聲電傳感技術與儀器-一維波動 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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瀋建國編 著

圖書標籤:

• 聲電傳感
• 傳感器技術
• 一維波動
• 信號處理
• 儀器儀錶
• 物理學
• 電子技術
• 振動測量
• 聲學
• 測試技術

店鋪： 學嚮美圖書專營店

齣版社： 天津大學齣版社

ISBN：9787561857465

商品編碼：29676557138

包裝：平裝-膠訂

開本：16

齣版時間：2017-01-01

內容介紹
　　瞬態聲振動和瞬態電信號的測量可以應用於無損檢測、地錶勘探和工程質量檢測等*域，其依據的1維波動傳播規律是所有檢測類儀器設計的物理基礎。聲電換能器的原理和等效電路是測量儀器匹配電路設計的關鍵。《聲電傳感技術與儀器：1維波動》用1維有限長杆的共振特徵描述瞭頻率域波動聲學的主要特點，通過多層模型描述瞭1維波動傳播規律以及在時間域和頻率域的錶現，討論瞭共振檢測方*；並進1步將這些模型拓展到瞭變截麵振動的描述，結閤壓電晶片的等效電路給齣瞭振動係統的等效電路描述方*和導納圓測量方*；用傳輸綫模型討論瞭1維波動在電學中的錶現；*後討論瞭SH波及其二維譜。讀者可以利用這些規律kai展1些聲電測量方*研究，獲得有用信號的特徵，還可以模擬、設計綫圈和壓電換能器。 　　《聲電傳感技術與儀器：1維波動》是電子科學與技術專業高年集的教科書，可goxg檢測、儀錶和測量專業高年集學生和研究生參考，也可goxg地錶勘探、建築質量監測行業和*聲醫學的工程技術人員參考。

目錄
*1部分 1維波動與測量儀器 *1章 1維有限長杆振動的固有頻率 *1節 1維杆振動 *二節 1維波動方程的解 第三節 係數w的確定 第四節 物理意義討論 第五節 係數G、H的計算 第六節 二節杆的振動 第七節 應用 思考題 附錄 1節杆的振動位移和應力分布計算程序 參考文獻 *二章 有限長杆固有頻率的應用之1：反射與透射波 *1節 物理模型*1部分 1維波動與測量儀器
*1章 1維有限長杆振動的固有頻率
*1節 1維杆振動
*二節 1維波動方程的解
第三節 係數w的確定
第四節 物理意義討論
第五節 係數G、H的計算
第六節 二節杆的振動
第七節 應用
思考題
附錄 1節杆的振動位移和應力分布計算程序
參考文獻
*二章 有限長杆固有頻率的應用之1：反射與透射波
*1節 物理模型
*二節 計算方*
第三節 固有頻率處的反射、透射係數
第四節 實際探頭激發的波形及其頻譜
第五節 探頭頻譜與固有頻率——醉佳隔振厚度
第六節 薄層透聲原理
思考題
附錄 廣義反射係數、透射係數計算程序
第三章 有限長杆固有頻率的應用之二：厚度共振波
*1節 厚度共振對頻譜的影響
*二節 厚度共振對波形形狀的影響
第三節 厚度共振實驗驗證
第四節 厚度共振的應用
第五節 幾何聲學與波動聲學
思考題
第四章 薄層的反射波和透射波
*1節 薄層的頻譜與波形
*二節 薄層厚度的影響
第三節 薄層的厚度
第四節 薄層信息
思考題
專題討論
第五章 多層介質模型的傳遞矩陣
*1節 傳遞矩陣
*二節 矩陣傳遞
第三節 聲源與係數
第四節 波形的計算
第五節 多層模型的頻譜
第六節 固體與固體之間的反射係數
第七節 共振波的形成
第八節 薄水層對波形的影響（I界麵膠結差）
第九節 理論模型與測量係統設計
思考題
第六章 寬帶發射、接收換能器設計
*1節 壓電晶片振動的測量
*二節 寬帶換能器設計
第三節 固有頻率與聲傳播
第四節 壓電晶片導納圓測量實驗
思考題
第七章 變截麵變幅杆和工具頭設計
*1節 變截麵模型和實物
*二節 變截麵振動的計算方*
第三節 固有頻率計算方*
第四節 取定固有頻率後各層的係數
第五節 取定頻率後各層的位移和應力
第六節 計算結果
思考題
第八章 變截麵壓電振子的設計
*1節 變截麵壓電振子的結構
*二節 單個壓電晶片的等效電路
第三節 晶堆的處理
第四節 起始位移的處理
第五節 固有頻率計算程序
第六節 位移和應力計算程序
思考題
……
*二部分 SH波與二維譜
後記 顯示全部信息

《聲電傳感技術與儀器-一維波動》內容簡介 本書深入探討瞭聲電傳感技術在處理一維波動問題中的核心原理、關鍵技術及實際應用。全書以清晰的邏輯結構、嚴謹的學術論述和豐富的案例分析，旨在為讀者構建一個全麵而深刻的理解框架，無論您是相關領域的科研人員、工程技術人員，還是高等院校的師生，都能從中獲得有益的啓發和知識。 第一章 緒論 本章首先迴顧瞭傳感技術的發展曆程及其在現代科技中的重要地位，特彆強調瞭聲電傳感作為一種非接觸、高靈敏度的測量手段，在諸多領域的獨特優勢。接著，引入瞭一維波動的概念，闡述瞭其在物理學、工程學等學科中的普遍性和基礎性。在此基礎上，明確本書的研究範疇，即聚焦於利用聲電效應來探測和分析一維波動現象。本章還簡要介紹瞭本書的組織結構和各章節的主要內容，為讀者搭建瞭整體的認知框架，並為後續深入學習奠定瞭思想基礎。 第二章 聲電效應基礎 本章是理解本書核心技術的基礎。我們從聲電效應的微觀物理機理入手，詳細闡述瞭壓電效應、焦電效應、熱釋電效應等與聲電轉換直接相關的物理現象。對於壓電效應，我們將詳細解析其正壓電效應（機械形變産生電荷）和逆壓電效應（電場作用引起形變）的內在聯係，以及不同晶體結構和材料特性對壓電性能的影響。焦電效應和熱釋電效應則會從溫度變化引起材料電極化強度的改變齣發，分析其與聲波引起的溫度波動之間的關聯。 在此基礎上，本章將深入探討聲波與電信號之間的耦閤機製。這包括聲波在材料中傳播時引起微小形變，進而通過壓電效應産生電壓信號；或者聲波引起的溫度波動，通過熱釋電效應轉換成電信號。我們將介紹各種激勵聲波的方法，例如壓電換能器、微機械振動器等，以及如何通過這些方式産生具有特定頻率和振幅的聲波，從而在介質中激發一維波動。 此外，本章還將討論聲電傳感器的基本結構和設計原則。一個典型的聲電傳感器通常包含聲波敏感材料、電極、封裝等關鍵部件。我們將分析不同材料的選擇（如石英晶體、鋯鈦酸鉛陶瓷、聚偏氟乙烯薄膜等）如何影響傳感器的靈敏度、響應速度和工作頻率範圍。同時，也會探討電極的幾何形狀、布局以及如何優化電極設計以提高電信號的收集效率。 第三章 一維波動理論 本章係統梳理瞭一維波動傳播的相關理論。我們從最基本的波動方程入手，推導並分析瞭理想介質中一維波動（如弦的振動、波導中的聲波傳播）的解析解。這包括平麵波、駐波、行波等基本模式，以及它們的數學描述和物理意義。 針對實際情況，本章將重點講解波動的衰減和色散現象。我們會深入分析介質的內耗、邊界效應等因素如何導緻聲波能量的損失，並建立相應的衰減模型。對於色散，我們將解釋不同頻率成分在介質中傳播速度不一緻所産生的現象，以及它對信號形狀的影響。 此外，本章還會討論一維波動的邊界條件及其對波動特性的影響。例如，固定端、自由端、彈性連接等不同邊界條件如何産生反射、透射和駐波的形成。我們會通過傅裏葉級數和傅裏葉變換等數學工具，分析復雜波動的分解和閤成，以及如何利用這些工具來理解和預測波動的行為。 第四章 聲電傳感器及其工作原理 本章將重點介紹各類適用於探測一維波動的聲電傳感器。我們將從壓電式傳感器開始，詳細闡述其工作原理、結構設計、靈敏度影響因素以及在不同應用場景下的選擇依據。例如，我們會介紹壓電陶瓷換能器在超聲波測距、無損檢測中的應用，以及壓電薄膜傳感器在微流控、生物傳感等領域的潛力。 接著，我們會討論焦電式傳感器和熱釋電式傳感器。雖然它們通常對溫度變化敏感，但在某些特定的一維波動場景下，如由強聲波引起的顯著溫升，它們也能發揮作用。我們會分析其響應機製、靈敏度和噪聲特性。 此外，本章還將介紹一些新興的聲電傳感技術，例如基於MEMS（微機電係統）的聲電傳感器，它們通常具有小型化、集成化和高性能的特點，能夠實現更精確的一維波動測量。我們還會探討如何通過對傳感材料、電極結構以及傳感器的集成化設計來優化傳感器的性能，以滿足更嚴苛的應用需求。 第五章 信號調理與采集 聲電傳感器産生的原始電信號往往非常微弱，且可能伴隨有噪聲。本章將詳細介紹信號調理和采集的必要性及其關鍵技術。 首先，我們將深入探討放大器的作用，包括前置放大器（提供高輸入阻抗和低噪聲放大）、儀錶放大器（用於差分信號放大）以及濾波器（用於去除乾擾和噪聲）。我們將討論不同類型的放大器（如跨阻放大器、電壓放大器）及其適用場景，以及如何通過選擇閤適的器件和電路設計來最大化信噪比。 其次，我們將詳細介紹濾波器的設計和應用。這包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和陷波濾波器等，以及它們在抑製特定頻率噪聲（如工頻乾擾、高頻電子噪聲）方麵的作用。我們將分析濾波器的階數、截止頻率、紋波等關鍵參數，以及如何根據信號的頻譜特性來選擇和設計濾波器。 接著，本章將重點闡述模擬數字轉換器（ADC）在信號采集中的作用。我們將詳細介紹ADC的分類（如逐次逼近型、Σ-Δ型、並行型等）、量化原理、采樣率、分辨率等關鍵指標，並分析如何根據信號的帶寬和動態範圍來選擇閤適的ADC。 最後，本章還將介紹數據采集係統（DAQ）的組成及其與聲電傳感器的集成。我們將討論DAQ在多通道采集、同步采樣、數據存儲和傳輸等方麵的功能，以及如何通過軟件接口來實現對采集過程的控製和數據後處理。 第六章 一維波動參數的測量與錶徵 本章將聚焦於利用聲電傳感器測量和錶徵一維波動參數的具體方法。 首先，我們將詳細介紹如何測量波動的頻率和周期。通過對采集到的電信號進行頻譜分析（如快速傅裏葉變換FFT），可以準確提取波動的基頻和各次諧波成分。對於瞬態波動，我們將介紹如何利用時間-頻率分析技術（如短時傅裏葉變換STFT、小波變換）來捕捉波動的時域和頻域變化。 其次，我們將探討如何測量波動的幅度、相位和能量。根據聲電轉換的原理，傳感器輸齣的電壓信號幅度與波動強度（如聲壓、應力）之間存在一定的比例關係，我們可以通過標定來確定這個比例係數。相位測量則涉及波形之間的相對位移，這對於分析波動傳播的延遲和乾涉效應至關重要。能量測量通常需要結閤信號的幅度和持續時間進行計算。 此外，本章還將介紹測量波速的方法。通過在不同位置布置多個傳感器，或者利用單個傳感器在已知距離上進行兩次測量，可以計算齣波動在介質中的傳播速度。我們會討論不同測量方法（如相位差法、飛行時間法）的優缺點及其適用性。 最後，本章還將討論如何錶徵波動的衰減係數和阻尼特性。通過測量波動在傳播過程中的幅度衰減，可以計算齣介質的衰減係數，這對於評估材料的聲學特性以及預測波動在實際環境中的傳播距離具有重要意義。 第七章 聲電傳感技術在一維波動探測中的應用實例 本章將通過一係列典型的應用案例，展示聲電傳感技術在一維波動探測中的強大能力和廣泛前景。 首先，我們將探討其在無損檢測領域的應用。例如，利用超聲波傳感器探測材料內部的裂紋、缺陷，評估材料的完整性。我們將詳細介紹如何通過分析超聲波的反射、透射和散射信號來識彆缺陷的位置、大小和類型。 其次，我們將介紹在結構健康監測中的應用。通過在橋梁、建築、飛機結構等關鍵部位布置聲電傳感器，實時監測結構振動、應力波傳播等信息，從而及時發現潛在的安全隱患，預測結構的壽命。 接著，我們將分析其在聲學測量與控製中的應用。例如，在噪聲測量、聲源定位、吸聲材料性能評價等方麵，聲電傳感器都發揮著至關重要的作用。我們會介紹如何利用麥剋風陣列等技術來精確測量聲音的強度、方嚮和空間分布。 此外，本章還將探討其在生物醫學工程中的應用。例如，利用超聲波在醫學成像、治療以及生物組織特性分析中的應用，以及如何利用壓電傳感器來監測生理信號，如心跳、呼吸等。 最後，我們還將簡要介紹在其他相關領域的應用，如地質勘探中的地震波探測、工業過程控製中的物位測量、以及海洋聲學研究等，以展現聲電傳感技術在一維波動探測領域的廣闊前景。 第八章 挑戰與展望 本章在總結前文內容的基礎上，對聲電傳感技術在處理一維波動問題時麵臨的挑戰進行深入剖析，並對未來的發展方嚮進行展望。 首先，我們將討論現有技術在提高測量精度、靈敏度和分辨率方麵的挑戰。例如，如何進一步降低傳感器的自噪聲，如何處理復雜介質中的非綫性波動效應，以及如何實現對微弱波動信號的精確捕捉。 其次，我們將探討在極端環境下（如高溫、高壓、腐蝕性介質）工作的聲電傳感器的可靠性和穩定性問題。這需要對材料選擇、封裝工藝以及電路設計進行持續優化。 接著，我們將關注智能化和集成化發展趨勢。未來的聲電傳感係統將更加注重智能化處理，例如利用機器學習和人工智能算法進行數據分析和故障診斷。同時，傳感器的微型化、柔性化和可穿戴化將為新的應用領域打開大門。 最後，我們將展望聲電傳感技術在新能源、量子信息、精密製造等前沿領域的潛在應用。隨著科學技術的不斷發展，聲電傳感技術必將迎來更廣闊的應用前景和更輝煌的發展篇章。

評分☆☆☆☆☆

我最近在忙一個關於結構健康監測的項目，正好需要深入瞭解一些先進的傳感原理，這本書的及時齣現真是幫瞭大忙。我特彆欣賞作者在描述物理現象轉化為電信號過程中的那種嚴謹性，它不是簡單地羅列公式，而是深入挖掘瞭背後的物理機製。比如，在講到壓電效應時，不僅解釋瞭正逆效應，還結閤瞭實際的諧振腔設計，讓我對如何優化傳感器的靈敏度有瞭新的認識。書中關於傳感器集成和小型化設計的部分，雖然我目前的應用場景對體積要求不高，但其前瞻性的視角還是很有啓發意義的。作者似乎對未來的微納尺度傳感技術也多有涉獵，這讓這本書的價值超越瞭當前的工程需求，具備瞭一定的前瞻性和學術儲備價值。閱讀過程中，我發現書中的參考文獻也非常豐富且權威，很多經典論文都被提及，這為我進一步的學術深挖指明瞭方嚮。這種層層遞進的知識結構，很適閤那些希望從基礎原理上夯實基礎的工程師和研究生。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，我是一個對文字錶達要求較高的人，很多技術書籍寫得乾巴巴的，讀起來非常枯燥。但這本書的行文風格卻齣人意料地流暢和富有邏輯性。它在介紹新概念時，總能巧妙地迴顧之前學過的內容，形成一個知識閉環。例如，在探討電磁感應原理時，作者會先用一個簡單的感應爐模型來打個比方，然後再逐步引入偏微分方程的求解過程，這種“由淺入深、層層剝繭”的敘事方式，極大地降低瞭閱讀的認知負荷。再說說圖示方麵，那些復雜的電路圖和係統架構圖，綫條清晰，標注準確無誤，完全符閤工程製圖的標準。我尤其喜歡它在每一章節末尾設置的“思考與練習”環節，這些問題設計得非常巧妙，往往需要結閤多個章節的知識點纔能完整解答，有效地檢驗瞭讀者的掌握程度，而不是簡單的公式套用。這本書的排版也做得不錯，字號和行間距都非常舒適，長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在職人員，時間非常寶貴，閱讀技術書籍往往需要極高的效率。這本書在知識點的組織和呈現方式上，錶現齣瞭極高的“效率導嚮”。它沒有過多地糾纏於曆史背景或無關緊要的細節，而是直奔核心的物理過程和工程實現。比如，在介紹特定類型的傳感器時，作者會用一個非常精煉的段落概括其核心優勢和局限性，然後立刻跳轉到如何利用先進的數字信號處理技術來彌補這些局限。這種務實的態度，使得閱讀過程始終保持著一種嚮前的動力。而且，書中的術語定義非常清晰，幾乎沒有歧義，這在跨學科交流時尤其重要。另外，作者在討論不同測量方法時的客觀性也值得稱贊，沒有刻意抬高某一種技術，而是平衡地展示瞭各種方案的適用範圍和成本效益，這對於我們做項目決策時，提供瞭非常中立和可靠的參考依據。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我本來以為這本書會非常偏嚮純理論的推導，畢竟“技術與儀器”這個標題聽起來就比較硬核。然而，這本書在“儀器”部分的實踐性應用描寫得極其到位。它詳細介紹瞭如何搭建一個實驗平颱來驗證書中的理論模型，包括信號調理電路的設計要點、ADC/DAC 的選型標準，甚至還提到瞭如何進行係統的誤差分析和校準。這些實操層麵的指導，對於我們實驗室的實際操作人員來說，簡直是“救命稻草”。比如，書中關於漂移補償和溫度補償的章節，不是那種一筆帶過的理論描述，而是給齣瞭具體的補償算法和實際采集數據的對比麯綫，這一點真的太贊瞭。它讓我明白瞭，一個優秀的傳感器係統，性能的瓶頸往往不在於傳感器本身，而在於整個信號處理鏈條的優化。通過這本書，我對如何從“能用”嚮“好用、精準”邁進有瞭更清晰的路綫圖。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，封麵那種深邃的藍色調，搭配著未來感的銀色字體，一下子就把人拉進瞭一個充滿科技感的世界。我拿到手的時候，就忍不住在書店裏翻閱瞭好一會兒。內容上，我關注的重點是信號處理和數據采集方麵，尤其是那些關於噪聲抑製和高精度測量的章節，講得非常透徹。作者在闡述復雜的數學模型時，總能用一些非常直觀的工程實例來輔助理解，比如在介紹傅裏葉變換時，居然用到瞭無人機姿態控製的例子，這對於我這種偏愛實際應用的讀者來說，簡直是福音。而且，書中對不同類型傳感器的特性對比分析得極其細緻，包括它們在不同環境下的響應速度和穩定性，這對於我們進行係統選型時提供瞭極大的參考價值。光是對比不同濾波算法的優缺點那一章，我就足足看瞭兩遍，裏麵的圖錶製作得非常專業，數據對比清晰明瞭，讓人能迅速抓住核心要點。總的來說，這本書的理論深度和工程實踐的結閤度拿捏得恰到好處，絕非那種空談理論的教科書。