傳感器原理及應用 曹光躍 9787122079206 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹光躍 著

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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122079206

商品編碼：29388210542

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

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：209

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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《傳感器原理及應用》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。
《傳感器原理及應用》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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作者介紹

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文摘

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序言

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《現代傳感器技術概論》 內容提要： 本書旨在為讀者構建一個全麵而深入的傳感器技術知識體係。全書共分為十章，緊密圍繞傳感器的工作原理、關鍵技術、發展趨勢以及在各個領域的創新應用展開論述。從基礎的傳感器物理模型入手，逐步深入到不同類型傳感器的具體實現，再到實際應用中的係統設計與優化，力求為讀者提供一份詳實、嚴謹且富有啓發性的學習資料。 第一章 傳感器基礎理論 本章是理解整個傳感器技術的基石。首先，我們將從傳感器最本質的定義齣發，闡述其在信息采集和轉換過程中扮演的核心角色。接著，深入探討傳感器的基本組成部分，包括敏感元件、轉換元件、調理電路以及信號輸齣部分，分析它們各自的功能和相互作用。在此基礎上，我們將係統梳理傳感器的主要性能指標，如靈敏度、分辨率、精度、綫性度、遲滯、重復性、響應時間、工作溫度範圍、功耗等，並詳細解釋這些指標的物理意義、測試方法及其對傳感器選型和應用的影響。本章還將引入傳感器分類的標準，如按能量轉換原理分類（電阻式、電容式、壓電式、熱電式、光電式等）、按被測量物理量分類（力、溫度、壓力、位移、光、聲、磁、化學量等）以及按信號輸齣形式分類（模擬、數字）等，為後續章節的學習奠定堅實的基礎。 第二章 阻抗式傳感器的原理與應用 阻抗式傳感器是應用最廣泛的一類傳感器，本章將重點聚焦於其核心原理。首先，我們將詳細講解電阻式傳感器的基本工作原理，包括其敏感材料的導電性變化如何隨被測量而改變，並介紹常見的敏感材料（如金屬絲、半導體材料、碳基材料等）及其特性。隨後，深入分析電容式傳感器的原理，探討介電常數、極闆麵積或距離變化如何引起電容變化，並介紹其在位移、液位、壓力等測量中的應用。此外，本章還將觸及電感式傳感器，講解磁場變化如何引起綫圈電感的變化，以及其在角度、位移測量中的優勢。最後，將結閤具體的實例，展示這些阻抗式傳感器在工業自動化、醫療器械、消費電子等領域的典型應用，並分析其設計和選型時需要考慮的因素。 第三章 壓電式與熱釋電傳感器的原理與應用 壓電效應和熱釋電效應是兩種重要的物理現象，在傳感器領域有著不可替代的作用。本章將深入闡述壓電式傳感器的原理，解釋其在受到機械應力時産生電荷或在電場作用下産生形變的雙嚮性。我們將分析壓電材料的微觀結構和宏觀電學特性，並重點介紹其在加速度傳感器、力傳感器、壓力傳感器、麥剋風、超聲波換能器等方麵的廣泛應用。緊接著，本章將介紹熱釋電傳感器的原理，講解當材料溫度發生變化時産生極化電荷的現象，並重點闡述其在紅外探測、人體感應、火焰探測等方麵的應用，以及其結構特點和性能優勢。通過具體案例分析，讀者將能深刻理解這兩種傳感器的工作機製及其在特定場景下的獨特價值。 第四章 光電式傳感器的原理與應用 光電式傳感器利用光與物質的相互作用來測量物理量，具有非接觸、響應快等優點。本章將全麵介紹各類光電式傳感器的原理，包括光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光電耦閤器等。我們將詳細解釋光照強度如何影響這些元件的電學特性，並探討其在光照度測量、物體檢測、位置識彆、編碼器等方麵的應用。此外，本章還將深入介紹光學傳感技術，如反射式、透射式、漫反射式、對射式光電傳感器，以及利用特定光學原理（如摺射、衍射、乾涉）實現的位移、距離、液位、顔色等測量技術。通過豐富的應用實例，讀者將領略光電式傳感器在工業生産、安防監控、通信以及日常生活中的重要作用。 第五章 半導體傳感器的原理與應用 半導體材料以其獨特的電學和光學特性，成為瞭現代傳感器技術的核心。本章將重點探討半導體傳感器的原理與應用。我們將深入分析半導體材料的能帶理論、載流子傳輸機製，並在此基礎上講解不同類型的半導體傳感器，如基於PN結特性的霍爾傳感器、光敏二極管、光敏三極管，以及基於材料電阻率隨環境變化而改變的半導體應變片、氣體傳感器。特彆是，我們將詳細介紹MEMS（微機電係統）技術在半導體傳感器製造中的作用，以及基於MEMS的加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、微麥剋風等集成化、小型化傳感器的設計與製造工藝。最後，將結閤最新的研究進展，展望半導體傳感器在智能設備、物聯網、生物醫學等領域的廣闊前景。 第六章 氣體傳感器與化學傳感器的原理與應用 本章聚焦於用於探測氣體和化學物質的傳感器。我們將詳細介紹各類氣體傳感器的基本原理，包括金屬氧化物半導體（MOS）氣體傳感器、電化學氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、紅外氣體傳感器等。對於MOS傳感器，我們將深入分析其錶麵吸附氣體引起的電導率變化機理。對於電化學傳感器，將講解其通過電化學反應産生電流的原理。本書還將討論這些傳感器在環境監測、工業安全、空氣質量檢測、醫療診斷等領域的應用，並分析其選擇時需要考慮的靈敏度、選擇性、響應時間、穩定性以及抗乾擾能力等關鍵因素。同時，本章也會觸及pH傳感器、離子選擇性電極等化學傳感器，為讀者提供一個更廣泛的化學傳感技術視角。 第七章 圖像傳感器與生物傳感器 本章將目光投嚮瞭更為先進的傳感器技術。首先，我們將深入探討圖像傳感器的原理，包括CCD（耦閤電荷器件）和CMOS（金屬氧化物半導體）圖像傳感器的結構、工作機製以及圖像采集過程。我們將分析像素的感光、電荷收集、信號讀齣等關鍵環節，並介紹其在數碼相機、手機、安防監控、醫學成像等領域的應用。接著，本章將詳細介紹生物傳感器的概念、分類及工作原理。我們將討論酶生物傳感器、抗體生物傳感器、核酸生物傳感器等不同類型，並分析其傳感機製，如電化學、光學、壓電等。此外，還將介紹生物傳感器在疾病診斷、食品安全、環境監測等領域的應用實例，並展望生物傳感技術在精準醫療和個性化健康管理方麵的巨大潛力。 第八章 傳感器係統集成與數據處理 傳感器的價值不僅體現在其本身，更在於其與其它部件的協同工作。本章將重點關注傳感器係統的設計與優化。首先，我們將探討傳感器與微控製器（MCU）的接口技術，包括模擬信號的采樣與量化（ADC）、數字信號的通信協議（如I2C、SPI、UART）等。其次，我們將深入分析傳感器數據的預處理技術，如濾波（去除噪聲）、校準（補償係統誤差）、綫性化等，以提高數據的準確性和可靠性。在此基礎上，本章還將介紹傳感器網絡的概念，以及數據融閤技術在提升係統整體性能方麵的作用。最後，將結閤實際工程項目，演示如何根據應用需求，閤理選擇傳感器，設計傳感器節點，構建高效的傳感器數據采集與處理係統。 第九章 現代傳感器技術發展趨勢 技術是不斷進步的，傳感器技術也不例外。本章將展望現代傳感器技術的發展前沿。我們將探討微型化、智能化、網絡化、低功耗化是傳感器發展的必然趨勢。重點介紹MEMS/NEMS（納米機電係統）技術如何推動傳感器嚮更小的尺寸和更高的集成度發展。接著，我們將深入分析人工智能（AI）和機器學習（ML）在傳感器信號處理和智能決策中的應用，例如自適應校準、故障診斷、模式識彆等。此外，本章還將討論柔性電子、可穿戴傳感器、以及基於新型材料（如二維材料、量子點）的新型傳感器技術的研發進展，並預測這些技術將如何深刻影響未來的科技創新和社會生活。 第十章 傳感器在物聯網與智能應用中的實踐 物聯網（IoT）的蓬勃發展為傳感器技術提供瞭廣闊的應用舞颱。本章將以物聯網和智能應用為核心，展示傳感器的實際價值。我們將從智慧城市、智能傢居、工業物聯網（IIoT）、智慧農業、智能交通等多個角度，詳細介紹傳感器在這些領域的典型應用。例如，在智能傢居中，溫濕度傳感器、人體感應傳感器、光照傳感器如何協同工作，實現舒適的環境控製和節能；在工業物聯網中，振動傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器如何用於設備的健康監測和預測性維護。本書還將探討如何利用傳感器數據構建“數字孿生”，以及如何通過雲平颱和邊緣計算實現傳感器數據的分析和智能響應。通過這些實踐案例，讀者將能更深刻地理解傳感器技術如何驅動著萬物互聯的智能時代。 總而言之，《現代傳感器技術概論》力求通過係統性的講解、理論與實踐的結閤，以及前沿技術的展望，幫助讀者建立起紮實的傳感器知識基礎，並激發其在傳感器技術創新與應用開發方麵的靈感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容廣度與深度達到瞭一個驚人的平衡點，讓人感覺作者既是理論傢，又是身經百戰的實踐者。我特彆欣賞作者在章節末尾提供的那些“開放性思考題”和“未來展望”部分。它們往往不是那種標準化的教科書習題，而是真正指嚮行業痛點和未來趨勢的討論點。例如，書中在討論到柔性電子皮膚傳感器時，不僅僅描述瞭材料的優越性，更進一步提齣瞭在生物兼容性、長期穩定性和大規模集成製造之間存在的工藝瓶頸，這種對現實挑戰的坦誠描述，極大地激發瞭我的研究興趣和探索欲。它沒有給人一種“我已經把所有答案都告訴你瞭”的傲慢感，反而像是在邀請讀者加入到這場永無止境的科學探索中來。這種鼓勵批判性思維和前瞻性視野的引導方式，使得這本書不僅僅是一本工具書，更像是一本點燃好奇心的引信，它讓學習不再是被動的接受，而變成瞭主動的求證和創新。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排結構，坦率地說，是相當“反潮流”的。它沒有被當下流行的“短平快”閱讀趨勢所裹挾，反而堅持瞭一種自成一體的深度挖掘路徑。我喜歡它那種近乎固執的求真精神，特彆是對於一些老舊但依然可靠的傳感技術，作者也沒有因為技術更新而輕易放棄，反而深入挖掘瞭它們在特定工況下的不可替代性。比如，關於應力傳感器的標定方法，書中詳細對比瞭四種不同溫度補償麯綫的優劣，這種細緻程度讓我感到非常安心。很多新齣版的書籍往往隻關注最新最炫的MEMS技術，而忽略瞭基礎的物理原理對所有技術的基礎支撐作用。這本書則恰恰相反，它用相當大的篇幅迴顧瞭電磁感應、壓電效應等基本物理現象在現代傳感器中的具體實現，這種追本溯源的做法，讓我的理解更加紮實，不再是停留在“調用API”的層麵，而是能夠理解背後的能量轉換過程。這種對基礎科學的尊重，是這本書最寶貴的財富之一，也是它區彆於市麵上大部分“速成手冊”的關鍵所在。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我拿到這本書的時候，其實是抱著“囫圇吞棗”的心態準備應付一個項目需求的。但漸漸地，我發現自己陷進去瞭，這種“陷進去”不是被晦澀難懂的術語絆住，而是被它層層遞進的邏輯鏈條所吸引。這本書的魅力在於它的係統性。它沒有停留在對單個傳感器的孤立介紹，而是花瞭大量的篇幅去構建一個完整的“感知-處理-決策”的係統框架。對我觸動最大的是關於數據預處理的部分，作者詳細論述瞭濾波器的選取標準，尤其是在實際工業應用場景下，如何平衡實時性和準確性之間的矛盾，這一點在其他同類書籍中常常是一筆帶過。書中給齣的那些經典濾波器（如卡爾曼濾波器在跟蹤係統中的應用實例）的推導過程，雖然需要一定的數學功底，但作者在每一步推導後都緊接著給齣瞭一個實際的工程案例解釋其物理意義，這種理論與實踐的無縫對接，極大地提升瞭知識的可遷移性。我感覺，讀完這本書，我不再是零散地知道“什麼是傳感器”，而是理解瞭“如何用傳感器去解決一個具體問題”的底層思維模式，這價值遠超於僅僅記住幾個參數定義。

評分☆☆☆☆☆

這部書，初翻開來，給我的第一印象是它的厚重與嚴謹。封麵設計簡潔，但內頁的排版卻透著一股學術氣息。我尤其欣賞作者在講解復雜概念時所采用的類比和圖示，這對於我們這些非科班齣身，但對技術領域抱有濃厚興趣的讀者來說，簡直是及時雨。比如，在解釋信號采集的精度問題時，作者沒有直接拋齣高深的數學公式，而是通過一個日常生活中“測量房間大小”的例子，將量化誤差和隨機噪聲的概念闡述得淋灕盡緻。書中對不同類型傳感器的特性對比分析也極其到位，我記得有一章專門討論瞭光敏電阻和光電二極管在弱光環境下的響應速度差異，那一段的論述簡直可以作為教科書級彆的範本。作者似乎深知讀者的認知麯綫，總能在關鍵節點設置“自檢”環節，讓我們在深入下一層次前，能鞏固已學知識。雖然內容偏硬核，但整體閱讀體驗卻齣奇地流暢，這絕非易事，需要作者對材料的駕馭能力達到爐火純青的地步。我甚至覺得，這本書不僅是知識的載體，更像是一位耐心的導師，引導我一步步揭開現代電子世界神秘的麵紗。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗就像是在進行一次結構化的知識建構之旅，每完成一章，我都能清晰地看到自己的知識體係嚮上搭建瞭一層新的樓闆。讓我印象深刻的是它對於“誤差分析與不確定度評估”的重視程度。在很多教材中，這部分內容往往是最後幾頁的附錄，一帶而過。然而，在這本書中，它被提升到瞭一個核心地位，作者不僅給齣瞭標準的不確定度傳播公式，更關鍵的是，他深入探討瞭在實際生産環境中，如何識彆和量化係統性誤差與隨機性誤差的來源。書中引用的那些來自真實實驗室數據的圖錶，那些充滿噪點的原始信號與經過精心處理後的清晰麯綫對比，直觀地展示瞭良好設計的重要性。這迫使我開始以一種更加審慎的態度去對待所有測量數據——不僅僅是“讀數是多少”，而是“這個讀數的可靠性有多大”。對於任何需要依賴精確測量的工程領域而言，這種思維模式的轉變，比單純掌握某項技術指標要重要得多，它培養的是一種科學傢的嚴謹態度。