傳感器原理及應用(曹光躍) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹光躍 著

圖書標籤:

• 傳感器
• 原理
• 應用
• 曹光躍
• 物理學
• 電子技術
• 測量技術
• 儀器儀錶
• 工程技術
• 高等教育

店鋪： 世紀擺渡人專營店

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122079206

商品編碼：29571678115

包裝：平裝

齣版時間：2010-05-01

基本信息

書名：傳感器原理及應用(曹光躍)

定價：25.00元

作者：曹光躍

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2010-05-01

ISBN：9787122079206

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是高職高專電子類專業規劃教材係列之一。
本教材內容豐富，涵蓋麵廣，語言精練。全書共分14章，主要內容包括傳感器基礎、傳感器與測量技術、電容式傳感器、電感傳感器、力敏傳感器、熱敏傳感器、氣敏傳感器、磁敏傳感器、光敏傳感器、濕敏傳感器、電磁波傳感器、位移和流量傳感器、超聲波傳感器和其他類型傳感器在工業中的應用。
本書可作為高職高專院校、成人高校、民辦高校及本科院校舉辦的二級職業技術學院電子類、通信類及相關專業的教學用書，也可作為社會從業人士的業務參考書及培訓用書。

目錄

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章　傳感器基礎
　1.1　傳感器的定義與組成
　　1.1.1　傳感器的定義
　　1.1.2　傳感器組成
　　1.1.3　對傳感器的一般要求
　　1.1.4　自動測控係統與傳感器
　　1.1.5　自動測控係統例
　1.2　傳感器的分類
　　1.2.1　按被測量分類
　　1.2.2　按傳感器工作原理分類
　1.3　傳感器的基本特性
　　1.3.1　傳感器的靜態特性
　　1.3.2　傳感器的動態特性
　1.4　傳感器的標定
　　1.4.1　傳感器的靜態特性標定
　　1.4.2　靜態標定例——電渦流傳感器的靜態標定
　1.5　傳感器接口電路
　　1.5.1　傳感器輸齣信號的特點
　　1.5.2　典型的傳感器接口電路
　思考題
第2章　傳感器與測量技術
　2.1　電參量測量技術
　　2.1.1　電壓的測量
　　2.1.2　阻抗的測量
　　2.1.3　交流阻抗及L、C的測量
　　2.1.4　頻率的測量
　　2.1.5　時間間隔的數字測量
　　2.1.6　相位差的數字測量
　2.2　檢測技術基礎
　　2.2.1　測量與測量方法
　　2.2.2　測量係統
　2.3　傳感器信息融閤
　　2.3.1　信息融閤的概念
　　2.3.2　傳感器信息融閤的應用
　　2.3.3　傳感器信息融閤的分類
　　2.3.4　信息融閤的結構
　　2.3.5　傳感器信息融閤的一般方法
　　2.3.6　傳感器信息融閤的實例
　2.4　傳感器網絡
　　2.4.1　傳感器網絡的作用
　　2.4.2　傳感器網絡的結構
　　2.4.3　傳感器網絡信息交換體係
　2.5　傳感器技術的發展
　　2.5.1　傳感器新技術的發展
　　2.5.2　改善傳感器性能的技術途徑
　思考題
第3章　電容式傳感器
　3.1　電容式傳感器工作原理和類型
　　3.1.1　工作原理
　　3.1.2　變極距型電容式傳感器
　　3.1.3　變麵積型電容式傳感器
　　3.1.4　變介電常數型電容式傳感器
　3.2　電容式傳感器的信號測量及轉換電路
　　3.2.1　電容式傳感器等效電路
　　3.2.2　調頻測量電路
　　3.2.3　電橋電路
　　3.2.4　二極管雙T形交流電橋
　　3.2.5　差動脈衝寬度調製電路
　　3.2.6　運算放大器式電路
　3.3　電容式傳感器的特點及應用
　　3.3.1　差動式電容測厚傳感器
　　3.3.2　電容式料位傳感器
　　3.3.3　電容式接近開關
　　3.3.4　液體燃料測量
　思考題
第4章　電感式傳感器
　4.1　自感式傳感器
　　4.1.1　工作原理
　　4.1.2　測量電路
　　4.1.3　變磁阻式傳感器的應用
　4.2　差動變壓器式傳感器
　　4.2.1　變隙式差動變壓器工作原理
　　4.2.2　誤差因素分析
　　4.2.3　差動變壓器式傳感器測量電路
　　4.2.4　差動變壓器式傳感器的應用
　4.3　電渦流式傳感器
　　4.3.1　工作原理
　　4.3.2　電渦流傳感器測量電路
　　4.3.3　渦流式傳感器的應用
　4.4　感應同步器
　　4.4.1　直綫式感應同步器
　　4.4.2　信號處理方式
　思考題
第5章　力敏傳感器
　5.1　彈性敏感元件
　　5.1.1　彈性敏感元件的特性
　　5.1.2　彈性敏感元件的分類
　5.2　電阻應變式傳感器
　　5.2.1　應變電阻的概念
　　5.2.2　電阻應變片的測量電路
　　5.2.3　應變式傳感器的應用
　5.3　壓電式傳感器
　　5.3.1　壓電效應及壓電材料
　　5.3.2　壓電式傳感器等效電路
　　5.3.3　壓電式傳感器測量電路
　　5.3.4　壓電式傳感器的應用
　5.4　壓磁式傳感器
　5.5　壓阻式傳感器（半導體壓力應變片）
　思考題
第6章　熱敏傳感器
第7章　氣敏傳感器
第8章　磁敏傳感器
第9章　光敏傳感器
0章　濕敏傳感器
1章　電磁波傳感器
2章　位移、流量傳感器
3章　超聲波傳感器
4章　其他類型傳感器
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《精微之觸：探索傳感器的奧秘與無限可能》 在這個信息爆炸的時代，我們生活的世界如同一個巨大的、精密運轉的機器，而驅動這颱機器的，正是那些無處不在、卻又常被我們忽略的“觸角”——傳感器。它們默默地感知著環境的變化，將物理世界的多樣信號轉化為機器可以理解的數據，從而賦予我們認識和改造世界的能力。從最基礎的溫度、壓力、光綫，到極其復雜的生物信號、化學成分，再到前沿的量子信息，傳感器技術的發展史，就是一部人類對自身能力不斷拓展、對世界探索永無止境的史詩。 本書旨在揭開傳感器的神秘麵紗，引領讀者深入探索這一充滿活力的技術領域。我們不隻是羅列各種傳感器的名稱和參數，而是著力於勾勒齣傳感器發展的脈絡，剖析其背後的核心原理，並展現其在現代科技和社會生活中的廣泛應用。本書將帶領你從宏觀的視角審視傳感器在人類文明進步中的地位，再逐步深入到微觀的層麵，理解各種傳感器是如何感知、轉換和傳遞信息的。 一、 傳感器的起源與演進：從感官的延伸到智能的基石 傳感器的概念並非一蹴而就。在人類文明的早期，我們對世界的感知主要依賴於自身的五官。但隨著工具的産生，我們開始嘗試“延伸”自己的感官，例如利用杠杆測量重量，利用溫度計感知冷暖。這些早期的測量工具，可以說是傳感器的雛形。 進入工業革命時期，對精準度和效率的追求催生瞭更多類型的測量儀器。例如，壓電效應的發現為壓力傳感器的發展奠定瞭基礎；光電效應的研究則推動瞭光敏傳感器的誕生。這些早期的傳感器雖然技術相對簡單，但它們極大地提高瞭生産效率和測量精度，成為工業自動化的重要組成部分。 20世紀以來，隨著電子技術、半導體技術、材料科學的飛速發展，傳感器技術迎來瞭爆發式的增長。微型化、智能化、集成化成為主流趨勢。MEMS（微機電係統）技術的興起，使得傳感器可以在微觀尺度上進行製造，尺寸大大縮小，功耗顯著降低，成本也隨之下降。這為傳感器的大規模應用打開瞭新的局麵。 從最初簡單的物理量探測，到如今能夠識彆復雜的化學物質、監測人體的生理指標、感知周圍環境的細微變化，傳感器的能力不斷升級。它們已經從被動的測量工具，轉變為主動感知、分析和反饋的智能單元，成為物聯網、人工智能、智能製造等前沿技術不可或缺的“神經末梢”。 二、 傳感器的基本原理：捕捉世界萬象的“語言” 理解傳感器，首先要理解它們是如何“傾聽”和“解讀”這個物理世界的。不同的傳感器，對應著不同的物理現象和轉換機製。本書將深入剖析各類傳感器的工作原理，讓你領略科學的精妙之處。 物理原理的基石： 許多傳感器都基於特定的物理效應。例如： 壓電效應： 某些晶體在受到機械應力時會産生電荷，反之亦然。這構成瞭壓電傳感器的基礎，廣泛應用於壓力、加速度、力等測量。 熱電效應： 兩種不同金屬導體連接時，若溫度不同，會在連接處産生電壓。這是熱電偶溫度計的核心原理。 霍爾效應： 在通電的導體中，當有磁場垂直穿過時，會在導體兩側産生電勢差。這是霍爾傳感器的基礎，用於檢測磁場、測量位移和速度。 光電效應： 光照射在某些材料上會激發齣電子，産生電流或電壓。光敏電阻、光電二極管、光電三極管等都基於此原理，用於光照度測量、物體檢測等。 電阻應變效應： 金屬絲或半導體在受力變形時，其電阻值會發生變化。這構成瞭應變傳感器的基礎，常用於測量形變、壓力、載荷。 化學傳感器的奧秘： 能夠識彆和量化特定化學物質的傳感器，則依賴於化學反應和分子識彆。 電化學傳感器： 利用電化學反應産生的電流或電壓來指示目標物質的濃度，例如pH傳感器、氧氣傳感器。 光學化學傳感器： 通過測量目標物質與特定指示劑發生反應時引起的光學性質變化（如顔色、熒光），來檢測物質。 錶麵聲波（SAW）和石英晶體微天平（QCM）傳感器： 利用錶麵聲波或晶體振蕩頻率隨錶麵吸附物質質量的變化來檢測氣體或溶液中的特定成分。 生物傳感器的創新： 模擬生物體的識彆和響應機製，生物傳感器能夠檢測生物分子或生命活動。 酶基生物傳感器： 利用酶對特定底物的選擇性催化作用，産生活性物質，再由下遊傳感器檢測。 抗體/抗原生物傳感器： 利用抗體與抗原之間的高度特異性結閤，檢測目標生物分子。 DNA生物傳感器： 利用DNA的堿基配對原則，實現對特定DNA序列的檢測。 本書將逐一解析這些原理，並配以清晰的圖示和通俗的解釋，幫助讀者建立紮實的理論基礎。 三、 傳感器在各領域的應用：改變世界的“無形之手” 傳感器技術並非孤立存在，它與我們的生活息息相關，滲透到現代社會的各個角落，成為推動技術進步和生活改善的關鍵力量。 智能傢居與智慧城市： 環境監測： 溫度、濕度、光照、空氣質量（CO2、PM2.5、VOCs）、聲音等傳感器共同構成瞭智能傢居環境感知的基礎，為舒適、健康的生活提供保障。 安全防護： 門窗磁傳感器、人體紅外感應器、煙霧報警器、燃氣泄漏傳感器等，構建起全方位的安全防護網絡。 能源管理： 智能電錶、水錶、燃氣錶內置傳感器，實現精細化用量監測，優化能源分配，減少浪費。 交通管理： 交通流量傳感器、地磁傳感器、雷達、攝像頭等，用於優化交通信號燈配時，緩解擁堵，提升交通效率。 基礎設施監控： 橋梁、大壩、隧道等關鍵基礎設施內置應力、位移、振動傳感器，實時監測其結構健康狀況，預警潛在風險。 工業自動化與智能製造： 過程控製： 溫度、壓力、流量、液位等傳感器是工業生産過程中精確控製的關鍵，確保産品質量和生産安全。 機器視覺： 高精度圖像傳感器與先進的圖像處理算法結閤，實現産品的自動化檢測、缺陷識彆、機器人引導等。 狀態監測與預測性維護： 振動、溫度、電流傳感器監測設備運行狀態，通過大數據分析預測故障，提前進行維護，減少停機損失。 人機協作： 力矩傳感器、觸覺傳感器等，使得機器人能夠與人類安全有效地協同工作。 醫療健康與生命科學： 生命體徵監測： 心率傳感器、血氧傳感器、體溫傳感器、血壓傳感器、ECG（心電圖）傳感器等，廣泛應用於可穿戴設備、傢用醫療設備和醫院監護係統，為健康管理提供數據支持。 疾病診斷： 生物傳感器在血糖、血脂、病原體、腫瘤標誌物等檢測方麵發揮著越來越重要的作用，實現早期診斷和個性化治療。 藥物研發與輸送： 精密傳感器用於監控藥物在體內的吸收和分布，以及實現精準的藥物輸送。 環境監測與保護： 水質監測： pH、溶解氧、濁度、離子濃度等傳感器，用於實時監測河流、湖泊、地下水的水質。 空氣質量監測： 各種氣體傳感器（SO2、NOx、O3、CO等）和顆粒物傳感器，用於評估空氣汙染水平。 土壤監測： 土壤濕度、溫度、pH、養分傳感器，為精準農業和環境保護提供決策依據。 氣候變化研究： 氣象傳感器、海洋傳感器等，為研究全球氣候變化提供寶貴數據。 交通運輸與自動駕駛： 導航與定位： GPS、慣性測量單元（IMU）中的加速度計和陀螺儀，是車輛精確定位和姿態感知的基礎。 環境感知： 攝像頭、激光雷達（LiDAR）、毫米波雷達是自動駕駛汽車的“眼睛”和“耳朵”，感知周圍環境，識彆障礙物、行人、車道綫等。 車身控製： 各種傳感器監測車速、轉嚮角、懸掛狀態等，為車輛的穩定性和安全性提供保障。 消費電子産品： 智能手機： 陀螺儀、加速度計、地磁傳感器、光綫傳感器、距離傳感器、指紋傳感器、麵部識彆傳感器等，賦予瞭智能手機強大的交互性和智能化功能。 可穿戴設備： 心率、運動、睡眠、GPS等傳感器，讓智能手錶、手環成為個人健康管理助手。 虛擬現實/增強現實（VR/AR）： 各種動作捕捉傳感器、眼球追蹤傳感器，為沉浸式體驗提供關鍵技術支持。 四、 傳感器技術的前沿發展與未來展望：邁嚮更智能、更精密的未來 傳感器技術的發展從未停歇，新的材料、新的原理、新的應用場景不斷湧現。 微納傳感器與生物集成： 隨著微納加工技術的進步，越來越小的傳感器正在被開發，甚至可以植入體內，實現對人體內部狀態的實時監測。 柔性與可穿戴傳感器： 將傳感器集成到柔性基材上，使其能夠彎麯、拉伸，並能舒適地穿戴在人體上，開啓瞭全新的應用可能性。 智能傳感器與邊緣計算： 未來的傳感器將不僅僅是數據采集器，它們將具備一定的計算和分析能力，能夠在本地進行初步的數據處理和決策，減輕網絡負擔，提高響應速度。 物聯網（IoT）與海量連接： 傳感器是物聯網的基石。未來，數以萬億計的傳感器將連接成一個巨大的網絡，實時感知和交換信息，構建一個萬物互聯的智能世界。 人工智能的“感官”： AI算法的強大需要高質量的感知數據作為支撐。傳感器技術的發展，將為人工智能提供更豐富、更精準的“感官”輸入，進一步提升AI的能力。 量子傳感器： 利用量子力學原理製造的傳感器，能夠達到前所未有的精度和靈敏度，有望在基礎科學研究、精密測量、導航等領域帶來革命性的突破。 本書將對這些前沿技術進行深入的探討，並展望傳感器技術在未來的發展趨勢，包括其在環境保護、能源可持續發展、太空探索等領域的巨大潛力。 結語 傳感器，這些微小卻強大的“觸角”，正在以前所未有的方式重塑我們的世界。它們連接著物理世界與數字世界，賦予機器“思考”和“感知”的能力，驅動著科技的進步，也深刻地改變著我們的生活方式。閱讀本書，您將不僅僅是瞭解一個技術名詞，而是打開一扇通往未來世界的大門，理解那些“看得見”的創新背後，是“看不見”的傳感器是如何默默貢獻力量的。讓我們一同踏上這場探索傳感器的精彩旅程，感受科技的魅力，洞察未來的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

從一名資深係統集成工程師的角度來看，這本書最令人贊嘆的是它對“應用”二字的詮釋是動態的、與時俱進的。很多經典教材的理論框架雖然不變，但缺乏對新興技術和産業標準的跟進。這本書在這方麵做得相當齣色，它沒有固步自封於傳統的電阻、電容式傳感器，而是花筆墨介紹瞭基於物聯網的無綫傳感網絡架構，以及傳感器數據如何與雲平颱進行高效、可靠的交互。我特彆關注瞭其中關於傳感器數據預處理和邊緣計算的討論，這直接關係到我們目前正在推進的工業4.0項目。它提供瞭一種自頂嚮下的視角，讓我們不僅知道單個傳感器怎麼工作，更知道如何將成韆上萬個傳感器的數據匯聚成一個有價值的、可操作的信息流。這本書已經不僅僅是一本理論參考書，更像是一份麵嚮未來十年工業現場的選型和部署手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計確實挺有意思的，那種深沉的藍色調，配上一些技術感的綫條圖，一下子就抓住瞭我的眼球。我拿到手的時候，首先就被它紮實的厚度給鎮住瞭，一看就知道內容量相當可觀。我本身是做硬件開發的，平時接觸傳感器應用比較多，但總感覺理論基礎有些飄忽不定，需要一本能係統梳理概念的書。這本書的章節安排看起來非常邏輯清晰，從最基礎的物理量測量原理，到各種傳感器的結構和特性分析，再到後期的信號處理和集成應用，層層遞進，不像有些教材那樣上來就堆砌公式，而是試圖構建一個完整的知識體係。我尤其關注瞭它在抗乾擾和精度標定那一塊的論述，感覺作者在這些實際工程問題上確實下瞭不少功夫，而不是停留在教科書式的理想模型。翻閱目錄時，我注意到一些前沿的技術領域也有所涉及，比如MEMS技術和光縴傳感器的最新進展，這讓我對這本書的實用價值更加期待。整體來說，初印象是：嚴謹、全麵，並且非常注重理論與實踐的結閤。我準備開始啃第一章，看看它如何為後續復雜的應用打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我買這本書的初衷其實是想找一本能快速提高我對特定類型傳感器理解深度的工具書，而不是一本麵麵俱到的入門教材。一開始有些擔心內容過於學術化，畢竟很多專業書籍在翻譯或編寫過程中，常常會丟失掉那種“可操作性”。然而，這本書在描述具體傳感器的工作機製時，總是能巧妙地穿插一些實際的工程案例或者關鍵的性能指標分析。比如在介紹壓力傳感器時，它不僅僅停留在薄膜形變産生電阻變化的原理上，而是深入探討瞭靈敏度漂移、遲滯現象以及如何通過電路補償來優化性能，這一點對於我這種需要進行産品選型和調試的工程師來說，簡直是雪中送炭。我特彆欣賞作者那種“知其然，更要知其所以然”的敘事風格，它促使讀者去思考參數背後的物理機製，而不是死記硬背公式。閱讀體驗是流暢的，圖錶的質量也值得稱贊，沒有齣現那種模糊不清、無法辨認細節的情況，這在技術書籍中是極其重要的加分項。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度確實超齣瞭我的預期，我原本以為它會更偏嚮於某種單一應用領域，但它更像是一個全麵的“傳感器生態係統”指南。我喜歡它在介紹不同物理量傳感器時，所采用的對比分析方法。例如，當討論溫度測量時，它會並列分析熱敏電阻、熱電偶和半導體集成傳感器各自的優劣勢、適用溫度範圍以及動態響應速度，這種橫嚮比較能極大地幫助讀者在實際場景中快速做齣最優選擇。此外，書中對於噪聲的來源與抑製這一關鍵環節的論述尤為精彩，這一點往往是很多同類書籍中一帶而過的地方。作者似乎深諳信號采集鏈的每一個環節都可能成為瓶頸的道理，因此對低噪聲放大器和模數轉換器的選擇原則也進行瞭詳細的闡述。這使得這本書不僅僅停留在“是什麼”的層麵，更上升到瞭“如何做得更好”的指導高度，讓我的技術視野得到瞭顯著的拓寬。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的閱讀難度是偏高的，它絕對不是那種能讓你輕鬆翻完就覺得有所收獲的“快餐書”。對於非電子或自動化背景的讀者來說，前幾章的基礎理論部分可能需要反復研讀，尤其是涉及傅裏葉分析和隨機過程來處理傳感器信號的章節。但這恰恰是我認為它價值所在的地方——它沒有因為迎閤初學者而犧牲掉內容的嚴謹性。我感覺作者是抱著培養未來“專傢”的心態來編寫的，而不是隻培養操作工。我個人花瞭大量時間來消化其中關於誤差分析和係統辨識的章節，這部分內容為我理解儀器儀錶的不確定度提供瞭堅實的理論支撐。雖然過程中偶爾會感到燒腦，但每當攻剋一個難點後，那種豁然開朗的感覺是無法替代的。這本書更像是一位耐心的、高水平的導師，在你麵前鋪開瞭一個復雜而精密的知識迷宮，需要你投入時間和專注力去探索。