传感器原理与应用 戴焯 9787564036201 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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戴焯 著

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出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787564036201

商品编码：29584120889

包装：平装

出版时间：2010-07-01

基本信息

书名：传感器原理与应用

定价：35.00元

作者：戴焯

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2010-07-01

ISBN：9787564036201

字数：

页码：245

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共15章，分三大部分，由章至第十章形成部分，介绍各类传感器的工作原理、工作特性及应用领域；由第十一章至第十三章形成第二部分，介绍传感器输出信号的调理电路：主要包括信号放大电路、信号转换电路、信号处理电路等；由第十四章、第十五章形成第三部分，主要介绍传感器在现代检测系统中的应用技术。
本书取材全面、内容丰富、理论联系实际，适用于作高等院校电子信息类、测控技术类及机电类专业本科生教材，亦可作为其他有关专业师生及工程技术人员参考用书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《光电传感器技术与实践》 一、 传感器技术的前沿阵地 在当今科技飞速发展的时代，传感器作为信息获取的“眼睛”和“触角”，其重要性不言而喻。从智能家居的舒适便捷，到工业生产的精益求精，再到医疗健康领域的精准诊断，传感器技术无处不在，深刻地改变着我们的生活方式和工作模式。本书《光电传感器技术与实践》正是聚焦于这一核心技术领域，旨在为读者提供一个全面、深入、实用的学习平台。 本书的编写，并非仅是对现有技术的简单罗列，而是力求站在行业前沿，深刻剖析光电传感器领域的核心原理、发展趋势以及在实际应用中的关键要素。我们深入探讨了光电效应的物理基础，从光子与物质的相互作用出发，详细阐述了不同类型光电传感器的基本工作机制，包括光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电耦合器、CCD（耦合电荷器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器等。对于每一种传感器，我们都力求用清晰的语言、严谨的逻辑和丰富的图示，将其内部结构、信号生成过程、性能参数以及优缺点一一呈现，让读者能够建立起对各种光电传感器清晰而深刻的认知。 在理论层面，本书的深度体现在对光电传感器工作原理的数学模型和物理机制的详尽解析。例如，在讲解光电二极管时，我们不仅描述了其 PN 结的特性，还引入了光生载流子的产生、漂移、扩散等过程，以及相应的电流-电压特性曲线，并进一步探讨了暗电流、噪声等影响传感器性能的关键因素。对于图像传感器，我们则从像素结构、电荷收集、信号读出等多个角度，详细解释了 CCD 和 CMOS 传感器的工作流程，并对两者的技术差异、性能特点以及发展前景进行了深入的对比分析。 二、 核心原理的深度挖掘 本书的核心内容，在于对光电传感器基本工作原理的深入挖掘与系统阐述。我们相信，只有透彻理解了原理，才能更好地掌握其应用。 光与物质的相互作用： 本书开篇即从宏观与微观两个层面，深入浅出地介绍了光与物质相互作用的基本规律。我们探讨了光子的能量、波长与物质能级的关系，重点介绍了光电效应、光致发光、光致变色等多种现象，为理解光电传感器的响应机制奠定了坚实的理论基础。例如，对于光敏电阻，我们详细阐述了半导体材料中载流子浓度的光照变化，以及由此引起的电阻率的改变；对于光致发光材料，我们则介绍了激发源（如紫外光、电子束）如何引起材料发光，以及发光的波长、强度与材料性质的关系。 各类光电传感器的原理剖析： 光敏电阻（LDR）： 深入分析了硫化物、硒化物等半导体材料的光电导效应，讲解了光照强度如何影响载流子浓度，从而导致电阻率的显著变化。本书详细阐述了光敏电阻的响应时间、光谱响应范围、灵敏度等关键参数，并提供了如何选择合适的光敏电阻以满足不同应用需求的指导。 光电二极管（Photodiode）： 详细讲解了 PN 结的光电效应，包括光照产生的载流子在外加电场作用下的漂移以及由此产生的 photocurrent。本书区分了光电导模式和光伏模式下的工作原理，并对 PIN 光电二极管、雪崩光电二极管（APD）等高性能光电二极管进行了深入介绍，阐述了它们在光通信、激光测距等领域的关键作用。 光电三极管（Phototransistor）： 解释了光电三极管如何利用光照作为基极信号，控制集电极电流的放大。本书深入分析了光电三极管的电流增益、响应速度以及与光电二极管的性能对比，并重点介绍了其在光耦合器、光开关等应用中的优势。 光电耦合器（Optocoupler）： 详细阐述了光电耦合器如何利用发光二极管和光敏器件（如光电三极管、光电晶闸管）组成，实现输入输出信号的隔离。本书重点分析了光电耦合器的隔离电压、传输比、响应速度等关键参数，并指导读者如何根据实际需求选择不同类型和规格的光电耦合器。 图像传感器（CCD & CMOS）： 作为现代成像技术的核心，本书对 CCD 和 CMOS 图像传感器进行了详尽的讲解。对于 CCD，我们深入分析了其像素结构、电荷传输机制（如三相、四相转移）、信号放大和模数转换过程。对于 CMOS，我们则详细阐述了其像素内集成放大电路的原理，以及与 CCD 在功耗、集成度、成本等方面的差异和优势。本书还探讨了不同类型的 CMOS 图像传感器（如全局快门、卷帘快门）的工作原理及其适用场景。 信号处理与调理： 传感器输出的原始信号往往微弱且易受干扰，因此信号处理与调理是实现有效应用的关键。本书详细介绍了信号放大（如跨阻放大器、仪表放大器）、滤波（低通、高通、带通）、信号去耦、线性化处理等技术，并结合实际电路实例，指导读者如何设计和实现高效的信号调理电路，以获得高质量的传感器输出信号。 三、 实践应用的多维探索 理论的深度最终服务于实践的广度。本书在深入讲解原理的同时，也紧密结合实际应用，为读者提供了一系列具有指导意义的实践案例。 工业自动化领域： 在工业生产线上，光电传感器扮演着至关重要的角色。本书详细介绍了光电传感器在物位检测、位置检测、速度测量、计数、条形码识别、颜色识别等方面的应用。例如，在自动化生产线中，我们如何利用光电开关实现产品的精确到位检测；如何利用光电编码器实现电机转速的精确测量；以及如何利用机器视觉系统结合光电传感器实现产品的缺陷检测和质量控制。 消费电子产品： 随着物联网和智能化的发展，光电传感器在消费电子产品中的应用日益广泛。本书探讨了光电传感器在智能手机（如光线传感器、距离传感器、指纹传感器）、数码相机（如图像传感器）、智能家电（如扫地机器人避障传感器、空气净化器灰尘传感器）、可穿戴设备（如心率传感器）等方面的应用。例如，我们如何利用光线传感器自动调节手机屏幕亮度，如何利用距离传感器实现手机的防误触，以及如何利用指纹传感器实现安全便捷的身份认证。 环境监测与测量： 光电传感器在环境监测领域也发挥着不可替代的作用。本书介绍了光电传感器在气体检测（如利用气体吸收光谱）、水质监测（如浊度、pH 值测量）、烟雾报警、光照强度测量等方面的应用。例如，如何利用特定气体吸收光谱的光电传感器实现危险气体的实时监测，如何利用光散射原理的光电传感器测量水体浊度，以及如何利用光电传感器构建高效的烟雾报警系统。 医疗健康领域： 在医疗健康领域，光电传感器的精准与可靠性尤为关键。本书探讨了光电传感器在脉搏血氧仪（利用光吸收特性测量血氧饱和度）、血压计（利用光体积变化测量血压）、血糖仪（利用光化学反应测量血糖）、内窥镜等医疗设备中的应用。例如，我们如何利用光电传感器精确测量人体的血氧饱和度，如何利用光电传感器实现无创血压测量，以及如何在内窥镜成像系统中利用高性能图像传感器提供清晰的病灶图像。 光通信与光互连： 光电传感器在现代通信网络中扮演着核心角色。本书详细阐述了光电二极管在光纤通信中的接收端作用，以及其在光模块、光收发器等组件中的重要性。我们还介绍了光电耦合器在实现通信电路隔离方面的重要应用，以及其在各种电子系统中的安全性保障作用。 四、 关键技术与未来展望 本书在深入讲解现有技术的同时，也对光电传感器领域的前沿技术和未来发展趋势进行了展望。 高灵敏度与高信噪比技术： 随着应用需求的不断提升，对传感器灵敏度和信噪比的要求也越来越高。本书探讨了如冷却技术、低噪声放大技术、数字信号处理技术等，以提高传感器在微弱信号检测和恶劣环境下的性能。 微型化与集成化： 传感器的小型化和集成化是当前技术发展的重要方向。本书介绍了MEMS（微机电系统）技术在光电传感器制造中的应用，以及如何将传感器与微处理器、无线通信模块等集成，实现更智能、更便携的解决方案。 多功能与智能化： 未来的光电传感器将不仅仅是单一功能的器件，而是具备更强的分析、处理和通信能力。本书探讨了如何通过集成人工智能算法、机器学习等技术，实现传感器的智能化，使其能够自主识别、分类和决策。 新型材料与工艺： 新型光电材料（如钙钛矿、量子点）和先进制造工艺（如3D打印）正在为光电传感器的发展带来新的机遇。本书对这些新兴技术进行了介绍，并展望了其在未来光电传感器领域的潜在应用。 五、 学习指南与实践建议 为了帮助读者更好地掌握本书内容，本书在各章节都提供了丰富的学习资源。 案例分析与电路设计： 本书提供了大量的实际电路设计案例，从简单的光敏电阻控制电路，到复杂的图像处理系统，力求让读者在实践中巩固理论知识。 实验指导与仿真验证： 建议读者在学习过程中，积极动手搭建实验电路，利用仿真软件（如LTspice, Proteus）对电路进行仿真验证，加深对传感器工作原理和电路特性的理解。 参考文献与拓展阅读： 本书列出了重要的参考文献和拓展阅读材料，鼓励读者深入研究感兴趣的领域，不断拓宽知识视野。 总结 《光电传感器技术与实践》是一本集理论深度、实践指导和前沿视野于一体的专业书籍。本书内容翔实，逻辑清晰，图文并茂，力求为读者提供一个全面、系统、实用的学习平台，帮助读者深入理解光电传感器的工作原理，掌握其在各个领域的应用技术，并激发对未来传感器技术发展的探索热情。无论您是相关专业的学生、工程师，还是对光电传感器技术感兴趣的爱好者，本书都将是您宝贵的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感觉是“润物细无声”。它不是那种一看就让人望而生畏的厚重学术专著，而更像是一位循循善诱的良师益友，在不经意间就将复杂的知识娓娓道来。书的封面设计简洁大方，内页的排版也十分人性化，字迹清晰，留白适度，长时间阅读也不会感到疲劳。我喜欢这种不张扬但却内涵丰富的风格。 让我非常受益的是，书中对于各种传感器核心参数的解读。很多时候，我们只知道传感器的名称和功能，但对于它的关键指标，比如灵敏度、精度、分辨率、迟滞等，却知之甚少。这本书就对这些参数进行了非常详细的解释，并且说明了这些参数是如何影响传感器在实际应用中的表现的。这对于我理解不同传感器之间的差异，以及如何根据具体需求进行选择，提供了非常有价值的指导。 我还很喜欢书中关于传感器信号处理与采集系统的介绍。这部分内容让我明白，传感器本身只是第一步，如何将它产生的信号进行有效的处理和传输，同样至关重要。作者在这里详细介绍了ADC（模数转换器）的工作原理，以及常用的信号调理电路，这让我对整个传感器系统的构成有了更全面的认识。这就像是给我的知识体系打上了一个完整的闭环。 书中对微机电系统（MEMS）传感器的大量篇幅，也让我耳目一新。MEMS技术的发展，极大地推动了传感器的小型化、集成化和智能化。作者在这里详细介绍了MEMS传感器的制造工艺和典型应用，比如加速度计、陀螺仪等，这让我对手机、智能穿戴设备等产品的内部构造有了更深入的理解。 总而言之，这是一本非常优秀的传感器领域入门和进阶读物。它既有扎实的理论基础，又有贴近实际的应用案例，非常适合希望全面了解传感器技术，并将其应用于实际工作的读者。作者的写作风格亲切而专业，让我感觉像是在和一位经验丰富的工程师进行交流，受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我断断续续地读了快一个月了，每天晚上睡前都会翻几页。初拿到手的时候，就被它厚实的封面和沉甸甸的质感吸引了，感觉很有分量，也充满了知识的厚度。打开第一页，里面的排版非常舒服，字号大小适中，行间距也刚刚好，不会觉得拥挤，也不会觉得疏松，阅读起来非常流畅，这一点对于我这种平时不太爱看书的人来说，简直是福音。 更重要的是，书里的内容讲解得非常生动，即使是那些我之前觉得特别枯燥的技术概念，作者用了很多生活中的例子来比喻，我竟然也看得懂了！比如讲到霍尔效应的时候，作者就用了一个很形象的比喻，让我一下子就明白了磁场和电流之间的那种奇妙的联系。而且，这本书不是那种枯燥的教科书，里面穿插了很多实际的应用案例，读完一个原理，紧接着就能看到它在现实生活中是怎么发挥作用的，感觉学到的知识立马就有了价值，非常有成就感。 我特别喜欢书中关于传感器在智能家居方面的介绍，简直打开了新世界的大门！原来我们家里每天用的那些智能设备，背后都有这么多精密的传感器在工作。从感应人体移动的红外传感器，到监测空气质量的温湿度传感器，再到控制灯光亮度的光敏传感器，这本书都进行了非常详尽的介绍，并且还分析了它们的工作原理和优势。读完这些章节，我突然觉得家里的每一个角落都充满了科技感，也让我对未来的智能生活有了更深的憧憬。 虽然这本书的篇幅不小，但我一点都不觉得它冗长，反而是欲罢不能。作者在讲解每一个传感器的时候，不仅详细描述了它的基本原理，还涉及到了它的分类、特性、以及在不同领域的具体应用。我最喜欢的部分是关于图像传感器和声音传感器的章节，里面有很多关于摄像头和麦克风的原理分析，让我对手机、相机以及各种智能语音助手的工作机制有了更深的理解。读完这些，我对身边这些看似平常的科技产品，也多了一份敬畏之心。 总的来说，这本书的整体感觉就像是一个经验丰富的老师，耐心地带着你一步步走进传感器这个奇妙的世界。它不仅仅是知识的传递，更是一种启迪，让你看到科技是如何改变我们的生活的。我特别欣赏作者在处理复杂概念时所展现出的清晰逻辑和条理，即使是对于非专业人士，也能循序渐进地掌握核心要点。这本书无疑是我近期读到的一本非常有价值的读物，强烈推荐给所有对科技、对未来感兴趣的朋友们。

评分☆☆☆☆☆

这本书的质感非常好，厚实坚固的封面，内页纸张也相当细腻，拿在手里有一种踏实感。我一直对科技产品背后的一些基础技术很感兴趣，传感器无疑是其中最重要的一环。这本书的结构安排得非常合理，从最基本的概念讲起，一点一点地铺垫，直到深入到各种复杂的技术细节，整个过程衔接得非常自然，不会让人感到突兀。 最让我感到惊喜的是，作者在讲解各种传感器的工作原理时，用了大量生动形象的比喻和类比。比如，在介绍热敏电阻的温度变化特性时，他就将其比作一个“温度的指挥棒”，不同的温度信号会让它发出不同的“信号”。这种将抽象概念具象化的方式，极大地降低了理解门槛，让我这个非专业人士也能够轻松入门。而且，书中还穿插了很多图示和表格，让这些抽象的原理变得更加直观和易于记忆。 我特别欣赏书中关于传感器在环境监测领域的应用案例。例如，如何利用气体传感器监测空气污染，如何利用水位传感器预测洪水，这些内容都让我对科技如何守护我们的生活有了更深的认识。作者在分析这些应用时，不仅仅是简单地介绍，而是会深入到传感器选择的依据、数据采集的流程、以及最终如何转化为有用的信息。这让我看到，科学技术是如何一步步地解决现实世界中的问题的。 另外，这本书在讲解不同传感器在工业自动化领域的应用时，也让我大开眼界。例如，在生产线上，如何利用光电传感器进行计数和定位，如何利用压力传感器进行产品质量的控制，这些都展示了传感器在提高生产效率和保证产品质量方面的重要作用。读完这些，我对现代工业的精细化和智能化有了更深刻的理解。 总的来说，这是一本集理论性、实践性和趣味性于一体的优秀读物。它不仅能够帮助读者掌握传感器技术的基础知识，更能激发读者对科技创新的热情。作者的专业素养和教学能力在这本书中得到了充分的展现，我强烈推荐给所有对传感器技术感兴趣的朋友们。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给人一种很专业的学院派感觉，硬朗的字体，简洁的配色，一看就知道是那种要认真啃的内容。拿在手里很有质感，纸张的触感也相当不错，翻页的时候没有那种廉价的沙沙声，而是厚实而稳重。我一直对这个领域抱有好奇心，总觉得传感器是连接我们与数字世界之间最重要的桥梁。这本书在章节的划分上非常合理，循序渐进，从最基础的概念开始，逐步深入到各种类型的传感器及其工作原理，再到最后的应用分析，整个逻辑链条非常清晰。 我非常喜欢书中对于各种传感器信号处理和数据转换的讲解。这部分内容虽然听起来比较技术化，但作者的表述方式却非常易懂。他没有直接丢出一堆公式和图表，而是先从传感器产生的原始信号说起，然后详细阐述了为什么要进行信号处理，以及有哪些常见的处理方法，比如放大、滤波、模数转换等等。这一点对我来说非常重要，因为我之前学习的时候，总是卡在中间的信号处理环节，总觉得不明白为什么需要这些步骤。读完这部分，我感觉自己对整个传感器系统的工作流程有了更全面的认识。 书中关于传感器融合的部分，更是让我眼前一亮。这一点在现代的很多复杂系统中都至关重要，比如自动驾驶汽车、无人机等等。作者在这里详细介绍了如何将来自不同传感器的数据进行整合，以获得更准确、更可靠的环境信息。他列举了多种传感器融合的算法，并用实际的例子来解释这些算法是如何工作的，比如卡尔曼滤波、粒子滤波等。虽然这些算法本身可能需要更深入的学习，但作者的介绍已经足够让我对传感器融合这一概念有了初步的、清晰的认知，并激发了我进一步探索的兴趣。 我个人对书中在生物医学传感器领域的应用案例特别感兴趣。例如，血糖监测仪、心电图仪等，这些设备直接关系到人们的健康和生命。作者在这方面的内容非常详实，不仅介绍了这些生物医学传感器的基本原理，还探讨了它们在临床诊断和个性化医疗中的重要作用。读完这些，我更加深刻地体会到传感器技术在提升人类生活品质和健康水平方面所发挥的巨大潜力。也让我对未来医学领域的发展充满了期待。 这本书的深度和广度都给我留下了深刻的印象。它不仅仅是一本介绍传感器原理的教材，更是一本关于如何将这些原理转化为实际应用的书。作者的专业知识和丰富的实践经验在字里行间都得到了充分的体现。即使是一些相对晦涩的技术概念，也能被他讲解得深入浅出，引人入胜。对于任何想要深入了解传感器技术，或者希望将其应用到自己项目中的读者来说，这本书都绝对是一本不可或缺的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书整体上给我一种沉甸甸的、厚积薄发的感觉。翻开书页，扑面而来的是一种严谨而系统的学术气息，但又不像我之前看过的某些专业书籍那样死板。它的排版很考究，图文并茂，注释也相当清晰，对于理解一些复杂的概念非常有帮助。书中的内容涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛范围，感觉像是进入了一个庞大的知识体系，每一步都踏实而有力。 让我印象特别深刻的是，书中对于各种传感器的物理机制的阐述，非常有条理。比如，在讲解压电效应时，作者不仅仅给出了公式，更详细地描述了材料在受力时内部电荷分布的变化过程，以及这种变化如何转化为可测量的电压信号。这种深入到本质的解释，让我对传感器的“为什么”有了更透彻的理解，而不是仅仅停留在“是什么”的层面。这一点对于我这种喜欢刨根问底的读者来说，简直太棒了。 另外，书中对不同传感器技术优缺点的对比分析也非常到位。很多时候，选择哪种传感器取决于具体的应用场景和性能要求，而这本书就提供了非常宝贵的参考信息。它会明确指出某种传感器在灵敏度、响应速度、功耗、成本等方面的优势和劣势，并结合实际案例进行说明。这让我在思考问题时，不再是盲目地选择，而是能够更有针对性地进行权衡和决策。 我特别喜欢书中关于传感器网络和物联网（IoT）的章节。这部分内容让我看到了传感器技术在构建智能化未来中的核心地位。作者详细介绍了如何将大量的传感器连接起来，形成一个庞大的数据采集和传输网络，并探讨了如何利用这些数据来实现更高级别的智能控制和决策。读完这些，我才真正意识到，我们所说的“万物互联”，背后依靠的就是如此精密的传感器技术。 总而言之，这是一本在理论深度和应用广度上都做得非常出色的书。作者的功底深厚，叙述清晰，逻辑严谨。它不仅适合正在学习传感器技术的学生，也为相关领域的工程师和研究人员提供了极大的参考价值。这本书更像是一本“工具书”，在你遇到具体问题时，能够提供最专业、最可靠的解决方案和思路。