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：29515047336

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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传感器原理与应用 编著：戴焯 出版社：电子工业出版社 ISBN：9787564036201 内容简介： 《传感器原理与应用》是一部系统阐述各类传感器核心原理、关键技术、典型应用以及发展趋势的专著。本书编著严谨，内容丰富，层次分明，既注重理论深度，又强调实践指导，旨在为从事传感器技术研究、开发、应用及教学的广大读者提供一本权威、实用、前沿的参考读物。 本书共分为十五章，从宏观到微观，从基础到前沿，循序渐进地展现了传感器的世界。 第一章 绪论 本章作为全书的开篇，首先界定了传感器的概念、作用和重要性，强调了其在现代科技和社会发展中的基础性地位。接着，梳理了传感器的发展历程，从早期的机械式传感器到如今的智能化、集成化传感器，勾勒出技术演进的脉络。随后，从不同的分类维度，如工作原理、被测对象、输出信号、应用领域等，对传感器进行了多角度的划分，帮助读者建立起对传感器体系的初步认知。最后，简要介绍了本书的组织结构和阅读建议，为读者进入后续章节的学习奠定基础。 第二章 传感器的工作原理 本章深入探讨了各类传感器得以工作的基本物理、化学原理。详细介绍了压电效应、热电效应、磁致伸缩效应、光电效应、霍尔效应、电阻效应、电容效应、声阻效应、化学反应等，并结合具体的传感器类型，阐述了这些原理如何被转化为可测量的电信号。通过对这些基础原理的深入理解，读者能够掌握分析和设计传感器的理论基础。 第三章 传感器的性能指标 评估和选择传感器的优劣，关键在于对其性能指标的准确理解。本章系统地介绍了传感器的各项关键性能指标，包括灵敏度、线性度、迟滞、重复性、分辨率、响应时间、稳定性、精度、测量范围、抗干扰能力等。对于每个指标，都给出了清晰的定义、计算方法以及其在实际应用中的重要性，并结合实例说明了不同应用场景下对各项指标的不同侧重。 第四章 传感器信号的调理与处理 传感器输出的原始信号往往需要经过一系列的信号调理与处理才能满足后续系统应用的要求。本章详细阐述了信号调理技术，包括放大、滤波、隔离、线性化等。介绍了不同类型的放大电路（如差分放大、仪表放大）、滤波器（如低通、高通、带通）的设计原理与应用。同时，也探讨了信号转换（如模数转换ADC）和数字信号处理（DSP）技术在传感器系统中的应用，为实现高精度、高可靠性的数据采集提供了技术支撑。 第五章 位移传感器 位移传感器是测量物体位置、长度、位移等物理量的关键器件。本章详细介绍了多种位移传感器的原理与应用，包括： 电阻式位移传感器： 如电位计式、滑动变阻器式，分析其工作原理、优缺点及适用范围。 电容式位移传感器： 讲解其基于电容变化测量位移的原理，介绍其高精度、非接触等特点。 电感式位移传感器： 包括LVDT（线性可变差动变压器）和RVDT（旋转可变差动变压器），阐述其测量原理、结构特点及在精密测量中的应用。 光学位移传感器： 介绍激光位移传感器、光栅尺、CCD/CMOS传感器在位移测量中的应用，分析其高精度、非接触、响应快等优势。 超声波位移传感器： 阐述其基于声波传播时间测量位移的原理，介绍其成本低、易于集成等特点。 磁致伸缩位移传感器： 讲解其利用磁致伸缩效应测量位移的原理，突出其高精度、高可靠性和长寿命的特点。 第六章 力与压力传感器 力与压力是工程领域中极为重要的物理量。本章系统介绍各类力与压力传感器的原理、结构及应用： 应变片式力与压力传感器： 详细介绍电阻应变片的工作原理，以及如何将其应用于应变计、传感器设计中，讲解惠斯通电桥的工作原理及其在测量中的应用。 压阻式压力传感器： 重点介绍半导体压阻效应，阐述不同材料（如硅）在压力作用下电阻率的变化，介绍各种结构的压阻式压力传感器。 电容式压力传感器： 讲解其基于电容变化测量压力的原理，介绍其高灵敏度、低功耗等优点。 压电式压力传感器： 阐述压电效应，介绍压电材料在压力作用下产生电荷的原理，以及其在动态压力测量中的应用。 力传感器： 介绍各种类型的力传感器，包括测力传感器、扭矩传感器等，及其在工业生产、科学研究中的广泛应用。 第七章 温度传感器 温度是衡量物质冷热程度的物理量，对各类系统的运行状态有着至关重要的影响。本章详细介绍不同类型的温度传感器： 热电偶： 深入讲解塞贝克效应，介绍不同金属丝组合形成的热电偶的测温原理、特点及应用领域。 热电阻： 阐述金属导体的电阻随温度变化的规律，重点介绍铂电阻（RTD）的原理、精度和应用。 热敏电阻： 介绍半导体材料的负温度系数（NTC）和正温度系数（PTC）特性，阐述其高灵敏度、响应快等特点。 红外温度传感器： 介绍其基于物体热辐射测量温度的原理，讲解非接触式测温的优势。 半导体温度传感器： 介绍基于PN结正向压降随温度变化的集成温度传感器，及其易于集成、成本低等特点。 第八章 流量传感器 流量是流体在单位时间内流过的量，在工业过程控制中具有举足轻重的地位。本章全面介绍了各类流量传感器的原理与应用： 差压式流量传感器： 如孔板、文丘里管、喷嘴等，讲解其基于伯努利方程的测量原理。 涡轮流量计： 介绍其通过测量流体冲击叶片转速来计算流量的原理。 电磁流量计： 阐述法拉第电磁感应定律，讲解其在导电流体流量测量中的应用，突出其无阻流件、精度高等优点。 超声波流量计： 介绍其利用声波在流体中传播速度的变化来测量流量的原理，包括时差式和多普勒式。 热式流量传感器： 包括恒温差式和恒流差式，介绍其基于流体热量传递原理的测量方式。 质量流量计： 如科里奥利质量流量计，介绍其基于惯性原理测量质量流量，不受流体密度、粘度等影响的特点。 第九章 气体传感器 气体传感器用于检测空气中各种气体的浓度，在环境监测、安全生产、医疗诊断等领域有着广泛应用。本章重点介绍： 半导体气体传感器： 如氧化物半导体传感器，讲解其在特定气体吸附下表面电导率的变化原理，介绍对CO、CH4、C3H8等气体的检测。 电化学气体传感器： 介绍基于电化学反应产生电流信号的原理，如用于检测O2、CO、H2S等气体。 催化燃烧式气体传感器： 阐述其通过催化剂使可燃性气体燃烧产生热量，从而测量气体浓度。 光学气体传感器： 如红外气体传感器，介绍其基于特定气体对红外光谱的吸收原理。 第十章 湿度传感器 湿度传感器用于测量空气中的水蒸气含量，对天气预报、工业生产、食品存储等领域至关重要。本章介绍： 电阻式湿度传感器： 讲解其基于吸湿材料电阻率随湿度变化的原理，介绍高分子薄膜电阻式湿度传感器。 电容式湿度传感器： 阐述其基于吸湿介质介电常数随湿度变化的原理，介绍其高精度、响应速度快等特点。 干湿球湿度计： 介绍其基于蒸发散热原理测量湿度的传统方法。 第十一章 光学传感器 光学传感器利用光信号的产生、传播、接收和转换来实现信息检测。本章介绍： 光电二极管与光电三极管： 介绍其光生伏特效应和光电导效应，阐述其在光信号检测中的应用。 光敏电阻（LDR）： 讲解其基于半导体光电导效应，电阻随光照强度变化的原理。 CCD和CMOS图像传感器： 详细介绍其在图像采集中的工作原理，对比其特点。 红外传感器： 介绍其在热成像、夜视、遥感等领域的应用。 激光传感器： 介绍其在距离测量、条码识别、定位等方面的应用。 第十二章 生物传感器 生物传感器将生物识别元件与信号转换器相结合，用于检测生物分子或生物过程。本章介绍： 酶基生物传感器： 介绍其利用酶的选择性催化作用进行物质检测的原理。 抗体-抗原生物传感器： 阐述其基于免疫反应进行特异性检测的原理。 核酸生物传感器： 介绍其利用DNA/RNA杂交进行检测的应用。 微生物传感器： 讲解其利用微生物代谢活动进行检测的原理。 第十三章 传感器网络与物联网 随着物联网（IoT）概念的兴起，传感器网络的重要性日益凸显。本章探讨了传感器网络的体系结构、通信协议，以及传感器在物联网中的关键作用。详细介绍了无线传感器网络（WSN）的节点设计、数据融合、路由策略，以及其在智慧城市、智能家居、工业自动化等领域的应用前景。 第十四章 传感器制造与封装技术 传感器的性能和可靠性很大程度上取决于其制造和封装工艺。本章探讨了微机电系统（MEMS）技术在传感器制造中的应用，介绍了硅基、薄膜、陶瓷等材料的传感器制造工艺。同时，也详细介绍了传感器的封装技术，包括金属封装、陶瓷封装、塑料封装等，以及针对不同应用环境的封装要求，如防腐蚀、耐高温、抗振动等。 第十五章 传感器技术的发展趋势 本章对传感器技术未来的发展方向进行了展望。重点介绍了微型化、智能化、集成化、网络化、柔性化、生物相容性、低功耗等前沿发展趋势。同时，也探讨了新材料（如纳米材料、二维材料）、新原理（如量子传感器）在未来传感器技术中的应用潜力，以及传感器与其他技术（如人工智能、大数据）的融合，预示着传感器将在更广泛的领域发挥日益重要的作用。 总结： 《传感器原理与应用》以其系统性、全面性、实用性，为读者提供了一个深入了解传感器世界的平台。本书不仅为初学者提供了扎实的基础知识，也为专业研究人员提供了前沿的技术信息。通过对本书的学习，读者将能够更好地理解传感器的核心原理，掌握传感器的工作特性，并能在实际工程应用中灵活运用各种传感器，解决实际问题，推动相关技术的发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格是那种非常严谨又不失亲和力的学术表达，非常适合作为高等工科教育的教材。它没有采用过于口语化的表达，确保了专业术语的准确性，但在解释复杂概念时，又总能找到恰当的比喻来辅助理解。比如在解释霍尔效应传感器的工作机制时，作者引入了水流在管道中产生阻力的类比，一下子就把抽象的洛伦兹力转换成本能易懂的物理图像。我特别欣赏作者对实验验证的强调，很多章节的末尾都会附带“工程实践建议”或“常见陷阱”，这些内容明显是基于作者多年的教学和研究经验总结出来的，是书本上任何标准公式都无法直接提供的宝贵财富。它提醒我们，即使理论上完美无缺的传感器，在实际应用中也可能因为安装环境、电源波动或者电磁干扰而完全失效。因此，这本书不仅传授了“知其然”，更深入地探讨了“知其所以然”并教会了我们“如何避免失败”，这对于任何希望将理论知识转化为可靠工程成果的人来说，都是一份极其珍贵的资源。

评分☆☆☆☆☆

这本书的版面设计和图文排版也值得称赞，这对于理解涉及大量图形和电路图的主题至关重要。很多技术书籍的插图模糊不清，或者关键公式被淹没在一堆文字中，阅读体验很差。但这本《传感器原理与应用》在这方面做得相当到位。电路图清晰规范，层次分明，即便是比较复杂的传感器接口电路，也能一眼看出信号流向和关键组件的作用。更难得的是，作者在介绍一些专业术语时，会非常贴心地在页边距或者脚注提供简短的解释，或者引用一个历史背景，这让整个阅读过程非常顺畅，不会因为查阅某个晦涩名词而打断思路。我发现，在讨论数字传感器的接口标准时，它不仅介绍了I2C和SPI的基本时序，还通过对比图展示了不同模式下的数据传输效率差异，这种直观对比比纯文字描述有效得多。可以说，这本书在细节上体现了对读者的尊重，它让学习过程本身变成了一种享受，而不是一项艰难的攻克任务。

评分☆☆☆☆☆

我之前尝试看过好几本关于传感器技术的书籍，很多都过于偏重理论推导，读起来晦涩难懂，感觉像是直接把学术论文翻译成了教材。然而，这本书的叙述风格，简直是一股清流。它非常注重工程实践中的“为什么”和“怎么办”。比如在讨论信号调理电路时，作者没有直接抛出复杂的运算放大器配置，而是先通过一个实际的噪声问题，引出为什么需要低通滤波和高通滤波的组合，这种“问题驱动”的教学方法，极大地激发了我的学习兴趣。我个人觉得，这本书最成功的地方在于，它没有将“原理”和“应用”割裂开来，而是始终让两者并行发展。比如，讲解了压阻效应后，紧接着就用它来设计一个压力变送器的校准流程，包括线性化处理和温度补偿的几种常见算法。这种结构安排，让读者在学习了底层知识后，立刻就能看到这些知识在真实世界中是如何被转化为可用的产品和解决方案的。对于我这种喜欢动手实践的人来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一套解决实际问题的思维框架，非常实用，让人有种茅塞顿开的感觉。

评分☆☆☆☆☆

从一个侧重于系统集成的角度来看，这本书的覆盖面和深度是相当令人满意的。很多教材会深入某个特定领域，比如只讲光学传感器，但这本书的广度令人印象深刻，它涵盖了从最基础的温度、湿度、压力、光照，一直到一些更前沿的，比如基于声波和电磁感应的测量技术。最让我受益匪浅的是它对传感器选型和误差分析的那一章节。作者没有简单地说“这个传感器精度高就行”，而是深入剖析了不同误差来源——系统误差、随机误差、迟滞、漂移等——它们是如何相互作用并最终影响测量结果的。他提供了一个非常实用的多级筛选流程图，帮助工程师在面对一个全新的测量任务时，能系统性地排除掉不合适的选项，并量化不同选型方案的潜在风险。这对于我们在项目初期进行技术预研和成本评估时，提供了非常宝贵的指导意见。它教会我们的不是记住公式，而是学会像一个真正的系统设计师那样去思考问题。

评分☆☆☆☆☆

这本《传感器原理与应用》读起来真是让人欲罢不能，尤其是对于那些想在工业自动化或者智能设备领域深耕的朋友来说，简直是打开了一扇新世界的大门。我记得我刚接触这方面知识的时候，总觉得传感器这个概念虚无缥缈，无非就是那么几个电阻、电容变化一下，但这本书的作者戴焯先生，用一种非常清晰且富有逻辑性的方式，将复杂的物理现象和电子工程原理完美地结合在了一起。书中对不同类型传感器的物理基础，比如光电效应、热电效应、压电效应等，都有非常详尽的阐述，绝不是那种蜻蜓点水式的介绍。举个例子，在讲解应变式传感器时，它不仅给出了应变片的电阻变化公式，还深入探讨了如何通过桥式电路来消除温度漂移和串扰，这种对实际工程问题的关注，让理论不再是纸上谈兵。我尤其喜欢它在介绍新型传感器，比如MEMS技术应用的部分，文字非常生动，让人能直观地感受到微纳加工技术如何赋能于我们日常接触到的精度测量。总的来说，它更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何从零开始构建一个可靠的测量系统，而不是冷冰冰的教科书。那种对细节的把握和对应用场景的洞察力，是很多教材所欠缺的。