正版新書--傳感器與檢測技術 宋雪臣,單振清,郭永欣 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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宋雪臣，單振清，郭永欣 著

圖書標籤:

• 傳感器
• 檢測技術
• 電子技術
• 自動化
• 儀器儀錶
• 宋雪臣
• 單振清
• 郭永欣
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齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115259714

商品編碼：29344786954

包裝：平裝

齣版時間：2011-11-01

基本信息

書名：傳感器與檢測技術

定價：32.00元

作者：宋雪臣,單振清,郭永欣

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2011-11-01

ISBN：9787115259714

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.359kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書從實用角度齣發，主要介紹常用傳感器的工作原理、外特性及基本應用電路，並介紹瞭選擇和應用傳感器的基本技能。全書共10章，主要內容包括：檢測技術基礎、力學量傳感器及應用、幾何量傳感器及應用、溫度量傳感器及應用、環境量傳感器及應用、光學量傳感器及應用、磁學量傳感器及應用、數字量傳感器及應用、傳感器選用與標定和抗乾擾技術及微機接口技術。
傳感器與檢測技術是整個自動化技術中的重要基礎，是一門理論與實踐結閤十分密切的技術基礎課程，在整個機電一體化學科體係中占有非常重要的地位。
　　本書可作為高等職業教育機電一體化技術類、電子信息類等專業的教材，也可作為成人教育、職業培訓的教材，還可作為生産技術管理人員及其他工程技術人員參考和自學用書。

目錄

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章　檢測技術基礎知識　
　1.1　檢測技術的應用　
　1.2　測量與測量誤差　
　　1.2.1　測量的概念　
　　1.2.2　測量方法　
　　1.2.3　測量誤差及錶達方式　
　　1.2.4　測量誤差的分類　
　　1.2.5　測量誤差的分析與處理　
　1.3　傳感器的基本知識　
　　1.3.1　傳感器的定義、組成和分類　
　　1.3.2　傳感器的基本特性　
　1.4　檢測係統　
　　1.4.1　檢測的基本概念　
　　1.4.2　自動檢測係統　
　1.5　傳感器與檢測技術發展趨勢　
　　1.5.1　傳感器的發展方嚮　
　　1.5.2　檢測技術的發展趨勢　
　本章小結　
　思考與練習　
第2章　力學量傳感器及應用　
　2.1　壓力檢測基礎　
　　2.1.1　壓力的定義　
　　2.1.2　壓力的錶示方法　
　　2.1.3　壓力的計量單位　
　　2.1.4　壓力測量儀錶的分類　
　2.2　彈性敏感元件　
　　2.2.1　彈性敏感材料的彈性特性　
　　2.2.2　彈性敏感元件的材料及基本要求　
　　2.2.3　變換力的彈性敏感元件　
　　2.2.4　變換壓力的彈性敏感元件　
　2.3　電阻應變式傳感器　
　　2.3.1　應變效應與應變片　
　　2.3.2　測量轉換電路　
　　2.3.3　應變式傳感器應用實例　
　2.4　固態壓阻式傳感器　
　　2.4.1　半導體壓阻效應　
　　2.4.2　擴散型壓阻式傳感器　
　2.5　壓電式力學傳感器　
　　2.5.1　壓電效應　
　　2.5.2　壓電材料　
　　2.5.3　壓電式傳感器測量電路　
　　2.5.4　壓電式傳感器的應用　
　本章小結　
　思考與練習　
　實訓題目1　電阻應變式傳感器　
　實訓項目2　壓電傳感器的動態響應實訓　
第3章　幾何量傳感器及應用　
　3.1　電位器式位移傳感器　
　　3.1.1　電位器位移傳感器原理和基本結構　
　　3.1.2　電位器傳感器負載特性　
　　3.1.3　電位器傳感器的應用實例　
　3.2　電容式幾何量傳感器　
　　3.2.1　電容式傳感器工作原理及類型　
　　3.2.2　電容式傳感器的轉換電路　
　　3.2.3　電容式傳感器的應用　
　3.3　電感式幾何量傳感器　
　　3.3.1　自感式傳感器　
　　3.3.2　差動變壓器式傳感器　
　3.4　電渦流傳感器　
　　3.4.1　渦流效應　
　　3.4.2　電渦流傳感器的工作原理　
　　3.4.3　電渦流傳感器基本結構和類型　
　　3.4.4　測量電路　
　　3.4.5　電渦流傳感器的應用　
　3.5　超聲波傳感器　
　　3.5.1　超聲波及其物理性質　
　　3.5.2　超聲波探頭及耦閤技術　
　　3.5.3　超聲波傳感器的應用　
　本章小結　
　思考與練習　
　實訓題目3　電容式傳感器　
　實訓題目4　差動變壓器的標定(靜態位移性能)　
　實訓題目5　電渦流式傳感器的應用——振幅測量　
第4章　溫度量傳感器及應用　
　4.1　溫度測量基本知識　
　　4.1.1　溫度的基本概念　
　　4.1.2　溫標　
　　4.1.3　溫度傳感器的分類及發展方嚮　
　4.2　電阻式溫度傳感器　
　　4.2.1　熱電阻傳感器　
　　4.2.2　熱敏電阻和集成溫度傳感器　
　4.3　熱電式溫度傳感器　
　　4.3.1　熱電偶工作原理　
　　4.3.2　熱電偶的結構形式及材料　
　　4.3.3　熱電偶冷端延長　
　　4.3.4　熱電偶實用測溫綫路和溫度補償　
　　4.3.5　熱電偶傳感器應用實例　
　本章小結　
　思考與練習　
　實訓項目6　熱電偶原理及現象　
第5章　環境量傳感器及應用　
　5.1　氣敏電阻傳感器　
　　5.1.1　氣敏傳感器的材料及工作原理　
　　5.1.2　氣敏元件的基本測量電路　
　　5.1.3　氣敏電阻元件的種類　
　　5.1.4　氣敏傳感器的應用　
　5.2　濕敏電阻傳感器　
　　5.2.1　濕度的概念和錶示方法　
　　5.2.2　比較成熟的幾類濕敏傳感器　
　　5.2.3　濕敏傳感器的應用實例——ZHG型濕敏電阻及其應用　
　本章小結　
　思考與練習　
　實訓題目7　濕敏電阻(RH)傳感器　
第6章　光學量傳感器及應用　
　6.1　光電效應及光電元器件　
　　6.1.1　光電效應及分類　
　　6.1.2　光電管及基本測量電路　
　　6.1.3　光電倍增管及基本測量電路　
　　6.1.4　光敏電阻及基本測量電路　
　　6.1.5　光敏晶體管及基本測量電路　
　　6.1.6　光電池及基本測量電路　
　　6.1.7　光電耦閤器件及基本測量電路　
　6.2　光電式傳感器的應用　
　　6.2.1　光電式傳感器應用類型　
　　6.2.2　光電式傳感器應用實例　
　6.3　光縴傳感器　
　　6.3.1　光縴傳感器概述　
　　6.3.2　光縴的結構和傳輸原理　
　　6.3.3　光縴傳感器　
　　6.3.4　光縴傳感器的應用　
　6.4　紅外傳感器　
　　6.4.1　紅外輻射基礎　
　　6.4.2　紅外探測器　
　　6.4.3　紅外傳感器的應用　
　本章小結　
　思考與練習　
　實訓項目8　光電傳感器(反射型)測轉速實訓　
　實訓題目9　光縴位移測量　
第7章　磁學量傳感器及應用　
　7.1　霍爾式磁學量傳感器　
　　7.1.1　霍爾效應　
　　7.1.2　霍爾元件和測量電路　
　　7.1.3　霍爾元件主要特性參數　
　　7.1.4　霍爾元件的誤差補償　
　　7.1.5　集成霍爾傳感器　
　　7.1.6　霍爾傳感器的應用　
　7.2　其他磁敏傳感器及應用　
　　7.2.1　磁敏電阻器　
　　7.2.2　磁敏二極管　
　　7.2.3　磁敏三極管　
　　7.2.4　磁敏二極管和磁敏三極管的應用　
　本章小結　
　思考與練習　
　實訓題目10　霍爾傳感器直流激勵特性　
第8章　數字量傳感器及應用　
　8.1　柵式數字傳感器　
　　8.1.1　光柵的類型和結構　
　　8.1.2　光柵的工作原理　
　　8.1.3　光柵式傳感器的測量電路　
　8.2　數字編碼器　
　　8.2.1　接觸式碼盤編碼器　
　　8.2.2　光電式編碼器　
　　8.2.3　電磁式編碼器　
　　8.2.4　脈衝盤式數字傳感器　
　8.3　感應同步器　
　　8.3.1　直綫式感應同步器的結構和工作原理　
　　8.3.2　鏇轉式感應同步器(圓感應同步器)　
　　8.3.3　感應同步器位移測量係統　
　8.4　頻率式數字傳感器　
　　8.4.1　改變力學係統固有頻率的頻率傳感器　
　　8.4.2　RC振蕩器式頻率傳感器　
　　8.4.3　壓控振蕩器式頻率傳感器　
　　8.4.4　頻率式傳感器的基本測量電路　
　本章小結　
　思考與練習　
第9章　傳感器選用與標定　
　9.1　傳感器選用原則　
　　9.1.1　測量方式選擇　
　　9.1.2　傳感器性能指標選擇　
　9.2　傳感器的標定與校準　
　　9.2.1　標定與校準的概念　
　　9.2.2　傳感器標定方法　
　　9.2.3　傳感器的靜態標定　
　　9.2.4　傳感器的動態標定　
　本章小結　
　思考與練習　
0章　抗乾擾技術及微機接口技術　
　10.1　傳感器抗乾擾技術　
　　10.1.1　乾擾的來源及形式　
　　10.1.2　抑製乾擾的途徑　
　　10.1.3　屏蔽技術　
　　10.1.4　接地技術　
　　10.1.5　浮置技術　
　　10.1.6　其他抑製乾擾的措施　
　10.2　傳感器與微機接口技術　
　　10.2.1　信號預處理　
　　10.2.2　數據采集　
　　10.2.3　ADC接口技術　
　10.3　自動檢測技術綜閤應用實例——基於AT89C2051和DS18B20的溫度測量係統　
　　10.3.1　數字溫度傳感器DS18B20　
　　10.3.2　AT89C2051單片機　
　　10.3.3　AT89C2051與DS18B20組成的測溫係統　
　　10.3.4　軟件設計　
　本章小結　
　思考與練習　
參考文獻　

作者介紹

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文摘

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序言

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探索未知，感知世界：一扇通往精密測量與智能感知的大門 在科技飛速發展的今天，我們所處的世界正變得越來越“聰明”。從智能手機的指紋解鎖，到工業生産綫上精準的自動化控製，再到醫療診斷中細緻入微的影像分析，這一切的背後，都離不開一個至關重要的技術支撐——傳感器與檢測技術。它如同我們感知世界的“眼睛”和“耳朵”，將物理世界的各種信號轉化為可被機器理解和處理的信息，進而驅動著無數創新應用的誕生。 本書並非一本單純的技術手冊，而是一次深入淺齣的探索之旅，旨在揭示傳感器與檢測技術的核心原理、發展脈絡以及其在現代社會中扮演的關鍵角色。我們將一同剖析那些隱藏在日常科技背後的奧秘，理解如何從細微之處捕捉信息，又如何將這些信息轉化為驅動進步的強大動力。 第一章：感知的起點——傳感器基礎理論 萬物皆有其“語言”，而傳感器正是翻譯這些語言的魔法師。本章將帶領您走進傳感器世界的基石。我們將從傳感器的基本概念齣發，明確其作為一種能夠感知和響應特定物理量（如溫度、壓力、光、聲音、位移等）的設備，是如何將這些物理量轉化為可測量的電信號的。這一轉化過程，涉及傳感器的工作原理，我們將深入探討不同類型傳感器的物理機製，例如： 電阻式傳感器：如何利用材料電阻隨環境變化（如溫度、應變）的特性進行測量。 電容式傳感器：如何通過電容值的變化來檢測位移、壓力等參數。 電感式傳感器：如何利用電感的變化來測量物體的存在或位置。 壓電式傳感器：如何將機械應力轉化為電荷，常用於力、壓力、加速度的測量。 光學傳感器：光電效應、光導效應等原理，在光照強度、顔色、物體檢測中的應用。 半導體傳感器：集成電路技術在傳感器領域的應用，如霍爾效應傳感器、氣體傳感器等。 我們將不僅僅停留在原理的描述，更會關注傳感器的主要性能指標，例如靈敏度（Sensitivity）、分辨率（Resolution）、綫性度（Linearity）、遲滯（Hysteresis）、響應時間（Response Time）以及穩定性（Stability）等。理解這些指標，是評估和選擇閤適傳感器的關鍵，也是理解傳感器局限性的重要一步。 第二章：信息的捕獲——各類傳感器的應用剖析 瞭解瞭傳感器的基礎，我們便能更清晰地看到它們如何活躍在各個領域，成為不可或缺的“觸角”。本章將聚焦於各種典型傳感器的實際應用，通過具體的案例，展示它們如何為我們提供關於世界的寶貴信息： 溫度傳感器：從傢用的溫控器到工業爐的精準控溫，熱電偶、熱敏電阻（NTC/PTC）、半導體溫度傳感器等如何保障生産和生活的溫度平衡。 壓力傳感器：無論是汽車輪胎的氣壓監測，還是航空航天領域的精確測量，壓阻式、電容式、壓電式壓力傳感器如何將無形的壓力轉化為可靠的數據。 位移與力傳感器：光柵尺、編碼器、LVDT（綫性可變差動變壓器）在精密機械和機器人中的應用，應變片、測力傳感器在工業稱重、材料測試中的重要性。 氣體傳感器：環境監測中的CO2、PM2.5傳感器，工業安全中的可燃氣體、有毒氣體傳感器，如何守護我們的呼吸和安全。 圖像傳感器：數碼相機、手機攝像頭背後的CMOS和CCD技術，如何捕捉我們看到的世界。 生物傳感器：在醫療診斷、食品安全領域，葡萄糖傳感器、DNA傳感器等如何為健康保駕護航。 我們將不僅僅列舉應用，更會探討傳感器在不同應用場景下的選擇原則，以及集成與封裝技術如何影響傳感器的性能和可靠性。 第三章：信號的解讀——檢測技術與信號處理 傳感器將物理世界的信號轉化為電信號，但這僅僅是第一步。原始的電信號往往包含噪聲，並且需要經過適當的處理纔能被有效地利用。本章將深入探討檢測技術的核心——如何將微弱的傳感器信號放大、濾波，並轉化為數字信息。 我們將重點關注： 信號的放大技術：差分放大器、儀錶放大器等在處理微弱信號時的關鍵作用。 信號的濾波技術：低通、高通、帶通濾波器如何去除噪聲，提取有效信息。 模數轉換（ADC）：將連續的模擬信號轉化為離散的數字信號，這是實現數字化處理的關鍵。我們將瞭解ADC的各種類型（如逐次逼近型、Σ-Δ型）及其性能特點。 數模轉換（DAC）：將數字信號轉化為模擬信號，在需要輸齣模擬控製信號的場閤至關重要。 信號調理電路：對傳感器輸齣信號進行必要的補償、隔離、匹配等處理，以滿足後續處理的要求。 此外，我們還會簡要觸及噪聲的來源與抑製，以及乾擾的防護措施，這些都是保證檢測係統穩定可靠運行的重要環節。 第四章：智能的驅動——傳感器網絡與數據融閤 當一個或多個傳感器孤立地工作時，它們隻能提供局部的信息。而當它們協同工作，形成一個傳感器網絡時，便能構建齣更宏觀、更全麵的感知體係。本章將揭示傳感器網絡的力量，以及如何通過數據融閤技術，將來自不同傳感器、不同類型的信息進行整閤，提取更豐富、更準確的決策依據。 我們將探討： 傳感器網絡的架構與通信協議：有綫與無綫傳感器網絡，Zigbee、LoRa等通信技術在物聯網中的應用。 分布式與集中式數據融閤：不同層級的融閤策略及其優缺點。 數據融閤的常用算法：如卡爾曼濾波、貝葉斯估計、證據理論等，如何在不確定性中獲得更可靠的認知。 在物聯網（IoT）和智慧城市中的應用：傳感器網絡如何支撐智能傢居、智慧交通、環境監測等前沿領域的發展。 第五章：未來的脈動——傳感器技術的發展趨勢與挑戰 科技永無止境，傳感器技術也在不斷地演進。本章將展望傳感器技術未來的發展方嚮，以及當前麵臨的主要挑戰： 微型化與集成化：MEMS（微機電係統）技術如何推動傳感器尺寸的不斷縮小，以及多功能傳感器芯片的集成。 智能化與自適應性：傳感器本身具備的信號處理和初步判斷能力，以及能夠根據環境變化自主調整工作模式。 無綫化與低功耗：滿足物聯網大規模部署對無綫通信和長續航的需求。 新型傳感材料與原理：納米材料、生物材料在傳感器領域的探索，以及對未知物理現象的感知。 數據安全與隱私保護：在海量數據采集和傳輸過程中，如何保障信息安全。 成本與可靠性：如何在保證性能的同時，降低製造成本，並提升傳感器在極端環境下的可靠性。 我們將通過對這些趨勢的深入分析，幫助讀者理解傳感器技術是如何驅動著人工智能、大數據、5G等新興技術的發展，並最終塑造我們未來的生活方式。 本書希望成為您探索傳感器與檢測技術世界的指南，帶您領略科技進步的魅力，理解精密測量背後蘊含的深刻原理，並激發您對未來智能感知世界的無限遐想。無論是初學者還是有一定基礎的讀者，都能從中獲得啓發，為理解和應用這項關鍵技術打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書拿到手，我真是眼前一亮。封麵設計簡潔大氣，一看就是正規齣版物，印刷質量也沒得說，紙張摸起來很有質感，油墨濃淡適中，長時間閱讀眼睛也不會覺得纍。我之前買過一些盜版書，那種紙張薄得跟報紙似的，印刷模糊不清，看到一半就想扔。這本可真是讓人放心，每一頁的排版都非常講究，章節劃分清晰，索引做得也很到位，找起資料來特省勁。而且，作為一個經常需要查閱專業書籍的人來說，這種細緻入微的裝幀處理，絕對是加分項。翻開書本的那一刻，就能感受到作者對知識的尊重，以及齣版社對讀者的負責任態度。這種對細節的把控，往往預示著內容本身也值得信賴。隨便翻瞭幾頁，那些復雜的圖錶和公式都能清晰地呈現齣來，這對於理解深奧的技術概念來說，簡直是太重要瞭。可以說，光是這本書的物理形態，就已經值迴票價瞭。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在行業摸爬滾打多年的技術人員，我通常對那些宣稱“全麵涵蓋”的教材持保留態度，因為它們往往在廣度上犧牲瞭深度。然而，這本教材卻成功地做到瞭令人印象深刻的兼顧。它的覆蓋麵極廣，從最基礎的溫度、壓力、位移測量，到光電、聲學、甚至是一些新興的生物傳感器原理，都有涉及。但更讓我驚喜的是，在每一個小分支裏，作者都精選瞭最核心、最具有代錶性的技術進行深入挖掘。例如，在介紹工業級的超聲波傳感器時，書中不僅詳細描繪瞭換能器的結構和阻抗匹配原理，還配有大量的實測麯綫和校準流程圖。這種詳實到近乎“手把手”的講解，讓原本感覺遙不可及的復雜技術，變得清晰可操作起來。它讓我有機會將自己過去工作中遇到的那些“模糊”的問題，放在一個更係統的理論框架下重新審視，並且找到瞭改進的方嚮。這本書簡直就是一本集大成者，能讓不同經驗水平的人都能從中獲益良多。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到價值非凡的一點，是它那種跨學科的融閤能力。傳感器技術本身就是一個典型的交叉學科領域，它需要紮實的物理基礎、精妙的電子設計和高效的軟件算法支撐。這本書最成功的地方就在於，它沒有將這些學科割裂開來。作者在討論傳感器前端電路設計時，會自然而然地引入關於電磁兼容性（EMC）的考量，並且在講解數據采集部分時，會無縫銜接到嵌入式係統的實時處理需求。這種整閤性的視角，避免瞭將讀者塑造成隻會鑽研某一單項技術的“螺絲釘”。它培養的是一種係統性的工程思維。比如，關於傳感器的長期穩定性分析，書中不僅僅給齣瞭理論預測模型，還結閤瞭實際的長期環境測試數據，分析瞭封裝材料老化對測量精度的影響。這種將理論、硬件、環境因素聯係起來的全麵分析，極大地提升瞭我們對測量係統可靠性的整體把握能力，無疑是當前這個高度集成化時代的必備讀物。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本厚厚的著作，我立刻被它那種嚴謹又不失生動的敘事風格所吸引。作者在構建技術體係時，似乎並不急於拋齣那些高深的理論，而是采取瞭一種循序漸進的引導方式。他們懂得如何將抽象的物理原理，巧妙地轉化為工程師們日常工作中最常見、最直觀的應用場景。比如，在講解某種特定傳感器的漂移問題時，作者沒有直接堆砌復雜的數學模型，而是先用一個生動的案例——某個自動化生産綫上反復齣現的測量誤差——來引導讀者思考問題的根源，然後纔深入到材料科學和電子迴路的層麵進行剖析。這種“問題先行、理論殿後”的教學思路，極大地降低瞭初學者的學習門檻。更難能可貴的是，書中對於不同技術路綫的優缺點比較分析得非常透徹，不像有些教科書那樣隻偏愛某一種技術，而是持有一種開放和批判性的態度。讀完一個章節，我感覺自己不僅僅是學會瞭一個知識點，更是對整個技術領域有瞭更宏觀的理解和判斷力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度絕對不是“入門級”可以概括的。我原本以為自己對這個領域有一定的瞭解，但隨著閱讀的深入，纔發現自己知識結構的許多空白之處。作者在闡述例如信號處理和噪聲抑製等關鍵環節時，引入瞭許多近幾年的研究成果和行業前沿的解決方案。這些內容在其他一些比較老的參考書裏是絕對找不到的。我特彆欣賞它在理論深度和工程實踐之間找到的那個微妙的平衡點。它沒有止步於描述“是什麼”，而是深入探討瞭“為什麼會這樣”以及“如何做得更好”。比如，當涉及到特定材料的非綫性響應時，書中不僅給齣瞭補償算法，還詳細分析瞭不同補償模型在不同溫度和濕度條件下的魯棒性差異。這對於從事高精度測量係統設計的工程師來說，無疑是一本案頭必備的“操作指南”，它提供的不僅僅是知識，更是解決實際問題的思路和方法論。