正版新书--传感器技术及应用电路项目化教程 钱裕禄 北京大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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钱裕禄 著

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• 钱裕禄
• 北京大学出版社
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出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301221105

商品编码：29648374401

包装：平装

出版时间：2016-04-01

基本信息

书名：传感器技术及应用电路项目化教程

定价：35.00元

作者：钱裕禄

出版社：北京大学出版社

出版日期：2016-04-01

ISBN：9787301221105

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.341kg

编辑推荐

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内容提要

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本书整体编写思路是“模块化 项目化”，模块化突出的是以“被测物理量为研究对象”，每个模块由若干个项目组成，每个项目以某一个具体传感器应用设计为依托。本书内容主要包括：现代检测技术及传感器基础知识；典型传感器及其应用：主要包括超声波传感器、光电传感器、红外传感器、霍尔传感器、气体传感器、温度传感器、湿度传感器和智能化数字传感器等；物联网与传感器网；传感器技术在现代检测系统中的应用。本书可以作为普通高等学校电子信息工程、自动控制、电子工程、应用电子技术、电气工程、工业自动化等相关专业的教学用书。

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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传感器技术及应用电路项目化教程 内容简介 本书是一本面向广大工程师、技术人员、学生及相关领域研究人员的专业教材，深入浅出地介绍了传感器技术的核心概念、关键原理以及在实际工程项目中的应用。全书以“项目化”为核心导向，通过精心设计的多个典型项目，将理论知识与实践操作紧密结合，旨在帮助读者掌握传感器系统的设计、开发与调试能力。 第一部分：传感器技术基础 第一章 传感器概述： 1.1 什么是传感器？ 本章将从根本上解析传感器的定义、作用以及在现代社会中的重要地位。我们将探讨传感器如何将物理世界的各种信息（如温度、压力、光、位移、速度、化学成分等）转化为可被电子系统读取和处理的电信号。 深入分析传感器的基本工作原理，区分传感器、变送器和执行器的概念，并阐述它们在自动化和智能化系统中的协同关系。 介绍传感器技术的发展历程，从早期的机械式传感器到现代的 MEMS（微机电系统）和纳米传感器，展望其未来的发展趋势，如智能化、集成化、微型化和低功耗化。 1.2 传感器的工作原理分类： 本节将系统性地梳理和介绍各种传感器基于不同物理、化学效应的工作原理。 电阻式传感器： 详细讲解电阻值随被测量变化而改变的原理，包括应变片式传感器（如用于测量力、压力、应变）、热敏电阻（NTC、PTC）的工作特性及应用。 电容式传感器： 阐述利用电容值变化来检测被测量的原理，分析了不同结构（如极板间距变化、介电常数变化）的电容式传感器，以及它们在位移、液位、湿度测量中的应用。 电感式传感器： 讲解利用电感量变化来感知被测量的机理，包括电感拾波器、差动变压器等，以及其在位移、角度测量中的优势。 压电式传感器： 介绍压电晶体在受力或受压时产生电荷的逆压电效应，以及其在加速度、力、压力、声波等测量中的应用，并分析其高频响应特性。 半导体式传感器： 深入分析了各种半导体材料（如硅、锗、III-V族化合物）的特性，以及它们如何用于构建光敏传感器（光电二极管、光电三极管）、温度传感器（PN结温度传感器）、霍尔效应传感器（磁场测量）以及气敏传感器。 光学传感器： 讲解基于光信号的探测和转换原理，包括光电二极管、光电三极管、光敏电阻、CCD、CMOS图像传感器等，并介绍其在光照度、颜色、图像识别等方面的应用。 磁性传感器： 介绍磁阻效应、霍尔效应等原理，以及各种磁性传感器（磁阻传感器、霍尔传感器）在磁场强度、位置、速度检测中的应用。 化学传感器： 探讨各类化学传感器的工作原理，如电化学传感器、固体氧化物传感器、晶体振荡器化学传感器等，并介绍其在气体检测（CO、NOx、O2）、pH值测量、生化物质检测等领域的应用。 声学传感器： 讲解传感器如何将声波信号转换为电信号，如麦克风（驻极体、动圈式）、超声波传感器（换能器）的工作原理及其在声音采集、距离测量中的应用。 1.3 传感器的主要性能指标： 本节将系统性地介绍评价和选择传感器的关键技术参数，帮助读者理解传感器性能的优劣。 灵敏度（Sensitivity）： 定义、计算方法以及它在衡量传感器对被测量响应能力上的重要性。 线性度（Linearity）： 解释输出信号与输入信号之间线性关系的程度，以及非线性对测量精度的影响。 迟滞（Hysteresis）： 描述传感器在同一点上，沿增加和减小方向测量时输出不一致的现象，以及其对测量准确性的影响。 分辨率（Resolution）： 定义传感器能够区分的最小输入变化量，并分析其与信号噪声的关系。 精度（Accuracy）： 解释测量值与真实值之间的接近程度，以及精度受多种因素（灵敏度、线性度、迟滞、噪声等）的影响。 响应时间（Response Time）： 传感器从接收输入信号到输出达到稳定状态所需的时间，分析其在动态测量中的重要性。 工作温度范围（Operating Temperature Range）： 传感器在指定性能指标内正常工作的温度区间。 稳定性（Stability）： 传感器在长时间或重复使用过程中性能保持不变的能力。 抗干扰能力（Interference Immunity）： 传感器抵抗外部环境噪声（如电磁干扰、热干扰）的能力。 1.4 传感器与微控制器/嵌入式系统的接口： 本节将重点关注传感器如何与现代数据采集和控制核心——微控制器（MCU）和嵌入式系统进行连接和交互。 信号调理电路： 介绍放大器（仪表放大器、运算放大器）、滤波器（低通、高通、带通）、电荷放大器等电路在提高传感器信号质量、匹配MCU输入要求方面的作用。 模数转换（ADC）： 详细讲解ADC的原理、类型（逐次逼近、Σ-Δ、SAR等）以及关键参数（分辨率、采样率、非线性误差），并说明ADC在将模拟传感器信号转换为数字信号以供MCU处理过程中的核心地位。 数字接口： 介绍常见的传感器数字通信协议，如I2C、SPI、UART等，并讲解这些协议的工作方式、数据传输格式以及如何通过MCU的通信模块实现与数字传感器的直接通信。 脉冲输出和频率输出： 讨论一些传感器以脉冲计数或频率变化形式输出信息的情况，以及如何利用MCU的定时器/计数器来捕获和处理这些信号。 直接数字输出： 介绍一些集成了ADC和通信接口的智能传感器，可以直接输出数字化信息，简化了系统设计。 第二部分：传感器应用电路设计与项目实践 本书将通过一系列具有代表性的项目，引导读者将所学的传感器理论知识应用于实际电路的设计与开发。每个项目都将遵循“需求分析-原理选型-电路设计-仿真验证-实物搭建-调试测试”的完整流程。 项目一：基于热敏电阻的精确温度测量与显示系统 目标： 设计并制作一个能够精确测量环境温度，并将其显示在LCD或OLED屏幕上的系统。 技术要点： NTC/PTC热敏电阻的选型与特性分析。 精密温敏电阻的线性化处理（如软件校准、查表法）。 信号调理电路设计（例如，使用电阻分压或惠斯通电桥，并配合运放进行信号放大）。 ADC接口与微控制器的配合，实现温度数据的采集。 LCD/OLED显示模块的驱动与编程，实现温度值的实时显示。 系统功耗优化与抗干扰设计。 项目成果： 一个可用于实验室、家居环境或简易工业监测的温度测量仪。 项目二：基于超声波传感器的障碍物避障系统 目标： 开发一个能够检测前方障碍物距离，并在检测到障碍物时发出警报或控制执行器（如舵机）进行转向的系统。 技术要点： 超声波传感器（如HC-SR04）的工作原理（发射超声波脉冲，接收回波）。 超声波回波时间与距离的计算公式。 微控制器定时器/计数器在脉冲发送和回波接收时间测量中的应用。 距离阈值设定与警报逻辑控制。 舵机驱动与控制，实现避障运动。 环境因素（如障碍物材质、角度）对超声波检测的影响分析。 项目成果： 一个可集成到机器人、自动化车辆或家用安全设备中的基础避障模块。 项目三：基于霍尔传感器的非接触式转速测量仪 目标： 设计一个能够测量旋转体（如电机、风扇）转速的非接触式装置。 技术要点： 永磁体与霍尔效应传感器（开关型或线性型）的配合使用。 霍尔传感器信号输出的类型与处理（如数字方波信号）。 微控制器中断或定时器对脉冲频率的精确测量。 转速与脉冲频率的换算。 转速显示（数码管或LCD）。 磁场强度、传感器安装位置对测量准确性的影响。 项目成果： 一个用于电机维修、性能测试或教学演示的转速表。 项目四：基于红外传感器的自动感应出水龙头/照明系统 目标： 实现一个当检测到人体或物体靠近时，自动开启水龙头或照明灯，移开后自动关闭的装置。 技术要点： 被动红外（PIR）传感器或主动红外（IR）接近传感器的选型与工作原理。 传感器信号的阈值判别与延时控制。 继电器驱动电路的设计，用于控制大功率设备（如水泵、灯具）。 电源管理与低功耗设计。 传感器灵敏度与探测范围的调整。 项目成果： 一个应用于公共卫生间、家庭厨房或办公室的智能化感应控制系统。 项目五：基于气体传感器的空气质量监测与报警系统 目标： 开发一个能够监测空气中特定有害气体（如CO、酒精、VOCs）浓度，并在浓度超标时发出声光报警的设备。 技术要点： 不同类型气体传感器的原理与特性（如MQ系列气体传感器）。 传感器加热电路的设计与控制。 气体浓度与传感器输出信号的关系（非线性特性）。 模拟信号的采集与微控制器处理。 报警阈值的设定与声光报警电路的设计。 传感器预热时间与长期稳定性问题。 多传感器集成与数据融合（可选）。 项目成果： 一个用于家庭、办公室或车辆内部的简易空气质量监测与预警装置。 第三部分：高级主题与未来展望 第六章 传感器网络与物联网（IoT）应用： 介绍传感器在构建分布式监测网络中的作用，以及如何通过无线通信技术（Wi-Fi, Bluetooth, LoRa）将传感器数据汇聚到云平台，实现物联网应用。 讨论传感器数据在智能家居、智慧农业、环境监测、工业自动化等领域的典型案例。 第七章 传感器信号的噪声抑制与滤波技术： 深入探讨各种噪声源（热噪声、散弹噪声、闪烁噪声、电源噪声等）及其对传感器信号的影响。 介绍数字滤波（FIR, IIR）、自适应滤波等高级滤波算法，以及硬件滤波器（RC滤波器、有源滤波器）的设计技巧。 第八章 MEMS传感器技术简介： 简要介绍MEMS技术在微型化、集成化传感器制造中的优势。 列举常见的MEMS传感器类型，如加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风等，并概述其工作原理。 第九章 传感器技术的最新发展与趋势： 展望柔性传感器、生物传感器、纳米传感器、自供能传感器等前沿技术。 探讨人工智能与传感器技术的融合，如基于机器学习的传感器数据分析与异常检测。 本书特色 项目驱动： 以实际工程项目为载体，将理论知识融入实践，增强读者的动手能力和解决实际问题的能力。 系统性与全面性： 覆盖了传感器技术的基础理论、关键性能指标、接口技术、应用电路设计等多个方面。 注重实践： 提供了详细的项目设计思路、电路图、代码示例（或伪代码），方便读者模仿和实践。 循序渐进： 内容由浅入深，适合不同基础的读者学习。 前沿性： 介绍了传感器技术的最新发展和未来趋势，帮助读者把握行业动向。 适用读者 高等院校电子信息工程、自动化、测控技术、计算机科学与技术等专业的本科生和研究生。 从事嵌入式系统开发、自动化控制、物联网工程、产品设计的工程师和技术人员。 对传感器技术感兴趣的科研人员和技术爱好者。 通过本书的学习，读者将能够深入理解传感器的工作原理，熟练掌握传感器应用电路的设计与调试方法，并具备独立完成各类传感器相关项目的工程实践能力。

评分☆☆☆☆☆

市面上关于单片机编程的书籍浩如烟海，但《STM32高级编程与外设驱动实战》这本书的实战性让我眼前一亮。这本书的切入点非常直接：拿起最新的硬件平台，直接上手最复杂的外部设备驱动。它避开了过多冗长的历史回顾和基础语法复习，直奔主题，每一个章节都围绕一个具体的硬件模块展开，比如高速ADC的DMA配置、定时器的互补输出控制等。作者提供的代码示例质量非常高，不仅注释详尽，而且往往会提供多种实现思路的比较，这对于提升代码的健壮性和效率至关重要。我个人受益最大的是它对固件库和寄存器编程之间的权衡分析，明确指出了在不同应用场景下应该优先采用哪种方式。这本书的价值在于，它加速了从“会编程”到“会写专业驱动”的转化过程，是嵌入式程序员案头必备的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

最近在学习一本科普性质的《揭秘传感器背后的物理学原理》，这本书的定位非常独特，它完全颠覆了我对传感器“输入-输出”的线性认知。作者没有过多纠结于具体的芯片型号或电路图，而是将重点放在了传感器如何将物理量（如压力、温度、光照）转化为电信号的这一“转换过程”的本质上。例如，对压电效应、热电效应的解释，深入浅出，甚至引用了大量的历史典故和实验发现，使得原本冰冷的物理知识变得生动有趣。这本书的阅读体验非常轻松愉快，它更像是一本关于科学思维和跨学科知识融汇的书籍，能极大地拓宽读者的知识边界。它教会我，真正的技术创新往往源于对基础物理原理更深刻的洞察，而不是简单地堆砌现有技术模块。对于想从应用层面深入到原理层面理解传感器技术的读者来说，这本书提供了绝佳的视角。

评分☆☆☆☆☆

看到书架上摆着一本名为《电子设计与创新实践》的书，封面设计简约大气，黑底白字，透露着一种严谨的理工科气质。我立刻被它吸引了，特别是当你真正对电子这门学科产生浓厚兴趣，渴望将理论知识转化为实际操作时，这样的书就像是一盏指路的明灯。它似乎承诺的不仅仅是枯燥的公式和概念，更是一段充满挑战与成就感的实践旅程。我期待着能在书中找到那些能激发我动手欲望的、富有创意的项目案例，那些能让我从零开始，一步步搭建出自己的小系统的过程。想象一下，亲手焊接电路板、调试代码，最终看到一个自己设计的设备成功运行的那一刻，那种成就感是任何书本知识都无法比拟的。这本书的排版和图例的清晰度也给我留下了深刻印象，这对于初学者来说至关重要，清晰的步骤和详尽的解释能极大地降低学习门槛，让人在遇到困难时也能迅速找到解决问题的方向。

评分☆☆☆☆☆

最近沉迷于一本名为《嵌入式系统与物联网前沿探索》的著作，这本书的深度和广度着实让我感到震撼。它不仅仅停留在基础的微控制器编程上，而是将视角投向了更宏大的物联网生态系统构建。书中的案例分析非常贴近工业界的实际应用，比如智能家居的分布式传感网络、低功耗广域网（LPWAN）技术的应用剖析，这些内容让我意识到，现代电子技术已经远远超出了我们传统理解的范畴。我特别欣赏作者在架构设计上的独到见解，如何平衡实时性、功耗和数据安全性，这些都是在实际项目中必须面对的痛点。阅读过程中，我感觉自己仿佛在与一位经验丰富的工程师进行深度对话，书中的许多“最佳实践”和“陷阱规避”的经验分享，比死记硬背技术手册要实用得多。这本书绝对不是那种读完一遍就能完全掌握的类型，它更像是一部工具书，需要反复查阅和对照，并在实践中不断印证和深化理解。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本《高精度模拟电路设计精要》，扑面而来的是一股浓郁的学术气息，但奇怪的是，它丝毫没有让人感到晦涩难懂。作者的叙述方式非常老道，他似乎深谙如何将复杂的非线性理论用最直观的方式呈现出来。我尤其喜欢它对噪声分析和滤波技术的处理部分，不同于其他教材的泛泛而谈，这本书深入到了半导体结的物理特性层面去解释噪声的来源，这为我优化设计中的信噪比提供了全新的思路。而且，书中穿插了大量的手绘示意图，这些图画不仅仅是辅助理解，更像是一种思维导图，帮助读者构建起一个完整的、层次分明的电路模型。对于追求极致性能和稳定性的工程师来说，这本书简直是宝库，它教会我的不是“如何搭一个能跑起来的电路”，而是“如何设计一个在苛刻条件下依然能稳定工作的精密系统”。