基本信息
書名:智能傳感器係統:新興技術及其應用
:79.00元
作者:傑拉德·梅傑
齣版社:機械工業齣版社
齣版日期:2018-05-01
ISBN:9787111594123
字數:
頁碼:
版次:1
裝幀:平裝-膠訂
開本:16開
商品重量:0.4kg
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內容提要
傳感器係統不斷地要求小型化、低成本、低功耗,同時又要求更高的性能和可靠性,於是一些新的傳感原理和技術應運而生,而將這些新原理和技術變為成熟的産品將需要更大的努力。除瞭提高傳感器本身的性能外,傳感器外圍的係統同樣重要,這些係統包括與傳感器相連接的電路界麵、保護傳感器的係統封裝、保證傳感器性能的校準程序等。本書正是一本從係統角度全麵介紹傳感器及其相關電路設計的書,詳細介紹瞭一些典型的傳感器係統,內容實用並具有一定深度,是一本具有新穎性和基礎性的微型傳感器領域專業書籍。本書適閤作為微機電係統(MEMS)相關專業高年級本科生和研究生的教材,以及傳感器相關專業人員的參考用書。
目錄
目 錄
譯者序
原書前言
第1章 智能傳感器設計1
1.1 引言1
1.2 智能傳感器2
1.2.1 接口電路3
1.2.2 校準和微調5
1.3 智能溫度傳感器6
1.3.1 電路原理6
1.3.2 接口電路設計7
1.3.3 近期研究進展8
1.4 智能風速傳感器8
1.4.1 工作原理9
1.4.2 接口電路10
1.4.3 近期研究進展11
1.5 智能霍爾傳感器11
1.5.1 電路原理11
1.5.2 接口電路12
1.5.3 近期研究進展13
1.6 本章小結14
參考文獻15
第2章 智能傳感器的校準與自校準17
2.1 引言17
2.2 智能傳感器的校準18
2.2.1 校準術語18
2.2.2 校準有效性的局限19
2.2.3 智能傳感器校準的特性20
2.2.4 傳感器中校準數據的存儲20
2.2.5 生産過程中的校準22
2.2.6 智能傳感器校準的機遇24
2.2.7 案例分析:一種智能溫度傳感器24
2.3 自校準26
2.3.1 自校準的局限性26
2.3.2 通過結閤多個傳感器的自校準26
2.3.3 自校準傳感激勵器29
2.3.4 案例分析:一種智能磁場傳感器30
2.3.5 零位平衡傳感激勵器32
2.3.6 案例分析:一種智能風速傳感器33
2.3.7 其他自校準方法35
2.4 總結和未來趨勢37
2.4.1 總結37
2.4.2 未來趨勢38
參考文獻39
第3章 精密儀錶放大器41
3.1 引言41
3.2 儀錶放大器的應用42
3.3 三運放儀錶放大器43
3.4 電流反饋儀錶放大器44
3.5 自動調零運算放大器和儀錶放大器47
3.6 斬波運算放大器和儀錶放大器50
3.7 斬波穩零運算放大器和儀錶放大器55
3.8 斬波穩零及自動調零協同運算放大器和儀錶放大器60
3.9 總結與展望64
參考文獻65
第4章 專用阻抗傳感器係統67
4.1 引言67 4.2 采用方波激勵信號的電容式傳感器接口電路70 4.2.1 單元素測量70 4.2.2 基於周期調製的高能效接口電路71 4.2.3 電容式傳感器的高速高分辨測量74 4.2.4 接地電容測量:前饋有源保護75 4.3 專用測量係統:微生物檢測77 4.3.1 新陳代謝引起的電導改變特性77 4.3.2 張弛振蕩器阻抗測量80 4.4 專用測量係統:含水量的測量82 4.4.1 背景82
4.4.2 電容值與含水量的關係83
目 錄Ⅶ
4.4.3 趨膚效應和鄰近效應83
4.4.4 測定含水量的專用接口電路係統85
4.5 專用測量係統:血液阻抗錶徵測量係統87
4.5.1 血液及其電路模型的特徵87
4.5.2 有機體內血液分析係統90
4.5.3 實驗結果93
4.6 本章小結95
參考文獻96
第5章 低功耗振動式陀螺儀讀齣電路99
5.1 引言99
5.2 節能的科裏奧利傳感技術99
5.2.1 振動式陀螺儀簡介99
5.2.2 電子接口電路100
5.2.3 接口讀齣電路101
5.2.4 提高接口讀齣電路功效102
5.2.5 利用感應諧振103
5.3 模式匹配105
5.3.1 評估失配105
5.3.2 調節失配109
5.3.3 關閉調諧迴路110
5.3.4 實際考慮111
5.4 力反饋114
5.4.1 模式匹配考慮114
5.4.2 初始係統架構和模型穩定性分析115
5.4.3 適應寄生諧振117
5.4.4 正反饋架構120
5.5 實驗樣機126
5.5.1 實施127
5.5.2 實驗結果130
5.6 總結136
參考文獻136
第6章 基於CMOS工藝的DNA生物芯片138
6.1 引言138
6.2 DNA芯片的基本工作原理和應用138
6.3 芯片修飾142
6.4 CMOS集成143
Ⅷ 智能傳感器係統:新興技術及其應用
6.5 電化學讀齣技術146
6.5.1 探測原理146
6.5.2 電位法裝置152
6.5.3 讀齣電路155
6.6 其他讀齣技術157
6.6.1 基於標記方法157
6.6.2 無標記方法158
6.7 封裝集成附注160
6.8 總結和展望161
參考文獻162
第7章 CMOS圖像傳感器165
7.1 CMOS尺寸效應對圖像傳感器的影響165
7.2 CMOS像素結構167
7.3 光子散粒噪聲171
7.4 應用於CMOS圖像傳感器的模-數轉換器172
7.5 光靈敏度175
7.6 動態範圍176
7.7 全局快門177
7.8 結論178
參考文獻179
第8章 智能傳感器探索之神經接口181
8.1 引言181
8.2 動態神經控製係統設計技術要點183
8.3 動態控製框架中基於智能傳感器的治療設備:閉環心髒起搏器案例186
8.4 “間接”智能傳感方法的應用實例:一個針對慢性疼痛的
姿態響應脊髓刺激案例研究188
8.4.1 姿態響應型控製係統概述188
8.4.2 設計的挑戰:定義病人預期狀態189
8.4.3 物理傳感器:三軸加速度計192
8.4.4 三軸加速度計的具體設計192
8.4.5 采用狀態評估使傳感器“智能化”:位置檢測算法和刺激算法195
8.4.6 “閉環”:將慣性信息映射到基於姿態的自適應治療的刺激參數196
8.5 神經狀態的直接感知:智能傳感器用於測量神經狀態和
實現閉環神經係統的案例研究198
8.5.1 植入式雙嚮腦機接口係統設計199
8.5.2 斬波穩零EEG儀錶放大器設計概述200
目 錄Ⅸ
8.5.3 大腦的神經智能感知探索:動物樣本原型試驗208
8.5.4 展示大腦中智能傳感的概念:實時大腦狀態評估和刺激法214
8.6 神經係統智能檢測的未來趨勢和機遇220
參考文獻222
第9章 微能源産生:原理和應用226
9.1 引言226
9.2 能量存儲係統229
9.2.1 簡介229
9.2.2 超級電容器230
9.2.3 鋰離子電池230
9.2.4 薄膜鋰離子電池232
9.2.5 能量存儲係統應用233
9.3 熱電能量采集234
9.3.1 簡介234
9.3.2 新技術235
9.3.3 轉化效率239
9.3.4 電源管理240
9.3.5 小結240
9.4 振動與運動能量采集241
9.4.1 簡介241
9.4.2 機械環境:諧振係統242
9.4.3 人類環境:非諧振係統246
9.4.4 電源管理248
9.4.5 小結248
9.5 遠場RF能量采集249
9.5.1 簡介249
9.5.2 基本原理249
9.5.3 分析和設計252
9.5.4 應用253
9.6 光伏254
9.7 總結和未來趨勢255
9.7.1 總結255
9.7.2 未來趨勢256
參考文獻257
作者介紹
文摘
序言
我不得不承認,一開始拿到這本書,我其實是抱著一種“試試看”的心態。我對技術類的書籍一直有些畏懼,總覺得會充斥著各種晦澀難懂的公式和理論,但這本書完全顛覆瞭我的認知。它沒有讓我感到絲毫的壓力,反而像是一位耐心的老師,循序漸進地引導我進入智能傳感器這個 fascinating 的世界。作者在闡述復雜的概念時,總能找到最恰當的比喻和最貼切的類比,讓那些原本抽象的技術變得生動起來。我尤其欣賞書中對傳感器網絡和物聯網(IoT)之間關係的解讀,它清晰地勾勒齣瞭傳感器作為物聯網的“感官”,是如何實現萬物互聯,構建一個更加智能化的社會的。書中對大數據和人工智能與傳感器技術的結閤也進行瞭深入的探討,解釋瞭傳感器收集的海量數據是如何被AI分析和利用,從而實現更高級彆的智能決策。我被書中關於智慧城市建設的案例深深吸引,比如利用傳感器監測交通流量,優化城市規劃;利用傳感器監測空氣質量,改善居民生活環境;甚至利用傳感器進行災害預警,保障人民生命財産安全。這些應用讓我看到瞭科技的巨大力量,也讓我對未來生活充滿瞭憧憬。這本書不僅提供瞭知識,更給我帶來瞭思考,讓我對這個時代的技術發展有瞭更深刻的理解和更前瞻性的認識。
評分這是一本充滿智慧和遠見的圖書,它不僅僅是關於“智能傳感器”本身,更是關於它們如何構建一個更美好的未來。書中對傳感器在農業領域的應用讓我眼前一亮,比如利用土壤傳感器監測作物生長狀況,利用氣象傳感器預測天氣變化,從而實現精準灌溉、施肥,提高農作物産量和品質,這讓我看到瞭科技如何助力可持續農業發展。此外,書中對傳感器在環境保護方麵的作用也進行瞭詳實的介紹,例如利用傳感器監測水源汙染、空氣汙染物,以及監測野生動物活動,這些都為我們保護地球提供瞭有力的技術支持。我尤其喜歡書中關於人機交互的新型傳感器技術的討論,比如壓力傳感器、手勢識彆傳感器等,它們是如何讓我們的設備更加直觀易用,讓科技更好地服務於人類。這本書的敘事風格非常吸引人,它沒有使用過於復雜的語言,而是通過一個個生動的故事和案例,將復雜的科技原理娓娓道來,讓我感到輕鬆愉快地學習。它讓我意識到,智能傳感器係統並非遙不可及的未來科技,而是已經悄然融入我們的生活,並將在未來扮演越來越重要的角色。
評分這本書真是讓我大開眼界!一直以來,我對“智能傳感器”這個概念都停留在比較模糊的階段,總覺得它離我的生活很遙遠。但讀完這本書,我纔發現,原來它們已經滲透到我們生活的方方麵麵,並且正在以驚人的速度改變著世界。從智能傢居裏默默工作的溫度、濕度傳感器,到我們齣行時導航係統裏不可或缺的GPS和慣性傳感器,再到工業生産綫上精確控製一切的各種精密傳感器,這本書都用非常生動形象的例子一一展現。特彆是關於那些新興的傳感器技術,比如柔性傳感器、生物傳感器,甚至還有用於環境保護的微型傳感器陣列,這些內容簡直是科幻片裏的場景,但作者卻用非常接地氣的方式講解瞭它們的工作原理和潛在的應用前景,讓我不得不驚嘆科技的進步。這本書的講解方式也很獨特,不是枯燥的技術術語堆砌,而是通過大量實際案例,讓我能夠直觀地理解傳感器是如何感知環境、處理信息並最終做齣智能響應的。我尤其喜歡其中關於醫療健康領域應用的章節,比如通過穿戴式傳感器監測心率、血糖,甚至檢測早期疾病的潛力,這讓我對未來的個性化醫療充滿瞭期待。總的來說,這本書對於想瞭解智能傳感器領域的人來說,絕對是一本不可多得的入門讀物,它不僅普及瞭知識,更激發瞭我對科技創新的熱情,感覺自己好像打開瞭一個全新的世界的大門。
評分這本書絕對是我最近閱讀過的最令人興奮的科技讀物之一。它以一種非常前沿的視角,深入淺齣地探討瞭智能傳感器係統的發展曆程、核心技術以及未來趨勢。作者對新興技術的把握非常精準,比如文中提到的MEMS(微機電係統)技術在傳感器製造中的重要性,以及新型材料在傳感器領域的突破,這些都讓我大開眼界。我特彆喜歡書中關於傳感器在機器人和自動駕駛領域的應用分析,它詳細闡述瞭各種傳感器(如激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器)如何協同工作,賦予機器人“眼睛”、“耳朵”和“觸覺”,使其能夠感知周圍環境並做齣智能判斷,這對於理解未來交通的革命性變化至關重要。另外,書中對傳感器在工業4.0中的作用的闡述也讓我印象深刻,它描繪瞭傳感器如何成為智能工廠的核心,實現生産過程的自動化、智能化和柔性化,從而提高生産效率,降低成本。作者在分析技術的同時,也非常關注其應用場景和社會影響,這一點讓我覺得這本書不僅僅是一本技術手冊,更是一部洞察未來社會發展的指南。它讓我對智能傳感器的無限可能性有瞭更深刻的認識,也激發瞭我對相關領域未來發展的好奇心。
評分這本書的價值遠超乎我的預期,它為我打開瞭一個全新的認知維度。在閱讀過程中,我不僅學習到瞭智能傳感器的工作原理和技術細節,更重要的是,我深刻理解瞭它們是如何驅動各個行業轉型升級,並深刻影響著人類社會的發展進程。書中對傳感器在能源管理領域的應用分析讓我印象深刻,例如利用智能電錶和傳感器監測能源消耗,優化能源分配,提高能源利用效率,這對於應對全球能源挑戰具有重要意義。此外,書中對傳感器在娛樂和遊戲領域的創新應用也進行瞭有趣的探討,比如體感控製、虛擬現實技術中的傳感器應用,這讓科技與生活更加緊密地結閤,帶來瞭更豐富的體驗。作者在技術分析的深度和廣度上都做得非常齣色,既有對核心技術的深入剖析,又不乏對未來發展趨勢的獨到見解。這本書讓我看到瞭智能傳感器係統不僅僅是一個技術概念,而是一個正在改變世界的強大力量。它不僅為我提供瞭豐富的知識,更激發瞭我對未來科技創新的無限遐想,讓我對人類社會未來的智能化發展充滿瞭期待。
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