传感器与信号处理电路（第2版）/普通高等教育“十三五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高立艾，纪建伟 著

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• 十三五规划
• 电子工程
• 微电子学

出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787517055945

版次：2

商品编码：12251804

包装：平装

开本：16

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：188

字数：279

内容简介

　　全书共分为14章。前十章主要讲述传感器原理与应用，包括：传感器的基本概念、电阻传感器、电感传感器、电容传感器、光电传感器、压电传感器、磁电传感器、热电式传感器、数字传感器、其他传感器(含霍尔传感器、超声波传感器、光纤传感器)；后四章主要讲述信号处理电路的基本原理与形式，包括：测量电桥、测量放大电路、滤波器、调制与解调。
　　本书可作为高等学校电气信息类本科、专科《传感器原理》或《检测技术》课程教材，也可供电气工程技术人员及电器爱好者参考和自学。

传感器与信号处理电路（第2版）/普通高等教育“十三五”规划教材 - 图书简介 本书深入探讨了现代电子系统中至关重要的两个组成部分：传感器和信号处理电路。在科技飞速发展的今天，传感器作为感知物理世界、采集信息数据的“眼睛”和“耳朵”，其重要性不言而喻。而信号处理电路则负责对这些原始数据进行提取、转换、增强、分析，最终转化为有意义的信息，为决策和控制提供依据。本书旨在为读者构建一个全面而深入的知识体系，使其能够理解、设计和应用各类传感器及其相关的信号处理技术。 一、 传感器：感知世界的基石 本书将首先为读者详细介绍各类传感器的基本原理、结构、特性及应用。我们将从最基础的传感器概念入手，阐述传感器在测量过程中所扮演的角色，以及它们如何将非电量（如温度、压力、光强、位移、速度、加速度、湿度、气体浓度等）转换为电信号。 1. 传感器的分类与原理： 按被测量分类： 我们将系统性地梳理各种物理量和化学量的传感器，包括： 力学量传感器： 压力传感器（压阻式、电容式、压电式）、应变传感器（电阻应变片）、加速度传感器（压电式、MEMS）、振动传感器、位移传感器（LVDT、电感式、光学式）。 热学量传感器： 温度传感器（热电偶、热敏电阻、铂电阻、红外传感器）、热流传感器。 电学量传感器： 电压、电流、电阻、电容、电感传感器。 磁学量传感器： 霍尔传感器、磁阻传感器、磁致伸缩传感器。 光学量传感器： 光敏电阻、光电二极管、光电三极管、CCD、CMOS图像传感器。 声学量传感器： 麦克风（电容式、动圈式、压电式）、超声波传感器。 化学量传感器： 气体传感器（电化学式、半导体式、催化燃烧式）、pH传感器、湿度传感器。 生物传感器： 酶传感器、免疫传感器、DNA传感器等。 按工作原理分类： 详细剖析不同传感器的工作机理，例如： 电阻式传感器： 基于材料电阻率随外部物理量变化而变化的原理，如热敏电阻、压阻式传感器。 电容式传感器： 利用电介质的介电常数、极板间距离或重叠面积变化导致电容值改变的原理。 电感式传感器： 基于电磁感应原理，通过改变线圈的磁导率或耦合系数来检测物理量的变化，如LVDT。 压电式传感器： 利用压电效应，在外力作用下产生电荷的材料特性。 半导体传感器： 利用半导体材料的特殊电学或光学性质，如霍尔传感器、气体传感器。 光学传感器： 利用光电效应，如光电导效应、光伏效应、光发射效应。 MEMS传感器： 微电子机械系统技术制造的传感器，具有体积小、功耗低、集成度高等优点。 2. 传感器的特性与选择： 静态特性： 灵敏度、线性度、分辨率、迟滞、重复性。 动态特性： 响应时间、带宽、阻尼比、固有频率。 其他特性： 工作范围、精度、稳定性、功耗、环境适应性、成本。 选择原则： 结合实际应用需求，权衡各项技术指标，选择最合适的传感器。 3. 传感器信号的调理： 传感器输出的原始信号往往存在噪声、幅度小、阻抗不匹配等问题，需要进行预处理。本书将详细介绍各种信号调理电路，包括： 放大电路： 仪表放大器、运算放大器组成的差分放大、同相比例、反相比例电路，用于提高信号幅度。 滤波电路： 低通、高通、带通、带阻滤波器，用于去除噪声和干扰。 阻抗匹配电路： 缓冲器、电压跟随器，确保信号传输的有效性。 激励源： 为某些传感器（如电容式、电感式）提供必要的激励信号。 二、 信号处理电路：挖掘信息价值 传感器采集到的经过调理的信号，往往还需要经过进一步的信号处理，才能提取出所需的有用信息。本书将重点讲解各类信号处理电路的核心原理和设计方法。 1. 模拟信号处理： 滤波器的设计与应用： 原型滤波器： 巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔滤波器的设计原理、幅度-频率响应和相频响应特性。 有源滤波器： 基于运算放大器实现的各种阶数和类型的滤波器，包括Sallen-Key、MFB结构。 开关电容滤波器： 利用开关和电容构建低通、高通滤波器，适用于集成电路设计。 信号的衰减与增益控制： 可变增益放大器（VGA）、衰减器等。 信号的比较与阈值检测： 比较器、施密特触发器，用于信号的逻辑判断和整形。 信号的非线性处理： 乘法器、指数器、对数器等，用于实现复杂的信号运算。 模拟集成电路： 运算放大器、乘法器、函数发生器等集成器件在信号处理中的应用。 2. 数字信号处理基础： 采样与量化： 采样定理、量化误差、模数转换器（ADC）的类型（逐次逼近式、Σ-Δ、流水线式）、分辨率和采样率对信号保真度的影响。 数字滤波器的原理与实现： 无限冲激响应（IIR）滤波器： 基于差分方程，设计方法（双线性变换法、脉冲不变法）。 有限冲激响应（FIR）滤波器： 基于卷积，设计方法（窗函数法、频率采样法）。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 用于信号的频域分析，识别信号的频率成分。 数字信号处理器（DSP）的架构与应用： 介绍DSP的基本结构和指令集，以及在实时信号处理中的优势。 3. 模数混合信号处理： 数模转换器（DAC）的类型与原理： R-2R网络、权电流DAC、Σ-Δ DAC。 多路复用器（MUX）： 将多个模拟信号选择性地送入ADC进行采集。 数据采集系统（DAS）的设计： 介绍一个完整的DAS系统构成，包括传感器、信号调理、ADC、微处理器/DSP等。 4. 常见应用实例分析： 本书将通过具体的应用案例，将所学的传感器和信号处理电路知识融会贯通，加深读者的理解。例如： 温度监测与控制系统： 基于热敏电阻/热电偶的温度测量，并通过PID控制算法实现温度的精确调节。 音频信号处理： 麦克风信号的放大、滤波、ADC转换，以及简单的数字音频处理（如均衡）。 图像采集与处理： CMOS/CCD图像传感器的原理，以及基本的图像预处理（如去噪、锐化）。 运动姿态检测： 加速度计、陀螺仪的信号采集与融合，实现运动姿态的估计。 环境监测系统： 气体传感器、湿度传感器的信号处理，用于实时监测环境参数。 三、 实践与展望 本书不仅讲解理论知识，还强调实际操作和工程应用。部分章节将穿插实际电路的设计步骤、元器件选择、仿真验证以及故障排除的经验。此外，本书还将对当前传感器和信号处理领域的前沿技术进行展望，例如： 智能化传感器： 集成微处理器、算法的智能传感器，能够自主完成数据处理和决策。 无线传感器网络（WSN）： 大量传感器节点组成的分布式网络，用于大规模环境监测和物联网应用。 先进的信号处理算法： 机器学习、人工智能在信号分析和模式识别中的应用。 微纳传感器技术： 更小的尺寸、更高的灵敏度和更低的功耗。 通过对本书的学习，读者将能够： 掌握各类传感器的基本原理、特性及应用领域。 理解传感器信号的调理和预处理方法。 熟悉模拟和数字信号处理电路的核心理论和设计技术。 能够根据具体需求，设计和实现简单的传感器信号处理系统。 对传感器与信号处理领域的未来发展趋势有所了解。 本书结构清晰，内容详实，理论与实践相结合，适合电子信息工程、自动化、测控技术及仪器仪表等相关专业的本科生、研究生以及从事相关技术工作的工程师阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计也是我非常关注的一个方面。我希望它不仅仅是简单的概念性问答，而是能够包含一定数量的计算题、设计题和分析题。计算题能够检验我对公式和算法的掌握程度，设计题能够锻炼我的电路设计和系统构思能力，而分析题则可以培养我的逻辑思维和解决复杂问题的能力。理想情况下，这些习题应该能够覆盖教材中的各个知识点，并且难度上能够有梯度，从易到难，循序渐进。如果书中还能提供部分习题的答案解析，那将是对我自学非常有益的补充，能够帮助我及时发现和纠正错误，加深对知识的理解。

评分☆☆☆☆☆

我最期待的是书中对于不同类型传感器的具体案例分析。例如，在介绍温度传感器时，是否会详细讲解热敏电阻、热电偶、红外传感器的不同工作原理、优缺点以及在工业、医疗、环境监测等领域的实际应用？在信号处理部分，是否会以实际的音频信号、图像信号或者生物电信号为例，演示如何进行降噪、滤波、特征提取等操作，并且给出具体的电路设计和仿真结果？这些具体的、贴近实际应用的例子，对于我理解抽象的理论知识至关重要。它能够帮助我将书本上的公式和原理转化为解决实际问题的能力，让我明白这些知识在现实世界中是如何发挥作用的。

评分☆☆☆☆☆

这本《传感器与信号处理电路（第2版）》的封面设计，说实话，初次见到的时候并没能立刻抓住我的眼球。它似乎偏向于一种比较传统、规整的学术风格，主色调可能偏向于冷色系，辅以一些简单的图示，像是电路原理图的简化线条或者传感器核心结构的剖面示意。没有那种花哨的排版或者引人入胜的插画，更像是那种在大学图书馆里，一本一本厚重的专业书籍中的一员，散发着纸张特有的油墨香和知识的沉淀感。封面上的字体选择也比较稳重，没有选用过于新潮或者个性化的设计，是为了强调其作为“普通高等教育‘十三五’规划教材”的严肃性和权威性。但我正是喜欢这种感觉，它暗示着内容扎实，不玩虚的，每一页都承载着作者对这门学科的深入理解和教学经验的积累。我期待的不仅仅是外观，更是内容上能够如这封面所传达的那样，条理清晰，逻辑严谨，能够引领我深入理解传感器和信号处理的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我翻开这本书，首先映入眼帘的是前言部分。作者在里面详述了编写此书的初衷，以及对“十三五”期间我国高等教育在电子信息类专业教材建设方面所提出的新要求。读着读着，我仿佛能感受到作者团队数年如一日的钻研和探讨，他们如何在瞬息万变的科技发展中，筛选出最核心、最适合当前教学需要的知识点，并用最清晰、最易于理解的方式呈现出来。前言中可能还提到了教材在内容更新、案例选择、习题设计等方面所做的努力，比如增加了哪些新兴传感器的介绍，或者在信号处理部分引入了哪些最新的算法和应用。这些细节的披露，让我对这本书的内容编排和知识的更新度有了初步的信心。它不仅仅是一本知识的汇集，更是一份凝结了教育者对未来人才培养的思考和期许。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我特别留意了书中对基础概念的阐述方式。比如，在介绍某一类传感器的工作原理时，作者是倾向于从物理效应入手，深入剖析其内在的机理，还是更侧重于宏观的性能参数和应用场景的介绍？又比如，在信号处理的部分，是先讲解基础的数学模型和滤波理论，然后逐步过渡到实际电路的实现，还是以实际的信号问题为出发点，引导读者去理解相关的处理方法？我希望它能做到既有深度又不失广度，能够让初学者快速建立起概念框架，同时也能让有一定基础的读者从中获得更深入的认识。一个好的教材，应该能够有效地弥合理论与实践之间的鸿沟，让读者在掌握基本原理的同时，也能对实际工程应用有更直观的感受。