传感器原理及应用 曹光跃 9787122079206 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹光跃 著

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122079206

商品编码：29388210542

包装：平装

出版时间：2010-05-01

基本信息

书名：传感器原理及应用

定价：25.00元

作者：曹光跃

出版社：化学工业出版社

出版日期：2010-05-01

ISBN：9787122079206

字数：

页码：209

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

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内容提要

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《传感器原理及应用》是高职高专电子类专业规划教材系列之一。
本教材内容丰富，涵盖面广，语言精练。全书共分14章，主要内容包括传感器基础、传感器与测量技术、电容式传感器、电感传感器、力敏传感器、热敏传感器、气敏传感器、磁敏传感器、光敏传感器、湿敏传感器、电磁波传感器、位移和流量传感器、超声波传感器和其他类型传感器在工业中的应用。
《传感器原理及应用》可作为高职高专院校、成人高校、民办高校及本科院校举办的二级职业技术学院电子类、通信类及相关专业的教学用书，也可作为社会从业人士的业务参考书及培训用书。

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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《现代传感器技术概论》 内容提要： 本书旨在为读者构建一个全面而深入的传感器技术知识体系。全书共分为十章，紧密围绕传感器的工作原理、关键技术、发展趋势以及在各个领域的创新应用展开论述。从基础的传感器物理模型入手，逐步深入到不同类型传感器的具体实现，再到实际应用中的系统设计与优化，力求为读者提供一份详实、严谨且富有启发性的学习资料。 第一章 传感器基础理论 本章是理解整个传感器技术的基石。首先，我们将从传感器最本质的定义出发，阐述其在信息采集和转换过程中扮演的核心角色。接着，深入探讨传感器的基本组成部分，包括敏感元件、转换元件、调理电路以及信号输出部分，分析它们各自的功能和相互作用。在此基础上，我们将系统梳理传感器的主要性能指标，如灵敏度、分辨率、精度、线性度、迟滞、重复性、响应时间、工作温度范围、功耗等，并详细解释这些指标的物理意义、测试方法及其对传感器选型和应用的影响。本章还将引入传感器分类的标准，如按能量转换原理分类（电阻式、电容式、压电式、热电式、光电式等）、按被测量物理量分类（力、温度、压力、位移、光、声、磁、化学量等）以及按信号输出形式分类（模拟、数字）等，为后续章节的学习奠定坚实的基础。 第二章 阻抗式传感器的原理与应用 阻抗式传感器是应用最广泛的一类传感器，本章将重点聚焦于其核心原理。首先，我们将详细讲解电阻式传感器的基本工作原理，包括其敏感材料的导电性变化如何随被测量而改变，并介绍常见的敏感材料（如金属丝、半导体材料、碳基材料等）及其特性。随后，深入分析电容式传感器的原理，探讨介电常数、极板面积或距离变化如何引起电容变化，并介绍其在位移、液位、压力等测量中的应用。此外，本章还将触及电感式传感器，讲解磁场变化如何引起线圈电感的变化，以及其在角度、位移测量中的优势。最后，将结合具体的实例，展示这些阻抗式传感器在工业自动化、医疗器械、消费电子等领域的典型应用，并分析其设计和选型时需要考虑的因素。 第三章 压电式与热释电传感器的原理与应用 压电效应和热释电效应是两种重要的物理现象，在传感器领域有着不可替代的作用。本章将深入阐述压电式传感器的原理，解释其在受到机械应力时产生电荷或在电场作用下产生形变的双向性。我们将分析压电材料的微观结构和宏观电学特性，并重点介绍其在加速度传感器、力传感器、压力传感器、麦克风、超声波换能器等方面的广泛应用。紧接着，本章将介绍热释电传感器的原理，讲解当材料温度发生变化时产生极化电荷的现象，并重点阐述其在红外探测、人体感应、火焰探测等方面的应用，以及其结构特点和性能优势。通过具体案例分析，读者将能深刻理解这两种传感器的工作机制及其在特定场景下的独特价值。 第四章 光电式传感器的原理与应用 光电式传感器利用光与物质的相互作用来测量物理量，具有非接触、响应快等优点。本章将全面介绍各类光电式传感器的原理，包括光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。我们将详细解释光照强度如何影响这些元件的电学特性，并探讨其在光照度测量、物体检测、位置识别、编码器等方面的应用。此外，本章还将深入介绍光学传感技术，如反射式、透射式、漫反射式、对射式光电传感器，以及利用特定光学原理（如折射、衍射、干涉）实现的位移、距离、液位、颜色等测量技术。通过丰富的应用实例，读者将领略光电式传感器在工业生产、安防监控、通信以及日常生活中的重要作用。 第五章 半导体传感器的原理与应用 半导体材料以其独特的电学和光学特性，成为了现代传感器技术的核心。本章将重点探讨半导体传感器的原理与应用。我们将深入分析半导体材料的能带理论、载流子传输机制，并在此基础上讲解不同类型的半导体传感器，如基于PN结特性的霍尔传感器、光敏二极管、光敏三极管，以及基于材料电阻率随环境变化而改变的半导体应变片、气体传感器。特别是，我们将详细介绍MEMS（微机电系统）技术在半导体传感器制造中的作用，以及基于MEMS的加速度计、陀螺仪、压力传感器、微麦克风等集成化、小型化传感器的设计与制造工艺。最后，将结合最新的研究进展，展望半导体传感器在智能设备、物联网、生物医学等领域的广阔前景。 第六章 气体传感器与化学传感器的原理与应用 本章聚焦于用于探测气体和化学物质的传感器。我们将详细介绍各类气体传感器的基本原理，包括金属氧化物半导体（MOS）气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、红外气体传感器等。对于MOS传感器，我们将深入分析其表面吸附气体引起的电导率变化机理。对于电化学传感器，将讲解其通过电化学反应产生电流的原理。本书还将讨论这些传感器在环境监测、工业安全、空气质量检测、医疗诊断等领域的应用，并分析其选择时需要考虑的灵敏度、选择性、响应时间、稳定性以及抗干扰能力等关键因素。同时，本章也会触及pH传感器、离子选择性电极等化学传感器，为读者提供一个更广泛的化学传感技术视角。 第七章 图像传感器与生物传感器 本章将目光投向了更为先进的传感器技术。首先，我们将深入探讨图像传感器的原理，包括CCD（耦合电荷器件）和CMOS（金属氧化物半导体）图像传感器的结构、工作机制以及图像采集过程。我们将分析像素的感光、电荷收集、信号读出等关键环节，并介绍其在数码相机、手机、安防监控、医学成像等领域的应用。接着，本章将详细介绍生物传感器的概念、分类及工作原理。我们将讨论酶生物传感器、抗体生物传感器、核酸生物传感器等不同类型，并分析其传感机制，如电化学、光学、压电等。此外，还将介绍生物传感器在疾病诊断、食品安全、环境监测等领域的应用实例，并展望生物传感技术在精准医疗和个性化健康管理方面的巨大潜力。 第八章 传感器系统集成与数据处理 传感器的价值不仅体现在其本身，更在于其与其它部件的协同工作。本章将重点关注传感器系统的设计与优化。首先，我们将探讨传感器与微控制器（MCU）的接口技术，包括模拟信号的采样与量化（ADC）、数字信号的通信协议（如I2C、SPI、UART）等。其次，我们将深入分析传感器数据的预处理技术，如滤波（去除噪声）、校准（补偿系统误差）、线性化等，以提高数据的准确性和可靠性。在此基础上，本章还将介绍传感器网络的概念，以及数据融合技术在提升系统整体性能方面的作用。最后，将结合实际工程项目，演示如何根据应用需求，合理选择传感器，设计传感器节点，构建高效的传感器数据采集与处理系统。 第九章 现代传感器技术发展趋势 技术是不断进步的，传感器技术也不例外。本章将展望现代传感器技术的发展前沿。我们将探讨微型化、智能化、网络化、低功耗化是传感器发展的必然趋势。重点介绍MEMS/NEMS（纳米机电系统）技术如何推动传感器向更小的尺寸和更高的集成度发展。接着，我们将深入分析人工智能（AI）和机器学习（ML）在传感器信号处理和智能决策中的应用，例如自适应校准、故障诊断、模式识别等。此外，本章还将讨论柔性电子、可穿戴传感器、以及基于新型材料（如二维材料、量子点）的新型传感器技术的研发进展，并预测这些技术将如何深刻影响未来的科技创新和社会生活。 第十章 传感器在物联网与智能应用中的实践 物联网（IoT）的蓬勃发展为传感器技术提供了广阔的应用舞台。本章将以物联网和智能应用为核心，展示传感器的实际价值。我们将从智慧城市、智能家居、工业物联网（IIoT）、智慧农业、智能交通等多个角度，详细介绍传感器在这些领域的典型应用。例如，在智能家居中，温湿度传感器、人体感应传感器、光照传感器如何协同工作，实现舒适的环境控制和节能；在工业物联网中，振动传感器、温度传感器、压力传感器如何用于设备的健康监测和预测性维护。本书还将探讨如何利用传感器数据构建“数字孪生”，以及如何通过云平台和边缘计算实现传感器数据的分析和智能响应。通过这些实践案例，读者将能更深刻地理解传感器技术如何驱动着万物互联的智能时代。 总而言之，《现代传感器技术概论》力求通过系统性的讲解、理论与实践的结合，以及前沿技术的展望，帮助读者建立起扎实的传感器知识基础，并激发其在传感器技术创新与应用开发方面的灵感。

评分☆☆☆☆☆

这部书，初翻开来，给我的第一印象是它的厚重与严谨。封面设计简洁，但内页的排版却透着一股学术气息。我尤其欣赏作者在讲解复杂概念时所采用的类比和图示，这对于我们这些非科班出身，但对技术领域抱有浓厚兴趣的读者来说，简直是及时雨。比如，在解释信号采集的精度问题时，作者没有直接抛出高深的数学公式，而是通过一个日常生活中“测量房间大小”的例子，将量化误差和随机噪声的概念阐述得淋漓尽致。书中对不同类型传感器的特性对比分析也极其到位，我记得有一章专门讨论了光敏电阻和光电二极管在弱光环境下的响应速度差异，那一段的论述简直可以作为教科书级别的范本。作者似乎深知读者的认知曲线，总能在关键节点设置“自检”环节，让我们在深入下一层次前，能巩固已学知识。虽然内容偏硬核，但整体阅读体验却出奇地流畅，这绝非易事，需要作者对材料的驾驭能力达到炉火纯青的地步。我甚至觉得，这本书不仅是知识的载体，更像是一位耐心的导师，引导我一步步揭开现代电子世界神秘的面纱。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排结构，坦率地说，是相当“反潮流”的。它没有被当下流行的“短平快”阅读趋势所裹挟，反而坚持了一种自成一体的深度挖掘路径。我喜欢它那种近乎固执的求真精神，特别是对于一些老旧但依然可靠的传感技术，作者也没有因为技术更新而轻易放弃，反而深入挖掘了它们在特定工况下的不可替代性。比如，关于应力传感器的标定方法，书中详细对比了四种不同温度补偿曲线的优劣，这种细致程度让我感到非常安心。很多新出版的书籍往往只关注最新最炫的MEMS技术，而忽略了基础的物理原理对所有技术的基础支撑作用。这本书则恰恰相反，它用相当大的篇幅回顾了电磁感应、压电效应等基本物理现象在现代传感器中的具体实现，这种追本溯源的做法，让我的理解更加扎实，不再是停留在“调用API”的层面，而是能够理解背后的能量转换过程。这种对基础科学的尊重，是这本书最宝贵的财富之一，也是它区别于市面上大部分“速成手册”的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验就像是在进行一次结构化的知识建构之旅，每完成一章，我都能清晰地看到自己的知识体系向上搭建了一层新的楼板。让我印象深刻的是它对于“误差分析与不确定度评估”的重视程度。在很多教材中，这部分内容往往是最后几页的附录，一带而过。然而，在这本书中，它被提升到了一个核心地位，作者不仅给出了标准的不确定度传播公式，更关键的是，他深入探讨了在实际生产环境中，如何识别和量化系统性误差与随机性误差的来源。书中引用的那些来自真实实验室数据的图表，那些充满噪点的原始信号与经过精心处理后的清晰曲线对比，直观地展示了良好设计的重要性。这迫使我开始以一种更加审慎的态度去对待所有测量数据——不仅仅是“读数是多少”，而是“这个读数的可靠性有多大”。对于任何需要依赖精确测量的工程领域而言，这种思维模式的转变，比单纯掌握某项技术指标要重要得多，它培养的是一种科学家的严谨态度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容广度与深度达到了一个惊人的平衡点，让人感觉作者既是理论家，又是身经百战的实践者。我特别欣赏作者在章节末尾提供的那些“开放性思考题”和“未来展望”部分。它们往往不是那种标准化的教科书习题，而是真正指向行业痛点和未来趋势的讨论点。例如，书中在讨论到柔性电子皮肤传感器时，不仅仅描述了材料的优越性，更进一步提出了在生物兼容性、长期稳定性和大规模集成制造之间存在的工艺瓶颈，这种对现实挑战的坦诚描述，极大地激发了我的研究兴趣和探索欲。它没有给人一种“我已经把所有答案都告诉你了”的傲慢感，反而像是在邀请读者加入到这场永无止境的科学探索中来。这种鼓励批判性思维和前瞻性视野的引导方式，使得这本书不仅仅是一本工具书，更像是一本点燃好奇心的引信，它让学习不再是被动的接受，而变成了主动的求证和创新。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我拿到这本书的时候，其实是抱着“囫囵吞枣”的心态准备应付一个项目需求的。但渐渐地，我发现自己陷进去了，这种“陷进去”不是被晦涩难懂的术语绊住，而是被它层层递进的逻辑链条所吸引。这本书的魅力在于它的系统性。它没有停留在对单个传感器的孤立介绍，而是花了大量的篇幅去构建一个完整的“感知-处理-决策”的系统框架。对我触动最大的是关于数据预处理的部分，作者详细论述了滤波器的选取标准，尤其是在实际工业应用场景下，如何平衡实时性和准确性之间的矛盾，这一点在其他同类书籍中常常是一笔带过。书中给出的那些经典滤波器（如卡尔曼滤波器在跟踪系统中的应用实例）的推导过程，虽然需要一定的数学功底，但作者在每一步推导后都紧接着给出了一个实际的工程案例解释其物理意义，这种理论与实践的无缝对接，极大地提升了知识的可迁移性。我感觉，读完这本书，我不再是零散地知道“什么是传感器”，而是理解了“如何用传感器去解决一个具体问题”的底层思维模式，这价值远超于仅仅记住几个参数定义。