容充实，希望能成为推动相关领域发展的一块垫脚石。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在电力行业摸爬滚打多年的工程师，我总是对那些能够真正解决实际问题、提升工程效率的技术充满期待。这本书恰恰满足了我对“电力光纤传感技术及其工程应用”的这份期待。作者在书中对于光纤传感技术在电力系统中的应用，进行了系统而深入的阐述。我尤其欣赏作者在分析不同传感技术时所展现出的专业性和客观性。书中不仅列举了各种技术的优势，同时也毫不回避地指出了它们的局限性，并针对性地提出了解决方案。例如，在讨论分布式温度传感技术时，作者详细分析了其在输电线路巡检中的优势，能够实时监测线路温度，及时发现过热点，防止火灾隐患，这正是我们在现场工作中经常遇到的痛点。同时，他也深入探讨了这种技术在环境适应性、成本控制等方面需要进一步优化的方向。更让我感到欣慰的是，书中提供了许多不同规模和类型的工程案例，从小型变电站到大型输电网络，涵盖了各种复杂的应用场景。这些案例的分析不仅让我学到了具体的实施方法，更重要的是，让我对如何将理论知识转化为可行的工程方案有了更深刻的理解。这本书无疑为我们这些一线工程师提供了宝贵的参考和借鉴，也让我对电力光纤传感技术的未来发展充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，初次接触“电力光纤传感技术”这个词，我脑海里浮现的是一系列复杂的物理定律和精密的仪器设备，以为这本书会是一本充斥着专业术语和晦涩难懂的图表的“硬汉”读物。然而，当我翻开这本书，立刻就被其流畅的语言和清晰的逻辑所吸引。作者并没有直接切入技术细节，而是从电力系统在现代社会中的不可或缺性以及其面临的安全和效率挑战出发，为读者构建了一个宏大的背景。我尤其欣赏作者对于不同光纤传感技术的分类和对比，他没有简单地罗列，而是深入分析了每种技术的工作原理、优势以及在特定工程场景下的适用性。书中关于如何利用光纤传感器监测电网运行状态、识别潜在故障的章节，给我留下了深刻的印象。例如，通过监测线路的温度变化来预测设备的老化程度，从而提前进行维护，这不仅能够避免突发故障，还能大大提升电网的可靠性。书中还穿插了许多来自实际工程项目的案例分析，这些案例的描述生动而具体，让我能够直观地理解技术是如何被应用到解决实际问题的。总的来说，这本书在保持技术深度的同时，也具备了极高的可读性，无论是技术专家还是对电力领域感兴趣的普通读者，都能从中受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就显得相当专业，深邃的蓝色背景搭配着若隐若现的光缆纹理，很容易让人联想到电力传输的宏伟与神秘。我本来对电力领域了解不多，也仅仅是知道一些基础的用电常识。然而，当我翻开这本书时，被其引人入胜的开篇深深吸引。作者并没有一上来就抛出枯燥的技术术语，而是从电力系统在现代社会中的重要性以及面临的挑战娓娓道来，例如电网的稳定性、安全性的提升等，这些宏观层面的讨论，让我立刻感受到了电力技术发展背后蕴含的巨大价值和紧迫性。随后，作者巧妙地引入了“传感技术”这个概念，并且将其与电力系统紧密联系起来。虽然“光纤传感”这个词听起来有些高深，但作者通过生动的比喻和形象的图示，将原本抽象的原理变得易于理解。例如，他将光纤比作电力系统的“神经末梢”，负责实时传递各种“信号”，而这些信号对于保障电力系统的健康运行至关重要。我尤其对其中关于早期预警系统如何通过传感技术检测潜在故障的案例印象深刻，这让我看到了技术在保障我们日常生活不受干扰方面的巨大潜力。整本书的叙事方式就像一个经验丰富的向导，带领着我这位“门外汉”逐渐深入电力技术的世界，让我对这个看似遥远的领域产生了浓厚的兴趣，并渴望了解更多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容让我对“电力光纤传感技术”有了全新的认识，远超我最初的期待。我原本以为这会是一本纯粹的技术手册，充斥着晦涩的公式和复杂的图表，阅读起来会相当吃力。但出乎意料的是，作者在深入技术细节的同时，非常注重理论与实践的结合，通过大量真实世界的工程案例，将抽象的技术原理具象化。书中对不同类型的光纤传感器的原理、性能特点以及适用场景进行了详细的对比分析，比如分布式传感技术在监测输电线路温度、湿度方面的应用，以及点式传感技术在特定设备状态监测中的优势。我特别被其中关于电网故障诊断的章节所打动，书中详细描述了如何利用光纤传感器实时监测电网的运行参数，一旦出现异常，系统能够迅速做出反应，从而避免大范围的停电事故。这种“未雨绸缪”的技术手段，让我看到了科技在保障民生安全方面的巨大作用。此外，作者还对未来光纤传感技术在智能电网、新能源领域的潜在应用进行了前瞻性的探讨，这让我对行业的发展趋势有了更清晰的认识。这本书的深度和广度都令人赞叹，既有扎实的理论基础，又有鲜活的工程实践，对于任何对电力技术感兴趣的读者来说，都极具启发性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验相当独特，它不像我以往阅读的技术书籍那样，仅仅堆砌技术名词和公式，而是巧妙地将科学知识融入到引人入胜的叙事之中。作者仿佛是一位经验丰富的导游，带领我一步步探索电力光纤传感的奇妙世界。书的开篇就以一种非常人性化的视角，描绘了电力系统在我们生活中扮演的角色，以及它所面临的各种挑战。这让我立刻对“电力光纤传感技术”这个概念产生了好奇心，想知道它到底是如何为这个庞大的系统保驾护航的。当我开始阅读关于传感技术本身的章节时，我并没有感到晦涩难懂，反而被作者生动形象的比喻和深入浅出的讲解所吸引。他将复杂的光学原理转化为易于理解的类比，让我能够轻松地掌握其核心思想。书中关于实际工程应用的章节更是精彩绝伦，作者通过讲述一个个生动的故事，展现了光纤传感技术如何解决电力系统中的实际问题，例如如何通过传感技术提前预警设备故障，如何提高电网的运行效率和安全性。这些真实的案例，让我仿佛亲临现场，感受到了科技的力量。总而言之，这本书既有科学的严谨性，又不失文学的趣味性，让我在这场知识的探索之旅中收获颇丰。