傳感器與自動檢測技術 第2版 9787111379768 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張玉蓮 主 著

圖書標籤:

• 傳感器
• 自動檢測
• 檢測技術
• 自動化
• 電子技術
• 工業控製
• 測量技術
• 儀器儀錶
• 第2版
• 9787111379768

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齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111379768

商品編碼：29624845953

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-01-01

基本信息

書名:傳感器與自動檢測技術 第2版

：43.00元

售價：31.4元,便宜11.6元,摺扣73

作者:張玉蓮 主

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2017-01-01

ISBN：9787111379768

字數：435000

頁碼：272

版次：2

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

本書主要介紹瞭傳感器的基本知識，力、壓力、溫度、位移、物位、機器人等傳感器的基本工作原理及其在工業生産和日常生活中的應用，傳感器輸齣信號的處理技術。

目錄

前言
第1章傳感器的基本知識1
1.1傳感器的作用與地位1
1.2傳感器的應用與發展1
1.3傳感器的定義與組成2
1.3.1傳感器的定義2
1.3.2傳感器的組成2
1.4傳感器的分類3
1.4.1按被測物理量分類3
1.4.2按傳感器工作原理分類4
1.5傳感器的命名及代號5
1.5.1傳感器命名法的構成5
1.5.2傳感器代號的標記方法6
1.6傳感器的基本特性6
1.6.1傳感器的靜態特性6
1.6.2傳感器的動態特性10
習題13
第2章力、壓力傳感器14
2.1概述14
2.2彈性敏感元件15
2.2.1彈性敏感元件的特性15
2.2.2彈性敏感元件的分類16
2.3電阻應變式傳感器18
2.3.1電阻應變片的結構18
2.3.2電阻應變片的分類19
2.3.3電阻應變片的工作原理19
2.3.4電阻應變片的測量電路21
2.3.5應變片的溫度誤差及補償23
2.3.6應變片的粘接劑及粘貼、固化和檢查24
2.3.7電阻應變片傳感器的應用25
2.3.8常見電阻應變式傳感器27
2.4壓電式傳感器27
2.4.1壓電式傳感器的工作原理——壓電效應28
2.4.2壓電式傳感器的等效電路31
2.4.3壓電式傳感器的測量電路32
2.4.4壓電式傳感器的應用34
2.4.5常見壓電式傳感器36
2.5電容式傳感器37
2.5.1變間隙式電容傳感器38
2.5.2變麵積式電容傳感器39
2.5.3變介電常數式電容傳感器41
2.5.4電容式傳感器的測量轉換電路42
2.5.5電容式傳感器的應用44
2.5.6常見電容式傳感器46
2.6電感式傳感器47
2.6.1自感式電感傳感器47
2.6.2互感式電感傳感器——差動變壓器式傳感器50
2.6.3電感式傳感器的應用52
2.6.4常見電感式傳感器54
2.6.5電渦流式傳感器及其應用55
2.6.6常見電渦流傳感器59
2.7壓阻式壓力傳感器60
2.7.1壓阻式壓力傳感器的工作原理60
2.7.2常見壓阻式壓力傳感器60
習題61
第3章溫度傳感器63
3.1溫標及溫度的測量方法63
3.1.1溫標63
3.1.2溫度的測量方法63
3.2膨脹式溫度計64
3.2.1玻璃液體溫度計64
3.2.2固體膨脹式溫度計65
3.2.3氣體膨脹式溫度計65
3.3電阻式溫度傳感器67
3.3.1金屬熱電阻傳感器67
3.3.2半導體熱敏電阻71
3.4熱電偶溫度傳感器73
3.4.1熱電偶溫度傳感器的工作原理74
3.4.2熱電極的材料及常用熱電偶77
3.4.3熱電偶傳感器的結構77
3.4.4熱電偶冷端溫度補償79
3.4.5熱電偶測溫電路80
3.4.6熱電偶溫度傳感器的應用81
3.5集成溫度傳感器82
3.5.1集成溫度傳感器的基本工作原理82
3.5.2電壓輸齣型集成溫度傳感器83
3.5.3電流輸齣型集成溫度傳感器83
3.5.4集成溫度傳感器的應用83
3.5.5常見集成溫度傳感器85
3.6輻射式溫度傳感器85
3.6.1輻射測溫的原理85
3.6.2紅外綫溫度傳感器86
3.6.3亮度式溫度傳感器86
3.6.4比色溫度傳感器86
習題87
第4章位移、物位傳感器88
4.1電位器式位移傳感器88
4.1.1電位器的基本概念88
4.1.2電位器的類型、結構與材料89
4.1.3電位器的主要技術指標90
4.1.4綫位移傳感器90
4.1.5角位移傳感器90
4.1.6電位器式傳感器的應用90
4.1.7常見電位器式位移傳感器91
4.2光柵位移傳感器92
4.2.1光柵的概念92
4.2.2光柵位移傳感器的工作原理——莫爾條紋92
4.2.3光柵位移傳感器的結構93
4.2.4光柵位移傳感器的特點及應用93
4.3磁柵位移傳感器94
4.3.1磁柵的概念94
4.3.2磁柵的種類94
4.3.3磁柵位移傳感器的結構和工作原理95
4.3.4磁柵位移傳感器的應用96
4.4接近傳感器96
4.4.1電容式接近傳感器97
4.4.2電感式接近傳感器97
4.4.3接近傳感器的應用98
4.5液位傳感器98
4.5.1導電式水位傳感器99
4.5.2壓差式液位傳感器100
4.5.3常見液位傳感器101
4.5.4磁緻伸縮液位（位移）傳感器101
4.6電容式物位傳感器103
4.6.1電容式液位傳感器的工作原理103
4.6.2電容式物位傳感器104
4.6.3電容式物位傳感器的應用104
4.7流量傳感器105
4.7.1電磁流量計105
4.7.2渦輪式流量傳感器107
習題109
第5章光電式傳感器110
5.1光電效應及光電器件110
5.1.1光電效應110
5.1.2光電管、光電倍增管111
5.1.3光敏電阻112
5.1.4光敏二極管、光敏晶體管114
5.1.5光電池116
5.2光電式傳感器的測量電路117
5.2.1光電管路燈自動控製器117
5.2.2光敏電阻控製的報警電路118
5.2.3光敏二極管測量電路118
5.2.4光敏晶體管測量電路119
5.2.5光電池的測量電路119
5.3光縴傳感器120
5.3.1光縴的結構和傳光原理120
5.3.2光縴傳感器的工作原理122
5.3.3光縴傳感器的特點123
5.3.4光縴傳感器的應用123
5.4電荷耦閤攝影器件125
5.4.1電荷耦閤器件的基本工作原理125
5.4.2電荷耦閤器件圖像傳感器126
5.5紅外傳感器127
5.5.1紅外光電探測器127
5.5.2紅外熱敏探測器128
5.5.3熱釋電紅外傳感器129
5.6光電式傳感器的應用131
5.6.1光電式傳感器的類型132
5.6.2光電式傳感器的應用132
5.6.3光電開關135
習題137
第6章磁電式傳感器139
6.1概述139
6.2霍爾傳感器的工作原理與特性139
6.2.1霍爾效應139
6.2.2霍爾元件的結構和主要參數141
6.2.3霍爾集成傳感器142
6.3磁敏傳感器143
6.3.1磁敏電阻143
6.3.2磁敏二極管145
6.3.3磁敏晶體管147
6.4磁電式傳感器的應用149
6.4.1霍爾傳感器

作者介紹

文摘

序言

《智能感知與自動化控製原理》 內容簡介 《智能感知與自動化控製原理》一書，旨在深入剖析現代自動化係統中不可或缺的兩大核心技術——傳感器技術與自動檢測技術，並在此基礎上，進一步探討其在智能化應用中的前沿進展與發展趨勢。本書內容涵蓋從基礎理論到實際應用的廣泛領域，力求為讀者提供一個係統、全麵、深入的學習框架。 第一篇：傳感器技術基礎與應用 本篇內容將聚焦於傳感器這一“信息之眼”，深入闡述其基本原理、分類、特性以及在各個領域的廣泛應用。 第一章：傳感器概述 本章將首先介紹傳感器的基本概念，明確其在信息采集、量測和控製過程中的核心作用。我們將探討傳感器的發展曆程，從早期的機械式傳感器到如今高度集成的MEMS（微機電係統）傳感器，展現技術的飛躍。接著，本章將對傳感器的分類進行係統性梳理，從不同維度（如被測量、工作原理、輸齣信號類型等）進行詳細介紹，使讀者能夠對各類傳感器的特點及其適用場景有清晰的認識。同時，本章還將重點講解傳感器的關鍵性能指標，如靈敏度、綫性度、遲滯、重復性、分辨率、響應時間、穩定性等，並分析這些指標對傳感器性能和應用可靠性的影響。最後，本章將簡要介紹傳感器的信號調理與接口技術，為後續章節的學習打下基礎。 第二章：電阻式傳感器 電阻式傳感器是一類應用最為廣泛的傳感器，本章將對此進行深入剖析。我們將詳細介紹電位計式傳感器的工作原理，包括其在位移測量中的應用，如綫形電位計和角形電位計。隨後，重點講解電阻應變片的工作原理，包括其敏感柵結構、敏感材料以及應變效應的物理基礎。在此基礎上，我們將深入探討電阻應變片在測量力、壓力、扭矩、加速度等多種物理量時的應用電路設計與方法，並分析不同連接方式（如單臂、半橋、全橋）對測量精度的影響。此外，本章還將介紹熱敏電阻（NTC、PTC）和氣敏電阻的工作原理及其在溫度、濕度、氣體濃度等環境參數測量中的應用。 第三章：電容式傳感器 電容式傳感器利用電容值的變化來檢測物理量的變化，本章將深入探討其原理與應用。我們將詳細介紹電容式傳感器的基本結構，包括極闆的幾何形狀、介質材料以及電容變化與被測量之間的關係。重點講解電容式傳感器在位移、壓力、液位、角度等測量中的應用，並分析其在非接觸測量、微小位移測量等方麵的優勢。本章還將介紹常用的電容式傳感器的電荷放大器、容-數轉換電路等信號調理與讀取電路。 第四章：電感式傳感器 本章將聚焦於利用電感量變化進行測量的電感式傳感器。我們將詳細介紹電感式傳感器的工作原理，包括其基本結構，如綫圈、鐵芯以及與被測量相互作用的運動部件。重點講解電感式傳感器在位移、液位、速度、接近開關等方麵的應用，並分析其在惡劣環境下工作的魯棒性。本章還將介紹交流和直流勵磁的電感式傳感器，以及如何通過電感的變化來檢測被測量。 第五章：壓電式傳感器 壓電式傳感器是利用壓電效應實現能量轉換的傳感器，本章將對其進行深入研究。我們將詳細介紹壓電效應的物理原理，以及壓電材料（如石英、鋯鈦酸鉛）的特性。重點講解壓電式傳感器在加速度、力、壓力、振動等測量中的應用，並分析其高頻響應和自發電特性。本章還將介紹壓電式傳感器的電荷放大器電路，以及如何處理其輸齣的微弱電荷信號。 第六章：半導體傳感器 半導體傳感器因其集成度高、功耗低、易於實現智能化而備受關注。本章將深入探討各類半導體傳感器。我們將詳細介紹半導體應變傳感器的工作原理，包括其在應力下的電阻率變化。重點講解集成式溫度傳感器（如PN結溫度傳感器、IC溫度傳感器）的工作原理及其在精確溫度測量中的應用。此外，本章還將介紹光敏半導體傳感器（如光電二極管、光電晶體管、CCD、CMOS圖像傳感器）的工作原理，以及它們在光照強度、圖像采集等方麵的應用。磁敏半導體傳感器（如霍爾傳感器、磁阻傳感器）的原理及應用也將被納入討論。 第七章：光學傳感器 光學傳感器利用光信號進行信息的獲取與傳輸，本章將對其進行詳細介紹。我們將深入探討光電轉換器件，包括光電二極管、光電晶體管、光敏電阻等的工作原理，以及它們在光強度測量、光電檢測中的應用。重點介紹光縴傳感器的原理，包括其在位移、溫度、應力、化學物質等測量中的應用，以及其長距離傳輸和抗電磁乾擾的優勢。此外，本章還將介紹紅外傳感器、紫外傳感器等，並探討它們在非接觸測溫、氣體檢測等領域的應用。 第八章：其他常用傳感器 本章將對一些在特定領域具有重要應用價值的傳感器進行介紹。我們將探討聲波傳感器，包括超聲波傳感器在距離測量、液位檢測、物位檢測等方麵的應用。化學傳感器將作為重點，介紹其在氣體檢測（如CO、O2、VOCs）、pH值測量、離子濃度測量等方麵的原理與應用。生物傳感器也將被提及，簡要介紹其在醫療診斷、環境監測等領域的潛力。 第二篇：自動檢測技術與係統 本篇內容將從傳感器獲取的信息齣發，深入探討如何對這些信息進行處理、分析，並最終實現自動化檢測與控製。 第九章：信號調理與處理 傳感器輸齣的原始信號往往需要經過一係列的調理和處理纔能被後續係統所識彆和使用。本章將詳細介紹信號調理電路，包括放大電路（如儀錶放大器、運算放大器）、濾波電路（如低通、高通、帶通濾波器）的設計與應用，以去除噪聲，增強信號。我們將探討模擬-數字轉換（ADC）和數字-模擬轉換（DAC）的基本原理與技術，以及不同ADC架構（如逐次逼近、Σ-Δ、流水綫）的特點和選擇。此外，本章還將介紹數字信號處理（DSP）的基本概念和常用算法，如傅裏葉變換、小波變換等，以及它們在信號分析和特徵提取中的應用。 第十章：自動檢測係統的組成與設計 本章將係統性地介紹自動檢測係統的組成部分及其設計流程。我們將詳細闡述自動檢測係統的基本構成，通常包括傳感器、信號調理單元、數據采集單元、信息處理單元、執行機構以及上位機監控係統等。我們將深入探討檢測係統的設計原則，如準確性、可靠性、實時性、經濟性等，並分析不同應用場景下係統設計的側重點。本章還將介紹常見的自動檢測係統架構，如集中式、分布式和混閤式架構，以及它們各自的優缺點。 第十一章：數據采集係統（DAS） 數據采集係統是連接物理世界與數字世界的橋梁。本章將深入講解數據采集係統的原理與技術。我們將詳細介紹DAS的組成，包括信號調理、多路復用、采樣、量化等關鍵模塊。重點闡述不同類型的數據采集卡（DAQ）的性能指標和選型依據。本章還將介紹實時操作係統（RTOS）在DAS中的應用，以及如何利用其實現高效的數據采集和處理。 第十二章：嵌入式係統在自動檢測中的應用 嵌入式係統憑藉其高集成度、低功耗和強大的處理能力，在現代自動檢測係統中扮演著越來越重要的角色。本章將深入探討嵌入式係統的原理及其在自動檢測領域的應用。我們將介紹嵌入式係統的基本構成，包括微處理器/微控製器、存儲器、輸入/輸齣接口等。重點講解如何選擇閤適的嵌入式平颱（如ARM、FPGA、DSP），以及如何進行嵌入式軟件開發。本章還將通過具體的案例，展示嵌入式係統在智能儀器儀錶、工業自動化、物聯網設備等方麵的成功應用。 第十三章：通信協議與網絡化檢測 隨著物聯網和工業4.0的發展，網絡化檢測已成為必然趨勢。本章將深入探討自動檢測係統中的通信協議與網絡化技術。我們將介紹工業通信協議，如Modbus、CAN、Ethernet/IP等，以及它們在不同工業場景下的應用。重點講解無綫通信技術，如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa等在傳感器網絡和遠程監控中的應用。本章還將介紹OPC UA等行業標準，以及如何構建安全、可靠的網絡化檢測係統。 第十四章：模糊邏輯與神經網絡在自動檢測中的應用 人工智能技術的快速發展為自動檢測帶來瞭新的機遇。本章將重點介紹模糊邏輯和神經網絡在自動檢測領域的應用。我們將深入淺齣地講解模糊邏輯控製的基本原理，包括模糊化、模糊推理和解模糊等過程，並分析其在處理不確定性和非綫性係統時的優勢。接著，我們將介紹神經網絡的基本結構（如感知器、多層前饋網絡、循環神經網絡）和學習算法，並探討其在模式識彆、故障診斷、預測控製等方麵的應用。 第十五章：故障診斷與可靠性分析 提高自動檢測係統的可靠性並及時發現和處理故障是保證係統正常運行的關鍵。本章將深入探討故障診斷與可靠性分析技術。我們將介紹常見的故障檢測方法，如基於閾值的檢測、基於模型的檢測、基於信號特徵分析的檢測等。重點講解故障診斷的流程和常用的診斷技術，包括專傢係統、機器學習等。本章還將介紹可靠性工程的基本概念，如失效率、平均無故障時間（MTTF/MTBF）等，並探討如何通過設計和維護來提高係統的可靠性。 第三篇：前沿技術與發展趨勢 本篇內容將展望自動檢測技術的發展方嚮，介紹一些前沿技術及其潛在的應用。 第十六章：物聯網（IoT）在自動檢測中的機遇 本章將重點探討物聯網技術對自動檢測領域的深刻影響。我們將分析物聯網的架構和關鍵技術，如傳感器節點、網關、雲平颱等。重點講解如何利用物聯網技術構建海量的分布式傳感器網絡，實現對環境、設備狀態的實時監控。本章還將討論物聯網在智能傢居、智慧城市、智能農業等領域的應用案例，以及數據分析和挖掘在物聯網環境下的重要性。 第十七章：機器學習與深度學習在自動檢測中的突破 本章將聚焦於機器學習和深度學習在自動檢測領域帶來的革命性突破。我們將深入介紹監督學習、無監督學習、強化學習等機器學習範式，並結閤具體應用場景，如圖像識彆、目標檢測、異常檢測、預測分析等，闡述深度學習模型的威力。我們將探討捲積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）、長短期記憶網絡（LSTM）等模型在自動檢測中的應用，並展望其在更復雜的場景下（如自動駕駛、智能製造）的巨大潛力。 第十八章：邊緣計算在自動檢測中的優勢 本章將探討邊緣計算在自動檢測領域的獨特優勢。我們將分析邊緣計算與雲計算、霧計算的區彆與聯係，並重點闡述將計算能力部署在更靠近數據源的設備端的益處，如降低延遲、減少帶寬消耗、增強數據隱私和安全性。本章還將討論邊緣計算在實時性要求高的應用場景（如工業自動化、自動駕駛）中的重要性，以及如何設計和優化邊緣計算架構。 第十九章：數字孿生與智能運維 數字孿生作為一種新興技術，正逐漸滲透到自動檢測和運維領域。本章將介紹數字孿生的概念、構建方法及其在自動檢測中的應用。我們將探討如何利用數字孿生技術創建物理實體的虛擬副本，實現對設備的實時監控、性能預測和故障診斷。重點介紹數字孿生在智能運維、優化生産流程、提升設備壽命等方麵的價值。 第二十章：未來展望與挑戰 本章將對自動檢測技術的未來發展進行展望，並探討當前麵臨的挑戰。我們將討論如何進一步提高傳感器的精度、靈敏度和智能化水平，如何發展更強大、更通用的數據分析和人工智能算法，以及如何構建更安全、更可靠、更開放的自動檢測生態係統。同時，本章還將關注技術倫理、數據隱私、標準統一等方麵的挑戰，並提齣相應的應對策略。 《智能感知與自動化控製原理》一書，通過係統性的梳理和深入的闡述，力求為讀者在傳感器技術、自動檢測技術以及相關前沿領域建立紮實的理論基礎和開闊的視野，為投身於自動化、智能化事業的工程師、研究人員和學生提供一份寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

從語言風格來看，這本書的敘述方式非常平實、清晰，沒有過多晦澀難懂的術語堆砌，即使是初次接觸這方麵知識的讀者也能較快上手。作者的語言錶達精準有力，既保持瞭學術的嚴謹性，又避免瞭過度專業化帶來的閱讀障礙。在解釋復雜原理時，經常采用形象的比喻和直觀的類比，這大大降低瞭理解門檻，讓那些抽象的信號處理和控製算法變得更容易消化吸收。對於自學者來說，這種友好且專業的溝通方式，無疑是提升學習效率的關鍵因素。

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