正版新书--传感器与检测技术 宋雪臣,单振清,郭永欣 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋雪臣，单振清，郭永欣 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115259714

商品编码：29344786954

包装：平装

出版时间：2011-11-01

基本信息

书名：传感器与检测技术

定价：32.00元

作者：宋雪臣,单振清,郭永欣

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2011-11-01

ISBN：9787115259714

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.359kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书从实用角度出发，主要介绍常用传感器的工作原理、外特性及基本应用电路，并介绍了选择和应用传感器的基本技能。全书共10章，主要内容包括：检测技术基础、力学量传感器及应用、几何量传感器及应用、温度量传感器及应用、环境量传感器及应用、光学量传感器及应用、磁学量传感器及应用、数字量传感器及应用、传感器选用与标定和抗干扰技术及微机接口技术。
传感器与检测技术是整个自动化技术中的重要基础，是一门理论与实践结合十分密切的技术基础课程，在整个机电一体化学科体系中占有非常重要的地位。
　　本书可作为高等职业教育机电一体化技术类、电子信息类等专业的教材，也可作为成人教育、职业培训的教材，还可作为生产技术管理人员及其他工程技术人员参考和自学用书。

目录

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章　检测技术基础知识　
　1.1　检测技术的应用　
　1.2　测量与测量误差　
　　1.2.1　测量的概念　
　　1.2.2　测量方法　
　　1.2.3　测量误差及表达方式　
　　1.2.4　测量误差的分类　
　　1.2.5　测量误差的分析与处理　
　1.3　传感器的基本知识　
　　1.3.1　传感器的定义、组成和分类　
　　1.3.2　传感器的基本特性　
　1.4　检测系统　
　　1.4.1　检测的基本概念　
　　1.4.2　自动检测系统　
　1.5　传感器与检测技术发展趋势　
　　1.5.1　传感器的发展方向　
　　1.5.2　检测技术的发展趋势　
　本章小结　
　思考与练习　
第2章　力学量传感器及应用　
　2.1　压力检测基础　
　　2.1.1　压力的定义　
　　2.1.2　压力的表示方法　
　　2.1.3　压力的计量单位　
　　2.1.4　压力测量仪表的分类　
　2.2　弹性敏感元件　
　　2.2.1　弹性敏感材料的弹性特性　
　　2.2.2　弹性敏感元件的材料及基本要求　
　　2.2.3　变换力的弹性敏感元件　
　　2.2.4　变换压力的弹性敏感元件　
　2.3　电阻应变式传感器　
　　2.3.1　应变效应与应变片　
　　2.3.2　测量转换电路　
　　2.3.3　应变式传感器应用实例　
　2.4　固态压阻式传感器　
　　2.4.1　半导体压阻效应　
　　2.4.2　扩散型压阻式传感器　
　2.5　压电式力学传感器　
　　2.5.1　压电效应　
　　2.5.2　压电材料　
　　2.5.3　压电式传感器测量电路　
　　2.5.4　压电式传感器的应用　
　本章小结　
　思考与练习　
　实训题目1　电阻应变式传感器　
　实训项目2　压电传感器的动态响应实训　
第3章　几何量传感器及应用　
　3.1　电位器式位移传感器　
　　3.1.1　电位器位移传感器原理和基本结构　
　　3.1.2　电位器传感器负载特性　
　　3.1.3　电位器传感器的应用实例　
　3.2　电容式几何量传感器　
　　3.2.1　电容式传感器工作原理及类型　
　　3.2.2　电容式传感器的转换电路　
　　3.2.3　电容式传感器的应用　
　3.3　电感式几何量传感器　
　　3.3.1　自感式传感器　
　　3.3.2　差动变压器式传感器　
　3.4　电涡流传感器　
　　3.4.1　涡流效应　
　　3.4.2　电涡流传感器的工作原理　
　　3.4.3　电涡流传感器基本结构和类型　
　　3.4.4　测量电路　
　　3.4.5　电涡流传感器的应用　
　3.5　超声波传感器　
　　3.5.1　超声波及其物理性质　
　　3.5.2　超声波探头及耦合技术　
　　3.5.3　超声波传感器的应用　
　本章小结　
　思考与练习　
　实训题目3　电容式传感器　
　实训题目4　差动变压器的标定(静态位移性能)　
　实训题目5　电涡流式传感器的应用——振幅测量　
第4章　温度量传感器及应用　
　4.1　温度测量基本知识　
　　4.1.1　温度的基本概念　
　　4.1.2　温标　
　　4.1.3　温度传感器的分类及发展方向　
　4.2　电阻式温度传感器　
　　4.2.1　热电阻传感器　
　　4.2.2　热敏电阻和集成温度传感器　
　4.3　热电式温度传感器　
　　4.3.1　热电偶工作原理　
　　4.3.2　热电偶的结构形式及材料　
　　4.3.3　热电偶冷端延长　
　　4.3.4　热电偶实用测温线路和温度补偿　
　　4.3.5　热电偶传感器应用实例　
　本章小结　
　思考与练习　
　实训项目6　热电偶原理及现象　
第5章　环境量传感器及应用　
　5.1　气敏电阻传感器　
　　5.1.1　气敏传感器的材料及工作原理　
　　5.1.2　气敏元件的基本测量电路　
　　5.1.3　气敏电阻元件的种类　
　　5.1.4　气敏传感器的应用　
　5.2　湿敏电阻传感器　
　　5.2.1　湿度的概念和表示方法　
　　5.2.2　比较成熟的几类湿敏传感器　
　　5.2.3　湿敏传感器的应用实例——ZHG型湿敏电阻及其应用　
　本章小结　
　思考与练习　
　实训题目7　湿敏电阻(RH)传感器　
第6章　光学量传感器及应用　
　6.1　光电效应及光电元器件　
　　6.1.1　光电效应及分类　
　　6.1.2　光电管及基本测量电路　
　　6.1.3　光电倍增管及基本测量电路　
　　6.1.4　光敏电阻及基本测量电路　
　　6.1.5　光敏晶体管及基本测量电路　
　　6.1.6　光电池及基本测量电路　
　　6.1.7　光电耦合器件及基本测量电路　
　6.2　光电式传感器的应用　
　　6.2.1　光电式传感器应用类型　
　　6.2.2　光电式传感器应用实例　
　6.3　光纤传感器　
　　6.3.1　光纤传感器概述　
　　6.3.2　光纤的结构和传输原理　
　　6.3.3　光纤传感器　
　　6.3.4　光纤传感器的应用　
　6.4　红外传感器　
　　6.4.1　红外辐射基础　
　　6.4.2　红外探测器　
　　6.4.3　红外传感器的应用　
　本章小结　
　思考与练习　
　实训项目8　光电传感器(反射型)测转速实训　
　实训题目9　光纤位移测量　
第7章　磁学量传感器及应用　
　7.1　霍尔式磁学量传感器　
　　7.1.1　霍尔效应　
　　7.1.2　霍尔元件和测量电路　
　　7.1.3　霍尔元件主要特性参数　
　　7.1.4　霍尔元件的误差补偿　
　　7.1.5　集成霍尔传感器　
　　7.1.6　霍尔传感器的应用　
　7.2　其他磁敏传感器及应用　
　　7.2.1　磁敏电阻器　
　　7.2.2　磁敏二极管　
　　7.2.3　磁敏三极管　
　　7.2.4　磁敏二极管和磁敏三极管的应用　
　本章小结　
　思考与练习　
　实训题目10　霍尔传感器直流激励特性　
第8章　数字量传感器及应用　
　8.1　栅式数字传感器　
　　8.1.1　光栅的类型和结构　
　　8.1.2　光栅的工作原理　
　　8.1.3　光栅式传感器的测量电路　
　8.2　数字编码器　
　　8.2.1　接触式码盘编码器　
　　8.2.2　光电式编码器　
　　8.2.3　电磁式编码器　
　　8.2.4　脉冲盘式数字传感器　
　8.3　感应同步器　
　　8.3.1　直线式感应同步器的结构和工作原理　
　　8.3.2　旋转式感应同步器(圆感应同步器)　
　　8.3.3　感应同步器位移测量系统　
　8.4　频率式数字传感器　
　　8.4.1　改变力学系统固有频率的频率传感器　
　　8.4.2　RC振荡器式频率传感器　
　　8.4.3　压控振荡器式频率传感器　
　　8.4.4　频率式传感器的基本测量电路　
　本章小结　
　思考与练习　
第9章　传感器选用与标定　
　9.1　传感器选用原则　
　　9.1.1　测量方式选择　
　　9.1.2　传感器性能指标选择　
　9.2　传感器的标定与校准　
　　9.2.1　标定与校准的概念　
　　9.2.2　传感器标定方法　
　　9.2.3　传感器的静态标定　
　　9.2.4　传感器的动态标定　
　本章小结　
　思考与练习　
0章　抗干扰技术及微机接口技术　
　10.1　传感器抗干扰技术　
　　10.1.1　干扰的来源及形式　
　　10.1.2　抑制干扰的途径　
　　10.1.3　屏蔽技术　
　　10.1.4　接地技术　
　　10.1.5　浮置技术　
　　10.1.6　其他抑制干扰的措施　
　10.2　传感器与微机接口技术　
　　10.2.1　信号预处理　
　　10.2.2　数据采集　
　　10.2.3　ADC接口技术　
　10.3　自动检测技术综合应用实例——基于AT89C2051和DS18B20的温度测量系统　
　　10.3.1　数字温度传感器DS18B20　
　　10.3.2　AT89C2051单片机　
　　10.3.3　AT89C2051与DS18B20组成的测温系统　
　　10.3.4　软件设计　
　本章小结　
　思考与练习　
参考文献　

作者介绍

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文摘

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序言

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探索未知，感知世界：一扇通往精密测量与智能感知的大门 在科技飞速发展的今天，我们所处的世界正变得越来越“聪明”。从智能手机的指纹解锁，到工业生产线上精准的自动化控制，再到医疗诊断中细致入微的影像分析，这一切的背后，都离不开一个至关重要的技术支撑——传感器与检测技术。它如同我们感知世界的“眼睛”和“耳朵”，将物理世界的各种信号转化为可被机器理解和处理的信息，进而驱动着无数创新应用的诞生。 本书并非一本单纯的技术手册，而是一次深入浅出的探索之旅，旨在揭示传感器与检测技术的核心原理、发展脉络以及其在现代社会中扮演的关键角色。我们将一同剖析那些隐藏在日常科技背后的奥秘，理解如何从细微之处捕捉信息，又如何将这些信息转化为驱动进步的强大动力。 第一章：感知的起点——传感器基础理论 万物皆有其“语言”，而传感器正是翻译这些语言的魔法师。本章将带领您走进传感器世界的基石。我们将从传感器的基本概念出发，明确其作为一种能够感知和响应特定物理量（如温度、压力、光、声音、位移等）的设备，是如何将这些物理量转化为可测量的电信号的。这一转化过程，涉及传感器的工作原理，我们将深入探讨不同类型传感器的物理机制，例如： 电阻式传感器：如何利用材料电阻随环境变化（如温度、应变）的特性进行测量。 电容式传感器：如何通过电容值的变化来检测位移、压力等参数。 电感式传感器：如何利用电感的变化来测量物体的存在或位置。 压电式传感器：如何将机械应力转化为电荷，常用于力、压力、加速度的测量。 光学传感器：光电效应、光导效应等原理，在光照强度、颜色、物体检测中的应用。 半导体传感器：集成电路技术在传感器领域的应用，如霍尔效应传感器、气体传感器等。 我们将不仅仅停留在原理的描述，更会关注传感器的主要性能指标，例如灵敏度（Sensitivity）、分辨率（Resolution）、线性度（Linearity）、迟滞（Hysteresis）、响应时间（Response Time）以及稳定性（Stability）等。理解这些指标，是评估和选择合适传感器的关键，也是理解传感器局限性的重要一步。 第二章：信息的捕获——各类传感器的应用剖析 了解了传感器的基础，我们便能更清晰地看到它们如何活跃在各个领域，成为不可或缺的“触角”。本章将聚焦于各种典型传感器的实际应用，通过具体的案例，展示它们如何为我们提供关于世界的宝贵信息： 温度传感器：从家用的温控器到工业炉的精准控温，热电偶、热敏电阻（NTC/PTC）、半导体温度传感器等如何保障生产和生活的温度平衡。 压力传感器：无论是汽车轮胎的气压监测，还是航空航天领域的精确测量，压阻式、电容式、压电式压力传感器如何将无形的压力转化为可靠的数据。 位移与力传感器：光栅尺、编码器、LVDT（线性可变差动变压器）在精密机械和机器人中的应用，应变片、测力传感器在工业称重、材料测试中的重要性。 气体传感器：环境监测中的CO2、PM2.5传感器，工业安全中的可燃气体、有毒气体传感器，如何守护我们的呼吸和安全。 图像传感器：数码相机、手机摄像头背后的CMOS和CCD技术，如何捕捉我们看到的世界。 生物传感器：在医疗诊断、食品安全领域，葡萄糖传感器、DNA传感器等如何为健康保驾护航。 我们将不仅仅列举应用，更会探讨传感器在不同应用场景下的选择原则，以及集成与封装技术如何影响传感器的性能和可靠性。 第三章：信号的解读——检测技术与信号处理 传感器将物理世界的信号转化为电信号，但这仅仅是第一步。原始的电信号往往包含噪声，并且需要经过适当的处理才能被有效地利用。本章将深入探讨检测技术的核心——如何将微弱的传感器信号放大、滤波，并转化为数字信息。 我们将重点关注： 信号的放大技术：差分放大器、仪表放大器等在处理微弱信号时的关键作用。 信号的滤波技术：低通、高通、带通滤波器如何去除噪声，提取有效信息。 模数转换（ADC）：将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，这是实现数字化处理的关键。我们将了解ADC的各种类型（如逐次逼近型、Σ-Δ型）及其性能特点。 数模转换（DAC）：将数字信号转化为模拟信号，在需要输出模拟控制信号的场合至关重要。 信号调理电路：对传感器输出信号进行必要的补偿、隔离、匹配等处理，以满足后续处理的要求。 此外，我们还会简要触及噪声的来源与抑制，以及干扰的防护措施，这些都是保证检测系统稳定可靠运行的重要环节。 第四章：智能的驱动——传感器网络与数据融合 当一个或多个传感器孤立地工作时，它们只能提供局部的信息。而当它们协同工作，形成一个传感器网络时，便能构建出更宏观、更全面的感知体系。本章将揭示传感器网络的力量，以及如何通过数据融合技术，将来自不同传感器、不同类型的信息进行整合，提取更丰富、更准确的决策依据。 我们将探讨： 传感器网络的架构与通信协议：有线与无线传感器网络，Zigbee、LoRa等通信技术在物联网中的应用。 分布式与集中式数据融合：不同层级的融合策略及其优缺点。 数据融合的常用算法：如卡尔曼滤波、贝叶斯估计、证据理论等，如何在不确定性中获得更可靠的认知。 在物联网（IoT）和智慧城市中的应用：传感器网络如何支撑智能家居、智慧交通、环境监测等前沿领域的发展。 第五章：未来的脉动——传感器技术的发展趋势与挑战 科技永无止境，传感器技术也在不断地演进。本章将展望传感器技术未来的发展方向，以及当前面临的主要挑战： 微型化与集成化：MEMS（微机电系统）技术如何推动传感器尺寸的不断缩小，以及多功能传感器芯片的集成。 智能化与自适应性：传感器本身具备的信号处理和初步判断能力，以及能够根据环境变化自主调整工作模式。 无线化与低功耗：满足物联网大规模部署对无线通信和长续航的需求。 新型传感材料与原理：纳米材料、生物材料在传感器领域的探索，以及对未知物理现象的感知。 数据安全与隐私保护：在海量数据采集和传输过程中，如何保障信息安全。 成本与可靠性：如何在保证性能的同时，降低制造成本，并提升传感器在极端环境下的可靠性。 我们将通过对这些趋势的深入分析，帮助读者理解传感器技术是如何驱动着人工智能、大数据、5G等新兴技术的发展，并最终塑造我们未来的生活方式。 本书希望成为您探索传感器与检测技术世界的指南，带您领略科技进步的魅力，理解精密测量背后蕴含的深刻原理，并激发您对未来智能感知世界的无限遐想。无论是初学者还是有一定基础的读者，都能从中获得启发，为理解和应用这项关键技术打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度绝对不是“入门级”可以概括的。我原本以为自己对这个领域有一定的了解，但随着阅读的深入，才发现自己知识结构的许多空白之处。作者在阐述例如信号处理和噪声抑制等关键环节时，引入了许多近几年的研究成果和行业前沿的解决方案。这些内容在其他一些比较老的参考书里是绝对找不到的。我特别欣赏它在理论深度和工程实践之间找到的那个微妙的平衡点。它没有止步于描述“是什么”，而是深入探讨了“为什么会这样”以及“如何做得更好”。比如，当涉及到特定材料的非线性响应时，书中不仅给出了补偿算法，还详细分析了不同补偿模型在不同温度和湿度条件下的鲁棒性差异。这对于从事高精度测量系统设计的工程师来说，无疑是一本案头必备的“操作指南”，它提供的不仅仅是知识，更是解决实际问题的思路和方法论。

评分☆☆☆☆☆

这本书拿到手，我真是眼前一亮。封面设计简洁大气，一看就是正规出版物，印刷质量也没得说，纸张摸起来很有质感，油墨浓淡适中，长时间阅读眼睛也不会觉得累。我之前买过一些盗版书，那种纸张薄得跟报纸似的，印刷模糊不清，看到一半就想扔。这本可真是让人放心，每一页的排版都非常讲究，章节划分清晰，索引做得也很到位，找起资料来特省劲。而且，作为一个经常需要查阅专业书籍的人来说，这种细致入微的装帧处理，绝对是加分项。翻开书本的那一刻，就能感受到作者对知识的尊重，以及出版社对读者的负责任态度。这种对细节的把控，往往预示着内容本身也值得信赖。随便翻了几页，那些复杂的图表和公式都能清晰地呈现出来，这对于理解深奥的技术概念来说，简直是太重要了。可以说，光是这本书的物理形态，就已经值回票价了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在行业摸爬滚打多年的技术人员，我通常对那些宣称“全面涵盖”的教材持保留态度，因为它们往往在广度上牺牲了深度。然而，这本教材却成功地做到了令人印象深刻的兼顾。它的覆盖面极广，从最基础的温度、压力、位移测量，到光电、声学、甚至是一些新兴的生物传感器原理，都有涉及。但更让我惊喜的是，在每一个小分支里，作者都精选了最核心、最具有代表性的技术进行深入挖掘。例如，在介绍工业级的超声波传感器时，书中不仅详细描绘了换能器的结构和阻抗匹配原理，还配有大量的实测曲线和校准流程图。这种详实到近乎“手把手”的讲解，让原本感觉遥不可及的复杂技术，变得清晰可操作起来。它让我有机会将自己过去工作中遇到的那些“模糊”的问题，放在一个更系统的理论框架下重新审视，并且找到了改进的方向。这本书简直就是一本集大成者，能让不同经验水平的人都能从中获益良多。

评分☆☆☆☆☆

初读这本厚厚的著作，我立刻被它那种严谨又不失生动的叙事风格所吸引。作者在构建技术体系时，似乎并不急于抛出那些高深的理论，而是采取了一种循序渐进的引导方式。他们懂得如何将抽象的物理原理，巧妙地转化为工程师们日常工作中最常见、最直观的应用场景。比如，在讲解某种特定传感器的漂移问题时，作者没有直接堆砌复杂的数学模型，而是先用一个生动的案例——某个自动化生产线上反复出现的测量误差——来引导读者思考问题的根源，然后才深入到材料科学和电子回路的层面进行剖析。这种“问题先行、理论殿后”的教学思路，极大地降低了初学者的学习门槛。更难能可贵的是，书中对于不同技术路线的优缺点比较分析得非常透彻，不像有些教科书那样只偏爱某一种技术，而是持有一种开放和批判性的态度。读完一个章节，我感觉自己不仅仅是学会了一个知识点，更是对整个技术领域有了更宏观的理解和判断力。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到价值非凡的一点，是它那种跨学科的融合能力。传感器技术本身就是一个典型的交叉学科领域，它需要扎实的物理基础、精妙的电子设计和高效的软件算法支撑。这本书最成功的地方就在于，它没有将这些学科割裂开来。作者在讨论传感器前端电路设计时，会自然而然地引入关于电磁兼容性（EMC）的考量，并且在讲解数据采集部分时，会无缝衔接到嵌入式系统的实时处理需求。这种整合性的视角，避免了将读者塑造成只会钻研某一单项技术的“螺丝钉”。它培养的是一种系统性的工程思维。比如，关于传感器的长期稳定性分析，书中不仅仅给出了理论预测模型，还结合了实际的长期环境测试数据，分析了封装材料老化对测量精度的影响。这种将理论、硬件、环境因素联系起来的全面分析，极大地提升了我们对测量系统可靠性的整体把握能力，无疑是当前这个高度集成化时代的必备读物。