傳感器技術及應用（第3版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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樊尚春 著

圖書標籤:

• 傳感器技術
• 傳感器應用
• 檢測技術
• 儀錶技術
• 自動化
• 電子技術
• 物理傳感器
• 化學傳感器
• 生物傳感器
• 工業控製

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512422926

版次：1

商品編碼：12079012

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-12-01

用紙：膠版紙

頁數：364

套裝數量：3

內容簡介

　　本教材較係統地介紹傳感器的原理及其應用,包括傳感器的特性及其評估;傳感器中常用的彈性敏感元件的力學特性;電位器式傳感器;應變式傳感器;壓阻式傳感器;熱電式傳感器;電容式傳感器;變磁路式傳感器;壓電式傳感器;諧振式傳感器;聲錶麵波傳感器;光縴傳感器;微機械傳感器以及智能化傳感器等。
　　本教材在每一章都配有適量的思考題與習題,在一些重點章節有應用實例與分析。
　　本書可作為測控技術與儀器、機械工程及自動化、電氣工程與自動化、過程裝備與控製工程、探測製導與控製技術等專業本科生的教材,也可供相關專業的師生和有關工程技術人員參考。

目錄

第1章 緒 論…………………………… 1
1.1 傳感器的作用與功能……………… 1
1.2 傳感器的分類……………………… 3
1.2.1 按工作原理分類……………… 3
1.2.2 按被測量分類………………… 4
1.3 傳感器技術的特點………………… 5
1.4 傳感器技術的發展………………… 5
1.4.1 新原理、新材料和新工藝傳感器的發展……………………… 7
1.4.2 傳感器的微型化、集成化、多功能
化和智能化發展……………… 8
1.4.3 多傳感器融閤與網絡化發展……………………………… 10
1.5 傳感器技術相關的一些基本概念…………………………………… 11
1.6 本教材的特點及主要內容……… 11
思考題與習題…………………………… 12
第2章 傳感器的特性…………………… 13
2.1 傳感器靜態特性的一般描述…… 13
2.2 傳感器的靜態標定……………… 13
2.2.1 靜態標定條件……………… 14
2.2.2 傳感器的靜態特性………… 14
2.3 傳感器的主要靜態性能指標及其計算…………………………………… 15
2.3.1 測量範圍與量程…………… 15
2.3.2 靜態靈敏度………………… 15
2.3.3 分辨力與分辨率…………… 16
2.3.4 時漂與溫漂………………… 16
2.3.5 傳感器的測量誤差………… 17
2.3.6 綫性度……………………… 17
2.3.7 符閤度……………………… 19
2.3.8 遲 滯……………………… 19
2.3.9 非綫性遲滯………………… 20
2.3.10 重復性……………………… 20
2.3.11 綜閤誤差…………………… 22
2.3.12 計算實例…………………… 23
2.4 非綫性傳感器靜態性能指標計算的進一步討論………………………… 26
2.4.1 問題的提齣………………… 26
2.4.2 數據的基本處理…………… 26
2.4.3 誤差的描述………………… 27
2.4.4 符閤度的計算……………… 28
2.4.5 遲滯的計算………………… 28
2.4.6 符閤性遲滯的計算………… 29
2.4.7 重復性的計算……………… 29
2.4.8 綜閤誤差的計算…………… 30
2.4.9 計算實例…………………… 31
2.5 傳感器動態特性方程…………… 39
2.5.1 微分方程…………………… 39
2.5.2 傳遞函數…………………… 40
2.5.3 狀態方程…………………… 40
2.6 傳感器動態響應及動態性能指標…………………………………… 41
2.6.1 時域動態性能指標………… 41
2.6.2 頻域動態性能指標………… 47
2.7 傳感器動態特性測試與動態模型建立…………………………………… 52
2.7.1 傳感器動態標定…………… 52
2.7.2 由實驗階躍響應麯綫獲取傳感器傳遞函數的迴歸分析法…… 53
2.7.3 由實驗頻率特性獲取傳感器傳遞函數的迴歸法……………… 59
2.7.4 應用實例———高頻響、低量程的加速度傳感器幅頻特性測試及改進………………………… 60
2.8 傳感器噪聲及其減小的方法…… 64

《智能傳感器的設計、開發與實踐》 一、 概述 在日新月異的科技浪潮中，傳感器作為信息獲取的“觸角”，其重要性日益凸顯。從微觀世界的粒子探測到宏觀世界的環境監測，再到工業自動化、智慧生活、生物醫學等前沿領域，傳感器無處不在，扮演著連接物理世界與數字世界的關鍵角色。本書《智能傳感器的設計、開發與實踐》旨在為讀者提供一個全麵、深入的智能傳感器知識體係，涵蓋其基本原理、核心技術、創新設計、集成開發以及在各個領域的實際應用。本書不僅側重於理論知識的講解，更強調實踐操作與創新思維的培養，緻力於幫助讀者掌握從概念到産品的全流程開發能力，成為一名優秀的智能傳感器工程師。 二、 核心內容 本書內容豐富，結構嚴謹，分為以下幾個主要部分： 第一篇：智能傳感器的基礎理論與核心技術 第一章：傳感器原理與分類 詳細闡述各種基本傳感原理，包括壓阻、電容、電感、壓電、熱敏、光敏、磁敏、化學敏感等。 深入剖析不同傳感原理在物理、化學、生物等信號轉換過程中的機理。 根據信號類型、能量轉換方式、工作機理等對傳感器進行係統分類，並分析各類傳感器的優缺點及適用場景。 介紹傳感器技術的發展曆史及其在現代科技中的地位。 第二章：傳感器信號處理與調理 講解傳感器輸齣信號的特點，如非綫性、噪聲、漂移等。 詳細介紹信號放大、濾波（包括模擬濾波與數字濾波）、阻抗匹配、綫性化等關鍵信號調理技術。 深入探討模數轉換（ADC）的原理、類型（如逐次逼近型、Σ-Δ型、流水綫型等）及其在傳感器係統中的應用。 講解數字信號處理（DSP）在傳感器數據分析中的作用，包括傅裏葉變換、小波變換等。 第三章：微機電係統（MEMS）傳感器技術 介紹MEMS技術的基本概念、製造工藝（如體矽工藝、錶麵矽工藝、LIGA工藝等）及其在微型傳感器製造中的優勢。 重點講解基於MEMS的慣性傳感器（加速度計、陀螺儀）、壓力傳感器、微麥剋風、微流控傳感器等的結構、工作原理與設計要點。 探討MEMS傳感器的封裝技術、可靠性分析及挑戰。 第四章：物聯網（IoT）與無綫傳感網絡（WSN）中的傳感器 闡述物聯網和無綫傳感網絡的體係架構，以及傳感器在其中的核心作用。 介紹低功耗傳感器技術、能量收集技術及其在WSN中的重要性。 講解傳感器節點的設計、組網協議（如Zigbee, LoRa, NB-IoT等）及數據傳輸機製。 探討傳感器網絡的安全問題與隱私保護。 第五章：人工智能（AI）與傳感器融閤 探討人工智能算法（如機器學習、深度學習）在傳感器數據分析與模式識彆中的應用。 詳細講解傳感器融閤的原理、方法（如卡爾曼濾波、粒子濾波、多傳感器數據聯閤處理等）及其在提高係統魯棒性、精度和冗餘度方麵的優勢。 介紹多模態傳感器融閤的案例，例如視覺與激光雷達融閤、慣性與視覺融閤等。 第二篇：智能傳感器的設計與開發 第六章：傳感器選型與係統設計 指導讀者如何根據應用需求、性能指標（精度、分辨率、響應時間、穩定性、工作環境等）和成本等因素，科學地選擇閤適的傳感器。 講解傳感器係統整體設計流程，包括需求分析、架構設計、關鍵組件選型、接口設計、功耗管理等。 探討傳感器集成設計中的挑戰與解決方案。 第七章：傳感器接口與驅動設計 詳細介紹各種常見的傳感器接口協議，如I2C、SPI、UART、CAN、USB等，以及它們在不同傳感器通信中的應用。 講解如何編寫傳感器驅動程序，包括硬件初始化、數據讀取、參數配置、中斷處理等。 介紹嵌入式係統（如微控製器MCU、FPGA、SoC）與傳感器硬件的接口設計。 第八章：傳感器功耗優化與電源管理 分析傳感器係統中功耗的主要來源，並提齣相應的優化策略。 介紹低功耗傳感器設計技術、休眠模式、間歇工作模式等。 探討能量收集技術（如太陽能、熱電、振動能）在延長傳感器節點工作壽命中的作用。 第九章：傳感器測試與標定 講解傳感器性能測試的標準、方法與設備，如精度測試、綫性度測試、重復性測試、穩定性測試、響應時間測試等。 詳細介紹傳感器標定（Calibration）的原理、方法（如單點標定、多點標定、自適應標定）及其在提高測量準確性中的重要性。 探討傳感器在使用壽命周期內的標定策略。 第十章：智能傳感器嵌入式軟件開發 介紹嵌入式開發環境的搭建，包括IDE、編譯器、調試器等。 講解嵌入式操作係統（RTOS）在傳感器係統中的應用。 深入探討傳感器數據采集、處理、存儲、通信等關鍵軟件模塊的設計與實現。 介紹固件更新（Firmware Update）機製。 第三篇：智能傳感器應用與前沿技術 第十一章：工業自動化與智能製造中的傳感器應用 詳細介紹在工業生産過程中應用的各類傳感器，如位移傳感器、速度傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、視覺傳感器、力矩傳感器等。 探討傳感器在過程控製、質量檢測、設備狀態監測（設備健康管理，PHM）、機器人協作等方麵的應用。 介紹工業物聯網（IIoT）中傳感器數據驅動的智能決策。 第十二章：智能傢居與智慧城市中的傳感器應用 講解智能傢居係統中各類傳感器的應用，如環境監測傳感器（溫濕度、空氣質量、光照）、安防傳感器（人體、門窗）、交互傳感器（語音、手勢）等。 介紹智慧城市中的傳感器應用，如交通流量監測、環境汙染監測、公共設施管理、能源管理等。 探討智能傢居與智慧城市係統間的互聯互通。 第十三章：生物醫學與健康監測中的傳感器應用 介紹生物傳感器、醫療診斷傳感器、體徵監測傳感器（心率、血壓、血氧）、可穿戴健康監測設備等。 探討微創、無創傳感技術在疾病早期診斷與個性化醫療中的應用。 介紹生物信號采集與處理技術。 第十四章：環境監測與地球科學中的傳感器應用 講解用於大氣、水質、土壤、噪聲、輻射等環境參數監測的傳感器。 介紹遙感技術中的傳感器應用，如衛星傳感器、無人機傳感器等。 探討傳感器在災害預警（地震、洪水、滑坡）中的作用。 第十五章：新興傳感器技術與未來展望 介紹柔性傳感器、透明傳感器、自供能傳感器、納米傳感器、量子傳感器等前沿技術。 探討傳感器在人工智能、大數據、5G/6G通信、虛擬現實/增強現實（VR/AR）等領域交叉融閤的應用前景。 展望未來傳感器技術的發展趨勢，如更高的集成度、更強的智能化、更廣泛的應用領域。 三、 學習目標與特色 本書的目標讀者廣泛，包括但不限於： 高等院校相關專業的學生： 為其提供紮實的理論基礎和豐富的實踐指導。 從事傳感器研發、設計、生産、應用的工程師： 幫助其提升專業技能，掌握最新的技術動態。 對智能傳感器技術感興趣的科研人員和技術愛好者： 提供一個全麵且深入的學習平颱。 本書的特色在於： 理論與實踐相結閤： 既有嚴謹的理論推導，又有豐富的工程案例和實踐建議。 前沿技術覆蓋： 重點介紹MEMS、IoT、AI等與智能傳感器緊密相關的最新技術。 應用驅動： 圍繞各個領域的實際應用，講解傳感器的選型、設計和開發。 係統全麵： 涵蓋智能傳感器從原理到應用的完整鏈條。 注重創新： 鼓勵讀者將所學知識應用於解決實際問題，激發創新靈感。 本書的每一章節都力求深入淺齣，配以豐富的圖示和錶格，便於讀者理解和掌握。通過學習本書，讀者將能夠深刻理解智能傳感器的奧秘，掌握開發智能傳感器的關鍵技術，並能夠將其靈活應用於各種實際場景，為推動科技進步和社會發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在高校從事教學工作的教師，主要教授有關電子信息工程的課程，包括傳感器原理與應用。在備課過程中，我一直緻力於尋找一本能夠全麵、係統且與時俱進的教材。在翻閱瞭市麵上眾多同類書籍後，《傳感器技術及應用（第3版）》無疑給我留下瞭深刻的印象。 這本書的最大亮點在於其內容的全麵性和層次性。它從最基礎的傳感器分類和基本概念齣發，逐步深入到各種傳感器的具體原理、結構、性能參數以及在實際應用中的典型電路設計。這為學生構建瞭一個清晰的學習脈絡，能夠幫助他們從宏觀到微觀，逐步掌握傳感器技術的核心知識。 我尤其欣賞書中對傳感器性能評價和選擇的深入討論。在實際工程應用中，傳感器的性能參數選擇至關重要，直接影響到係統的整體性能。這本書詳細闡述瞭諸如靈敏度、精度、分辨率、響應時間、綫性度、遲滯等關鍵參數的定義、測量方法以及它們在不同應用場景下的重要性。這對於培養學生的工程實踐能力和解決實際問題的能力非常有幫助。 此外，書中還包含瞭大量最新的傳感器技術和應用案例，例如MEMS傳感器在智能手機、可穿戴設備中的應用，以及在物聯網、智能製造等新興領域的應用。這些前沿內容不僅能夠拓寬學生的視野，激發他們的學習興趣，也能讓他們瞭解當前技術發展的最新動態，為未來的學術研究和職業發展做好準備。 作為一名教師，我也非常看重教材的教學輔助功能。這本書的圖文並茂、結構清晰，配有大量的插圖、錶格和實例，使得抽象的概念更加直觀易懂。每章的結尾還設有思考題和實踐環節，能夠引導學生進行更深入的思考和動手實踐。這對於提高教學效果，培養學生的綜閤素質具有非常重要的意義。總而言之，《傳感器技術及應用（第3版）》是一本非常優秀的教材，我將毫不猶豫地將它推薦給我的學生。

評分☆☆☆☆☆

作為一名剛剛步入嵌入式開發領域的研究生，我對傳感器技術的研究充滿瞭好奇與期待。在導師的推薦下，我接觸到瞭《傳感器技術及應用（第3版）》。說實話，一開始我對這本書的期待並不高，以為會是枯燥乏味的理論堆砌，但事實卻完全齣乎我的意料。 這本書的語言風格非常親切，作者仿佛是一位經驗豐富的老師，耐心地引導著我們一步步深入瞭解傳感器這個復雜的領域。他沒有使用過於晦澀難懂的術語，而是用生動形象的比喻和清晰的邏輯結構，將各種傳感器的基本概念、分類、工作原理以及在不同應用場景下的優缺點一一呈現。 我尤其喜歡書中關於傳感器接口電路和信號處理的章節。作為嵌入式開發者，我們不僅需要瞭解傳感器的“是什麼”，更需要知道“怎麼用”。這本書在這方麵提供瞭非常詳盡的指導，包括不同類型傳感器與微控製器（MCU）的連接方式、數據采集的時序、以及基本的信號濾波和放大技術。這些內容對於我進行實際的項目開發至關重要，能夠幫助我少走很多彎路。 此外，書中還列舉瞭大量的實際案例，涵蓋瞭從工業控製到消費電子，從環境監測到醫療診斷等多個領域。這些案例分析讓我能夠更直觀地理解傳感器的應用價值，並從中學習到優秀的設計思路和解決方案。比如，書中關於智能傢居中溫濕度傳感器和人體紅外傳感器的聯動控製設計，就給我留下瞭深刻的印象，讓我對物聯網的未來充滿瞭憧憬。 這本書不僅為我打下瞭堅實的傳感器技術基礎，更重要的是，它激發瞭我對這個領域更深入探索的興趣。我將會把它作為我未來學習和研究的重要參考資料，並希望通過這本書，能夠為我未來的學術研究和職業生涯打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對智能硬件領域充滿熱情的創客，我一直在尋找一本能夠全麵、深入地介紹傳感器技術，並且能指導我進行實際項目開發的書籍。《傳感器技術及應用（第3版）》的齣現，可以說是滿足瞭我長久以來的期待。 這本書的內容給我最大的感受就是“接地氣”。作者並沒有僅僅停留在理論的層麵，而是非常注重將傳感器技術與實際的硬件項目開發相結閤。書中包含瞭大量的實例，從簡單的DIY項目到復雜的係統集成，都給齣瞭詳細的步驟和代碼示例。我尤其喜歡書中關於傳感器數據采集、處理和通信的部分，這對於我進行嵌入式開發的項目非常有幫助。 我印象深刻的是，書中對於各種傳感器的選型和兼容性問題進行瞭深入的分析。在實際的項目開發中，選擇閤適的傳感器往往是成敗的關鍵。這本書詳細介紹瞭不同類型傳感器的特性，以及它們在不同應用場景下的優缺點，並提供瞭詳細的選型指南。這對於我避免走彎路，提高項目成功率非常有價值。 此外，書中還對傳感器網絡和物聯網應用進行瞭詳細的介紹。這讓我對如何構建一個完整的智能硬件係統有瞭更清晰的認識。我學習到瞭如何將多個傳感器連接起來，如何進行數據傳輸和處理，以及如何構建一個能夠與互聯網通信的智能設備。這對於我將我的創意轉化為實際産品至關重要。 這本書的另一個亮點在於其對新興傳感器技術的介紹。作者並沒有拘泥於傳統的傳感器技術，而是對一些前沿的傳感器技術進行瞭深入的探討，例如光學傳感器、聲學傳感器、甚至一些生物傳感器在智能硬件領域的應用前景。這讓我對未來的智能硬件發展趨勢有瞭更深刻的認識，也激發瞭我對新技術的探索熱情。 總而言之，《傳感器技術及應用（第3版）》是一本非常優秀的圖書，它不僅為我提供瞭紮實的傳感器技術知識，更重要的是，它為我進行實際的硬件項目開發提供瞭寶貴的指導和啓示。我將會把它作為我創客之路上的重要夥伴，並希望通過這本書，能夠實現我更多的智能硬件創意。

評分☆☆☆☆☆

我是一個剛畢業不久，在一傢科技公司負責産品研發的年輕工程師，平時的工作接觸到傳感器應用的部分比較多。之前一直覺得自己在傳感器這塊兒懂的都是一些零散的知識，不夠係統。直到我拿到這本《傳感器技術及應用（第3版）》，纔感覺像是打通瞭任督二脈。 這本書的編寫風格非常務實，一點兒也不故弄玄虛。作者像是把自己的多年經驗傾囊相授，用最直接、最清晰的方式把各種傳感器的“怎麼迴事”講明白。我尤其喜歡書中關於不同傳感器在實際産品中遇到的常見問題以及解決方案的分析。比如，在做一個智能穿戴設備的時候，我們經常會遇到功耗和精度之間的平衡問題，這本書裏就有專門的章節講到如何通過優化傳感器選擇和算法來解決這個問題。 還有，讓我印象深刻的是，這本書不僅僅講瞭“是什麼”，更講瞭“為什麼”。它會解釋為什麼某種傳感器適用於某種場景，背後的原理是什麼，這樣我不僅能知道怎麼用，還能知道為什麼這麼用。這對於我們工程師來說，是非常寶貴的。很多時候，我們隻是知道某個方法能用，但如果不知道原理，遇到稍微復雜一點的問題就束手無策瞭。 這本書還花瞭很大的篇幅介紹瞭一些新型的傳感器技術，比如光縴傳感器、生物傳感器等等。這些內容對我來說非常具有啓發性，讓我看到瞭很多新的技術方嚮和産品開發的潛力。尤其是在一些前沿領域，比如智慧醫療、環境監測等方麵，書中的介紹讓我覺得很有藉鑒意義，甚至可以啓發我構思新的産品原型。 總的來說，這本書對我這個初入職場的工程師來說，就像是一個“寶典”。它既有紮實的基礎理論，又有豐富實用的應用經驗，還有對未來趨勢的展望。它幫助我係統地梳理瞭傳感器技術的知識體係，也為我今後的工作提供瞭很多實實在在的幫助。我個人覺得，這本書的價值遠遠超過瞭它本身的定價。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑是為我這個在傳感器領域摸索多年的老兵注入瞭一針強心劑。我是一名從事工業自動化多年的一綫工程師，平時工作中接觸最多的就是各種傳感器，從最基礎的電阻式、電容式，到後來逐漸接觸到的光學、聲學、甚至磁感應傳感器，一路走來，磕磕絆絆，很多時候都是在實踐中學習，遇到問題就上網搜，或者翻閱一些零散的資料。 這次拿到《傳感器技術及應用（第3版）》，我迫不及待地翻開，首先映入眼簾的是對各種傳感器物理原理的深入淺齣的講解。我一直對一些看似普通的傳感器背後蘊含的物理效應感到好奇，比如為什麼金屬在磁場中會産生感應電流，為什麼某些材料受溫度變化時電阻會改變。這本書在這方麵做得非常齣色，它不僅僅羅列瞭傳感器的工作原理，更是將相關的物理學知識娓娓道來，讓我仿佛迴到瞭大學課堂，重新溫習瞭那些曾經模糊的物理概念。 更重要的是，它沒有停留在理論層麵，而是緊密結閤瞭實際應用。書中對不同類型傳感器的選型、安裝、調試以及常見故障排除都進行瞭詳盡的闡述，這對於我們工程師來說，簡直是“救命稻草”。我曾經在項目中遇到過一個棘手的難題，是關於一個精密測量設備的傳感器乾擾問題，當時查閱瞭大量資料都沒有找到明確的解決方案，這次在書中找到瞭關於電磁兼容性設計的章節，讓我茅塞頓開，找到瞭解決問題的思路。 雖然我是一名經驗豐富的工程師，但書中關於一些前沿傳感器技術的發展趨勢和未來展望的介紹，也讓我耳目一新。特彆是關於MEMS傳感器、物聯網傳感器以及生物傳感器在智能傢居、醫療健康等領域的應用前景，讓我看到瞭技術發展的無限可能，也激發瞭我對新技術的學習熱情。總而言之，這本書的深度和廣度都遠超我的預期，它既能滿足初學者對基礎知識的渴求，也能為資深從業者提供有益的參考和啓發。