傳感器與測試技術(郭雷) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭雷 著

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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122092526

商品編碼：29564470793

包裝：平裝

齣版時間：2010-09-01

基本信息

書名：傳感器與測試技術(郭雷)

定價：19.00元

作者：郭雷

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2010-09-01

ISBN：9787122092526

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.259kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統地介紹瞭各類傳感器的基本原理與應用方麵的知識，以及典型工程參數測試方麵的知識。主要內容包括傳感器與測試技術概述、傳感器基礎理論、各種常用傳感器的原理與應用、計算機在感測係統中的應用、典型工程參數測試、係統抗乾擾技術等。
本書通俗易懂、圖文並茂、內容豐富、技術實用，符閤高職高專學生的特點。
本書可作為高職高專院校、成人高校、廣播電視大學的機電類相關專業“傳感器與測試技術”及相近課程的教材，也可作為相關工程技術人員的參考用書。

目錄

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章 傳感器與測試技術概述
1.1 傳感器與測試技術的地位和作用
1.2 測試技術的概念
1.3 測試係統的組成
1.4 傳感器與測試技術的發展方嚮
第2章 傳感器基礎理論
2.1 非電量與非電量電測
2.2 傳感器的定義及分類
2.3 傳感器命名方法及代號
2.4 傳感器的靜態特性
2.5 傳感器的選用原則
思考題與習題
第3章 常用傳感器及其典型應用
3.1 電容式傳感器
3.2 電感式傳感器
3.3 電渦流式傳感器
3.4 電位器式傳感器
3.5 壓電式傳感器
3.6 熱電偶傳感器
思考題與習題
第4章 測試基礎知識
4.1 信號及其描述
4.2 測試裝置的基本特性
4.3 實現不失真測試的條件
思考題與習題
第5章 信號調理電路
5.1 測量電橋
5.2 信號放大電路
5.3 調製與解調電路
5.4 濾波器
思考題與習題
第6章 計算機在感測係統中的應用
6.1 感測係統的組成
6.2 傳感器與計算機的接口
思考題與習題
第7章 典型工程參數的測試
7.1 機械振動的測試
7.2 位移的測試
7.3 流體參量的測試
思考題與習題
第8章 測試係統的抗乾擾技術
8.1 乾擾的類型及來源
8.2 乾擾的耦閤方式
8.3 乾擾抑製技術
思考題與習題
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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傳感器與測試技術（郭雷） 一、 傳感器與測試技術概述 傳感器與測試技術是現代科學技術發展不可或缺的兩大基石。傳感器作為信息獲取的“眼睛”和“耳朵”，能夠將物理量、化學量等非電量信號轉化為電信號，從而實現對外界環境的感知和監測。而測試技術則是對這些傳感器輸齣的電信號進行測量、分析、處理和評估的手段，以獲取有用的信息，判斷被測對象的性能、狀態或質量。 本書旨在係統性地介紹傳感器與測試技術的核心概念、基本原理、主要類型、應用領域以及發展趨勢。我們將從傳感器的基本工作原理齣發，深入探討不同類型傳感器的特性和選型依據，並結閤實際應用場景，講解如何設計和構建有效的測試係統。本書力求兼顧理論深度與實踐指導，幫助讀者建立紮實的理論基礎，掌握實際操作技能，並能獨立分析和解決在傳感器應用和測試過程中遇到的問題。 二、 傳感器的基本原理與分類 傳感器是實現信息轉換的關鍵環節，其核心在於將待測物理量（如溫度、壓力、位移、光強、濕度、化學成分等）通過某種物理或化學效應轉化為可測量的電信號（電壓、電流、電阻、電容、頻率等）。本書將詳細闡述以下幾種主要的傳感器工作原理： 電阻式傳感器： 利用材料電阻率隨外界環境變化而改變的特性進行測量。例如，熱敏電阻（NTC/PTC）、應變片、氣體傳感器等。我們將深入分析電阻的溫度係數、靈敏度、綫性度等關鍵參數，以及其在不同環境下的響應機製。 電容式傳感器： 基於介電常數或極闆間距變化導緻電容變化的原理。常見的有電容式位移傳感器、濕度傳感器、液位傳感器等。本書將探討電容變化與被測參數之間的數學關係，以及如何通過電容測量電路實現高精度測量。 電感式傳感器： 利用綫圈的電感量隨鐵芯位置或磁性材料變化而改變的原理。例如，電感式位移傳感器、金屬探測器等。我們將解析電感變化的影響因素，以及在交流電路中如何測量電感量。 壓電式傳感器： 基於壓電效應，即某些晶體材料在受到機械應力時會産生電荷的特性。廣泛應用於加速度計、壓力傳感器、麥剋風等。本書將深入介紹壓電效應的機理，以及正壓電效應和逆壓電效應的應用。 半導體傳感器： 利用半導體材料的導電特性或PN結特性隨外界環境變化而改變的原理。例如，光敏二極管、光敏三極管、集成溫度傳感器、霍爾傳感器等。我們將重點分析半導體材料的能帶結構、載流子行為及其對環境變化的敏感性。 光學傳感器： 利用光電效應，將光信號轉化為電信號，或利用光的傳播、反射、摺射等特性進行測量。包括光電二極管、光電三極管、光敏電阻、CCD/CMOS圖像傳感器等。本書將介紹光信號的産生、傳輸與探測機理。 化學傳感器： 用於檢測特定化學物質的濃度或存在。例如，氣體傳感器、pH傳感器、離子選擇性電極等。我們將探討化學反應、吸附、催化等在化學傳感器中的應用。 除瞭以上基本原理，本書還將對傳感器的其他重要分類進行介紹，如： 根據輸齣信號類型： 模擬傳感器（輸齣連續變化的信號）與數字傳感器（輸齣離散的數字信號）。 根據能量來源： 有源傳感器（需要外部電源供能）與無源傳感器（自身能夠産生輸齣信號，如壓電傳感器）。 根據測量參數： 物理量傳感器、化學量傳感器、生物傳感器等。 三、 傳感器選型與設計考慮 在實際應用中，選擇閤適的傳感器是構建有效測試係統的第一步。本書將提供一套係統的傳感器選型方法論，並重點關注以下幾個關鍵因素： 測量精度要求： 根據被測參數的動態範圍和所需的測量精度，選擇具有足夠分辨率和準確度的傳感器。 量程範圍： 確保傳感器的測量範圍能夠覆蓋被測參數的變化範圍。 響應速度： 根據被測過程的動態特性，選擇具有足夠快響應速度的傳感器，以捕捉瞬態變化。 工作環境適應性： 考慮傳感器在溫度、濕度、壓力、腐蝕性介質、電磁乾擾等環境條件下的穩定性和可靠性。 綫性度與滯後： 評估傳感器輸齣信號與被測參數之間綫性關係的良好程度，以及是否存在滯後現象。 靈敏度與噪聲： 傳感器的靈敏度決定瞭其對微小變化的感知能力，而噪聲水平則會影響測量精度。 功耗與體積： 在便攜式設備或低功耗應用中，功耗和體積是重要的考慮因素。 成本： 在滿足性能要求的前提下，選擇性價比高的傳感器。 接口與兼容性： 考慮傳感器與後續信號處理和采集設備的接口兼容性。 此外，本書還將介紹傳感器接口電路的設計原則，包括信號放大、濾波、阻抗匹配、綫性化和非綫性補償等技術，以確保傳感器輸齣的微弱或失真的信號能夠被有效地處理和讀取。 四、 測試技術基礎與方法 測試技術是理解和評估傳感器性能，並獲取有價值信息的關鍵。本書將從以下幾個方麵展開介紹： 測量不確定度： 深入講解測量不確定度的概念、來源、計算方法和評定標準，這是保證測量結果可靠性的重要依據。我們將介紹重復性、復現性、係統誤差、隨機誤差等概念，以及如何通過數據分析來減小和控製不確定度。 信號調理： 傳感器輸齣的信號往往需要經過一係列的信號調理過程纔能被準確地測量和分析。本書將詳細介紹信號調理的常用技術，包括： 放大： 對微弱信號進行放大，如差分放大、儀錶放大等。 濾波： 濾除信號中的噪聲和乾擾，如低通濾波、高通濾波、帶通濾波等。 阻抗匹配： 確保信號源與負載之間的功率傳輸效率。 綫性化： 對非綫性傳感器信號進行綫性化處理。 隔離： 避免不同電路之間相互影響，提高係統的安全性。 數據采集： 介紹模擬信號轉換為數字信號的關鍵技術，包括采樣定理、量化、編碼等。我們將重點討論模數轉換器（ADC）的類型、性能指標（如分辨率、轉換速率、精度）及其選擇。 數據處理與分析： 介紹對采集到的數字信號進行處理和分析的常用方法，包括： 統計分析： 計算均值、方差、標準差等，評估數據的分布和離散程度。 數字濾波： 應用數字濾波器進一步去除噪聲。 傅裏葉變換： 分析信號的頻譜成分。 趨勢分析： 識彆信號的變化趨勢。 模式識彆： 提取有用的信息和特徵。 測試係統的構成： 介紹一個完整的測試係統通常包含的幾個組成部分：傳感器、信號調理電路、數據采集設備、計算機及配套軟件。我們將討論不同組成部分之間的協同工作關係。 測試方法與流程： 介紹在進行傳感器測試時應遵循的標準方法和流程，包括測試方案的設計、實驗步驟的製定、數據的記錄與整理、結果的分析與報告。 五、 傳感器與測試技術的應用領域 傳感器與測試技術已經滲透到國民經濟的各個領域，並在推動技術進步和産業升級方麵發揮著至關重要的作用。本書將重點介紹以下幾個領域的典型應用： 工業自動化與過程控製： 在製造業中，傳感器用於監測生産過程中的溫度、壓力、流量、液位、位置等參數，實現生産流程的自動化控製和優化，提高生産效率和産品質量。例如，在石油化工、電力、冶金等行業。 汽車電子： 汽車中廣泛應用各種傳感器，如發動機控製傳感器、安全氣囊傳感器、ABS傳感器、導航傳感器等，以提高汽車的性能、安全性和舒適性。 醫療保健： 生物傳感器和醫療儀器中的傳感器是診斷、監測和治療疾病的關鍵，例如血糖傳感器、心電圖傳感器、血壓傳感器、醫學影像傳感器等。 環境保護： 環境監測傳感器用於檢測空氣質量、水質、土壤汙染物等，為環境保護決策提供科學依據。例如，氣體監測站、水質在綫監測係統。 航空航天： 在飛機、火箭、衛星等領域，各種精密傳感器用於測量飛行參數、姿態、溫度、壓力等，確保飛行安全和任務成功。 消費電子産品： 智能手機、可穿戴設備、傢用電器等都集成瞭大量的傳感器，如加速度計、陀螺儀、光綫傳感器、指紋傳感器等，提升瞭産品的智能化和用戶體驗。 科學研究： 在基礎科學研究中，高精度傳感器是進行實驗測量、數據采集和機理探索的重要工具。 六、 傳感器與測試技術的發展趨勢 隨著科技的飛速發展，傳感器與測試技術也呈現齣一些新的發展趨勢： 智能化與集成化： 傳感器將不僅僅是簡單的信號轉換器件，而是會集成微處理器、存儲器和通信接口，具備自學習、自診斷、自適應等智能功能，並嚮微型化、集成化發展，如MEMS（微機電係統）傳感器。 多功能化與網絡化： 一個傳感器可能能夠同時測量多種參數，或通過網絡連接，形成大規模的傳感器網絡，實現對復雜係統的全麵感知和協同控製。 綠色化與低功耗： 更加注重傳感器的能耗，開發低功耗、長壽命的傳感器，以滿足便攜式設備和物聯網應用的需求。 新材料與新原理： 不斷探索和應用新的材料（如納米材料、生物材料）和新的物理、化學效應，以開發齣性能更優越、功能更強大的新型傳感器。 人工智能與大數據結閤： 將人工智能和大數據分析技術應用於傳感器數據的處理和解讀，能夠從海量數據中挖掘齣更深層次的信息和規律。 柔性化與可穿戴： 柔性傳感器和可穿戴設備的發展，將傳感器技術帶入日常生活，實現對人體生理指標的持續監測和健康管理。 七、 結語 傳感器與測試技術是不斷發展和創新的領域，掌握這些技術對於理解和改造世界至關重要。本書通過對傳感器原理、分類、選型、測試技術以及應用領域的係統闡述，希望能為讀者提供一個全麵而深入的學習平颱。我們鼓勵讀者在理論學習的基礎上，積極進行實踐探索，不斷提升自身的專業技能，為未來的科技發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我最近在網上閑逛，偶然看到一本叫《傳感器與測試技術》的書，光聽名字就覺得很有分量。我對這個領域一直抱有濃厚的興趣，尤其是在自動化和智能製造的大背景下，傳感器更是扮演著越來越重要的角色。我常常在想，那些能夠實時監測生産綫上的各種參數，比如溫度、壓力、流量、位移的傳感器，是如何做到如此精準和高效的？它們背後涉及的物理原理和電子技術肯定非常復雜。我特彆想知道，書中會詳細介紹不同類型傳感器的分類、工作原理，比如電阻式、電容式、壓電式、光學式等等，以及它們各自的適用範圍和局限性。當然，僅僅瞭解傳感器的原理是不夠的，如何將這些傳感器集成到實際係統中，如何對它們進行信號處理和數據分析，也同樣重要。我對書中關於測試方法和儀器的介紹也充滿期待，畢竟，準確的測試是保證傳感器性能和係統可靠性的關鍵。例如，如何進行傳感器的靈敏度、綫性度、遲滯等指標的測試？如何選擇閤適的測試設備來滿足不同的應用需求？我希望這本書能夠提供係統性的知識和實用的指導，幫助我更好地理解傳感器和測試技術在現代工業中的應用。

評分☆☆☆☆☆

我一直對如何“量化”和“理解”我們周圍的世界充滿興趣，而“傳感器與測試技術”無疑是實現這一目標的絕佳途徑。我常常想象，那些能夠捕捉到空氣中微弱氣流的傳感器，或是能夠檢測到極微小溫度變化的裝置，它們是如何運作的？它們背後蘊含的物理原理和工程智慧，讓我十分著迷。我特彆希望書中能夠詳細闡述不同類型傳感器的構造、工作機理，以及它們在各種復雜環境下的應用。例如，集成電路封裝的微機電傳感器，以及那些依靠光學原理工作的傳感器，它們的設計理念和技術突破是如何實現的？同時，我也深信，傳感器的價值不僅在於其本身的製造，更在於其能否被準確可靠地“驗證”。因此，對於書中關於測試技術的部分，我同樣充滿期待。我希望能夠學習到如何設計嚴謹的測試方案，如何評估傳感器的性能指標，例如靈敏度、分辨率、響應時間等，以及如何進行必要的校準和數據處理。我期待這本書能為我揭示傳感器和測試技術領域的前沿進展，並為我提供一個深入理解和掌握相關知識的係統框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書我一直想找個機會好好拜讀一番，畢竟“傳感器與測試技術”這個主題實在太吸引人瞭。我一直覺得，現代科技的發展，很大程度上都依賴於我們能否精準地捕捉和測量物理世界的各種信息，而傳感器和測試技術正是這一切的基石。想象一下，從我們每天使用的智能手機，到復雜的工業自動化係統，再到前沿的航空航天領域，無處不閃爍著傳感器和測試技術的光芒。我尤其對那些能夠“看見”我們肉眼無法察覺的細微變化的傳感器感到好奇，比如那些微小的壓力傳感器，它們是如何將機械形變轉化為電信號的？而那些能夠檢測到微量化學物質的氣體傳感器，它們的原理又是什麼？更不用說那些用於精確測量溫度、光照、濕度、甚至振動的傳感器瞭，它們在環境監測、食品安全、醫療診斷等領域都有著不可替代的作用。我期待在這本書中能深入瞭解這些傳感器的種類、工作原理、以及它們在不同應用場景下的優缺點。同時，測試技術也是同樣令人著迷的部分。僅僅擁有傳感器是不夠的，我們還需要可靠的方法來驗證傳感器的性能，校準它們，並從測試數據中提取有價值的信息。如何設計一套科學閤理的測試方案？如何保證測試結果的準確性和可重復性？這些都是我非常想從書中找到答案的問題。我希望這本書能為我打開一扇深入理解物理世界和科技進步背後核心技術的大門。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，我們生活的這個世界，到處都充滿瞭需要被“感知”和“測量”的信息。從最基礎的溫度、濕度，到更復雜的振動、應力，再到看不見摸不著的電磁波，它們無時無刻不在發生著變化。而傳感器，就是我們與這個信息世界溝通的橋梁。我對那些能夠將物理世界中的各種“狀態”轉化為電信號的裝置，是如何工作的，一直非常好奇。比如，為什麼一個微小的壓力變化就能讓一個傳感器發齣信號？它的內部結構和工作原理究竟是什麼樣的？書中關於各類傳感器的分類、物理基礎、工作機製的介紹，我非常期待。但僅僅瞭解傳感器本身是不夠的，如何確保這些傳感器的“可靠性”和“準確性”纔是關鍵。這就要涉及到測試技術瞭。我希望書中能詳細闡述各種傳感器測試的標準、方法和流程。如何評估一個傳感器的精度？如何進行校準？如何保證在復雜環境下傳感器的穩定性？這些都是我希望從這本書中獲得答案的問題。我期待它能夠帶我深入瞭解，我們是如何通過傳感器和測試技術，來理解和掌控我們所處的這個物理世界的。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對精密儀器和測量技術情有獨鍾的人，我一直對“傳感器與測試技術”這一領域充滿著好奇。想象一下，那些能夠捕捉到肉眼無法察覺的細微變化，將抽象的物理量轉化為我們能夠理解和利用的信號的設備，本身就充滿瞭科學的魅力。我一直對不同類型的傳感器的工作原理著迷，比如那些能夠測量微小位移的光學傳感器，或者是能夠感知微弱磁場的霍爾傳感器。它們是如何將如此細微的物理現象轉化為可讀的電信號的？書中對於這些問題的解答，我非常期待。此外，測試技術也是我非常關注的部分。僅僅擁有傳感器並不能完全滿足需求，如何準確地驗證傳感器的性能，如何對它們進行校準，如何從大量的測試數據中提取有用的信息，這些都是至關重要的。我希望書中能夠詳細介紹各種測試方法，比如靜態測試、動態測試，以及如何進行不確定度分析。我對於那些能夠指導我如何設計和實施有效的傳感器測試方案的內容尤其感興趣，因為我相信，紮實的測試技術是保證一切測量結果準確可靠的基石。