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

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曹光躍 著

圖書標籤:

• 傳感器
• 原理
• 應用
• 曹光躍
• 物理學
• 電子技術
• 測量技術
• 儀器儀錶
• 工程技術
• 高等教育

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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122079206

商品編碼：29692119497

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(曹光躍)

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：

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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本書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。
本書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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章　傳感器基礎
　1.1　傳感器的定義與組成
　　1.1.1　傳感器的定義
　　1.1.2　傳感器組成
　　1.1.3　對傳感器的一般要求
　　1.1.4　自動測控係統與傳感器
　　1.1.5　自動測控係統例
　1.2　傳感器的分類
　　1.2.1　按被測量分類
　　1.2.2　按傳感器工作原理分類
　1.3　傳感器的基本特性
　　1.3.1　傳感器的靜態特性
　　1.3.2　傳感器的動態特性
　1.4　傳感器的標定
　　1.4.1　傳感器的靜態特性標定
　　1.4.2　靜態標定例——電渦流傳感器的靜態標定
　1.5　傳感器接口電路
　　1.5.1　傳感器輸齣信號的特點
　　1.5.2　典型的傳感器接口電路
　思考題
第2章　傳感器與測量技術
　2.1　電參量測量技術
　　2.1.1　電壓的測量
　　2.1.2　阻抗的測量
　　2.1.3　交流阻抗及L、C的測量
　　2.1.4　頻率的測量
　　2.1.5　時間間隔的數字測量
　　2.1.6　相位差的數字測量
　2.2　檢測技術基礎
　　2.2.1　測量與測量方法
　　2.2.2　測量係統
　2.3　傳感器信息融閤
　　2.3.1　信息融閤的概念
　　2.3.2　傳感器信息融閤的應用
　　2.3.3　傳感器信息融閤的分類
　　2.3.4　信息融閤的結構
　　2.3.5　傳感器信息融閤的一般方法
　　2.3.6　傳感器信息融閤的實例
　2.4　傳感器網絡
　　2.4.1　傳感器網絡的作用
　　2.4.2　傳感器網絡的結構
　　2.4.3　傳感器網絡信息交換體係
　2.5　傳感器技術的發展
　　2.5.1　傳感器新技術的發展
　　2.5.2　改善傳感器性能的技術途徑
　思考題
第3章　電容式傳感器
　3.1　電容式傳感器工作原理和類型
　　3.1.1　工作原理
　　3.1.2　變極距型電容式傳感器
　　3.1.3　變麵積型電容式傳感器
　　3.1.4　變介電常數型電容式傳感器
　3.2　電容式傳感器的信號測量及轉換電路
　　3.2.1　電容式傳感器等效電路
　　3.2.2　調頻測量電路
　　3.2.3　電橋電路
　　3.2.4　二極管雙T形交流電橋
　　3.2.5　差動脈衝寬度調製電路
　　3.2.6　運算放大器式電路
　3.3　電容式傳感器的特點及應用
　　3.3.1　差動式電容測厚傳感器
　　3.3.2　電容式料位傳感器
　　3.3.3　電容式接近開關
　　3.3.4　液體燃料測量
　思考題
第4章　電感式傳感器
　4.1　自感式傳感器
　　4.1.1　工作原理
　　4.1.2　測量電路
　　4.1.3　變磁阻式傳感器的應用
　4.2　差動變壓器式傳感器
　　4.2.1　變隙式差動變壓器工作原理
　　4.2.2　誤差因素分析
　　4.2.3　差動變壓器式傳感器測量電路
　　4.2.4　差動變壓器式傳感器的應用
　4.3　電渦流式傳感器
　　4.3.1　工作原理
　　4.3.2　電渦流傳感器測量電路
　　4.3.3　渦流式傳感器的應用
　4.4　感應同步器
　　4.4.1　直綫式感應同步器
　　4.4.2　信號處理方式
　思考題
第5章　力敏傳感器
　5.1　彈性敏感元件
　　5.1.1　彈性敏感元件的特性
　　5.1.2　彈性敏感元件的分類
　5.2　電阻應變式傳感器
　　5.2.1　應變電阻的概念
　　5.2.2　電阻應變片的測量電路
　　5.2.3　應變式傳感器的應用
　5.3　壓電式傳感器
　　5.3.1　壓電效應及壓電材料
　　5.3.2　壓電式傳感器等效電路
　　5.3.3　壓電式傳感器測量電路
　　5.3.4　壓電式傳感器的應用
　5.4　壓磁式傳感器
　5.5　壓阻式傳感器（半導體壓力應變片）
　思考題
第6章　熱敏傳感器
第7章　氣敏傳感器
第8章　磁敏傳感器
第9章　光敏傳感器
0章　濕敏傳感器
1章　電磁波傳感器
2章　位移、流量傳感器
3章　超聲波傳感器
4章　其他類型傳感器
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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傳感器技術：感知世界，驅動未來 在當今這個信息爆炸的時代，我們賴以生存和發展的世界正以前所未有的速度被數字化、智能化所重塑。而這一切的基石，正是那些能夠感知物理世界細微變化，並將這些信息轉化為人類可理解、可利用數據的“眼睛”和“耳朵”——傳感器。它們無處不在，從我們日常生活中隨處可見的智能手機、智能傢居，到支撐著現代工業自動化、精密製造的生産綫，再到保障著交通安全、環境保護、醫療健康的關鍵係統，傳感器技術都扮演著不可或缺的核心角色。 本叢書旨在深入剖析傳感器技術的核心原理，探索其在各個領域的創新應用，揭示其驅動未來科技發展的巨大潛力。我們希望通過對傳感器技術最前沿的理論知識、最實用的技術方法和最富有啓發性的實踐案例的係統梳理，為讀者構建一個全麵、深入、前瞻性的知識體係，幫助大傢更好地理解傳感器如何成為連接現實世界與數字世界的橋梁，以及如何利用其強大的能力來解決實際問題，創造更美好的未來。 第一篇：傳感器核心原理的深度解析 傳感器技術的基石在於理解各種物理量如何轉化為可測量的電信號。本篇將帶領讀者循序漸進地走進傳感器的微觀世界，探究其背後蘊含的科學原理。 物理量的測量基礎： 從基礎的物理學定律齣發，我們將闡述如何通過物質的各種物理特性，如電阻、電容、電感、壓電效應、熱電效應、磁緻伸縮效應、光學特性等，來實現對溫度、壓力、位移、速度、加速度、力、濕度、光照、磁場、聲波等各類物理量的精確測量。我們將詳細介紹這些物理效應的微觀機製，以及它們如何與宏觀的測量過程建立聯係。 信號的轉換與處理： 傳感器輸齣的原始信號往往是微弱的、非綫性的，並且容易受到噪聲的乾擾。因此，信號的轉換與處理是傳感器技術不可分割的一部分。本部分將深入探討傳感器的信號調理電路，包括放大、濾波、阻抗匹配、綫性化等技術，以及模數轉換（ADC）和數模轉換（DAC）在數字信號處理中的作用。我們將分析不同的信號處理策略如何提高傳感器的精度、穩定性和響應速度。 各類傳感器的分類與工作原理： 電阻式傳感器： 詳細介紹熱敏電阻、壓阻式傳感器、應變片等的工作原理，以及它們在溫度、壓力、應變測量中的應用。 電容式傳感器： 闡述電容值變化如何反映被測量，如電容式觸摸屏、電容式液位傳感器、電容式位移傳感器等。 電感式傳感器： 探討電感量變化原理，如電感式接近開關、LVDT（綫性可變差動變壓器）等。 壓電式傳感器： 深入研究壓電效應，解析其在加速度計、麥剋風、超聲波傳感器中的應用。 熱電式傳感器： 講解熱電偶、熱敏電阻等如何利用熱電效應和溫度依賴性進行測量。 光學傳感器： 介紹光敏電阻、光電二極管、CCD/CMOS圖像傳感器等，以及它們在光照測量、圖像采集、距離測量中的應用。 磁性傳感器： 涵蓋霍爾效應傳感器、磁阻傳感器、GMR/TMR傳感器等，解析其在磁場測量、位置檢測、電流測量中的作用。 半導體傳感器： 重點介紹氣體傳感器、濕度傳感器、生物傳感器等基於半導體材料特性的傳感器，以及它們的集成化發展趨勢。 MEMS（微機電係統）傳感器： 重點闡述MEMS技術如何實現傳感器的微型化、集成化和高性能化，以及其在慣性傳感器、壓力傳感器、微流控傳感器等領域的突破。 第二篇：傳感器技術的關鍵性能指標與設計考量 理解傳感器的性能指標是選擇和應用傳感器的基礎。本篇將幫助讀者掌握評價傳感器性能的關鍵參數，並瞭解在實際設計中需要考慮的因素。 精度與準確度： 區分精度和準確度的概念，探討誤差的來源，如係統誤差、隨機誤差、環境影響等，以及如何通過校準和補償來提高測量精度。 靈敏度與分辨率： 定義靈敏度和分辨率，分析它們對傳感器檢測微弱信號能力的影響，以及如何根據應用需求選擇閤適的靈敏度和分辨率。 響應時間與帶寬： 闡述響應時間對動態測量的重要性，以及傳感器帶寬與信號頻率的關係。 綫性度與遲滯： 討論傳感器的輸齣特性是否隨輸入呈綫性關係，以及遲滯現象對測量重復性的影響。 穩定性與可靠性： 分析傳感器在長期工作、不同環境條件下的性能穩定性，以及其工作壽命和故障率。 功耗與封裝： 探討傳感器在功耗方麵的需求，尤其是在電池供電的應用中，以及不同封裝形式對傳感器性能、安裝和環境防護的影響。 成本與集成度： 考量傳感器在批量生産中的成本效益，以及傳感器的集成化、智能化發展趨勢。 環境適應性： 分析溫度、濕度、振動、電磁乾擾等環境因素對傳感器性能的影響，以及如何選擇或設計適應惡劣環境的傳感器。 第三篇：傳感器在現代科技領域的創新應用 傳感器技術是推動各行各業創新發展的關鍵驅動力。本篇將聚焦於傳感器在不同領域的最新應用，展示其如何改變我們的生活和工作方式。 工業自動化與智能製造： 過程控製： 傳感器在溫度、壓力、流量、液位、pH值等參數的實時監測與控製，實現生産過程的優化與穩定。 質量檢測： 圖像傳感器、激光傳感器、超聲波傳感器在産品尺寸、錶麵缺陷、內部結構檢測中的應用，確保産品質量。 機器人技術： 視覺傳感器、力/觸覺傳感器、位置傳感器在機器人導航、抓取、協同作業中的關鍵作用。 預測性維護： 振動傳感器、溫度傳感器、應力傳感器在設備狀態監測中的應用，實現故障的早期預警，減少停機時間。 汽車電子與智能交通： 主動安全係統： 雷達、激光雷達、超聲波傳感器、攝像頭在自動緊急製動、車道保持、盲點監測等ADAS（高級駕駛輔助係統）中的應用。 自動駕駛： 多種傳感器融閤（多傳感器融閤）技術，實現對車輛周圍環境的全麵感知，為自動駕駛提供決策依據。 動力總成控製： 各種傳感器在發動機、變速器、製動係統中的精確控製，提高燃油經濟性和排放性能。 智能交通管理： 交通流量傳感器、環境監測傳感器在城市交通管理、信號優化、公共交通調度中的應用。 醫療健康與生命科學： 生命體徵監測： 心率傳感器、血氧傳感器、體溫傳感器、血壓傳感器在可穿戴設備和醫療器械中的應用，實現對人體健康狀況的實時監測。 體外診斷： 生物傳感器、化學傳感器在血糖、尿液、血液成分分析中的應用，實現快速、準確的診斷。 醫學影像： CCD/CMOS傳感器在內窺鏡、X射綫成像、CT/MRI設備中的核心部件。 康復與輔助： 動作捕捉傳感器、力反饋傳感器在康復訓練和輔助殘障人士生活中的應用。 環境監測與智慧城市： 空氣質量監測： 氣體傳感器、顆粒物傳感器在PM2.5、CO2、SO2等有害氣體濃度監測中的應用。 水質監測： pH傳感器、電導率傳感器、溶解氧傳感器在水體汙染監測與處理中的作用。 氣候變化研究： 溫度、濕度、氣壓、降雨量等氣象傳感器在氣候變化趨勢分析和預測中的貢獻。 智慧城市基礎設施： 智能電錶、水錶、燃氣錶中的傳感器技術，實現能源的精細化管理和資源的優化配置。 消費電子與物聯網（IoT）： 智能手機： 加速度計、陀螺儀、磁力計、光綫傳感器、接近傳感器、指紋傳感器等，構成瞭智能手機豐富的功能。 智能傢居： 溫度、濕度、光照、運動、煙霧、燃氣泄漏等傳感器，構建瞭舒適、安全、節能的傢居環境。 可穿戴設備： 心率、血氧、睡眠、運動等傳感器，實現瞭對個人健康和活動狀態的全麵記錄與分析。 物聯網終端： 各種微型、低功耗傳感器在連接海量設備，構建智能化互聯網絡中的關鍵角色。 第四篇：傳感器技術的發展趨勢與未來展望 傳感器技術正以前所未有的速度嚮前發展，朝著更微型化、更智能化、更集成化、更個性化的方嚮演進。本篇將展望未來的傳感器技術發展方嚮，以及它們將如何進一步深刻地影響我們的生活。 微型化與納米化： MEMS、NEMS（納米機電係統）技術的進一步發展，將實現傳感器尺寸的不斷縮小，易於集成到各種微小設備和生物體內。 智能化與集成化： 傳感器將不再是簡單的信號采集器，而是集成瞭信號處理、數據分析、甚至學習能力，實現“傳感+計算”的模式。 無綫化與低功耗： 能量收集技術、低功耗通信技術的發展，將使傳感器擺脫綫纜束縛，實現真正的自主運行。 多傳感器融閤與協同： 不同類型傳感器的信息進行融閤，可以獲得更全麵、更準確的環境認知，剋服單一傳感器的局限性。 新型材料與製造工藝： 柔性材料、可穿戴材料、生物兼容材料等新材料的應用，以及3D打印等先進製造技術的結閤，將催生齣更多功能獨特、性能優越的新型傳感器。 人工智能與機器學習的結閤： 人工智能算法可以從海量的傳感器數據中挖掘深層信息，實現更精準的預測、更智能的決策。 生物與化學傳感器的發展： 在精準醫療、食品安全、環境監測等領域，生物與化學傳感器的應用將更加廣泛和深入。 量子傳感器的探索： 量子傳感器有望在超高精度測量、量子計算等領域帶來革命性的突破。 結語 傳感器技術作為一項基礎而又前沿的關鍵技術，其發展不僅深刻地影響著科學研究和技術進步，更在潛移默化地改變著我們的生活方式和社會形態。從感應微小粒子到洞察宇宙星辰，從監測人體健康到守護地球傢園，傳感器無處不在，默默地履行著其“感知”的使命。 本書的編寫，正是希望為廣大讀者提供一個係統、深入、具有前瞻性的傳感器技術學習平颱。我們相信，通過對傳感器原理的深刻理解和對創新應用的廣泛認知，各位讀者將能夠更好地把握科技發展的脈搏，運用傳感器技術的力量，去解決現實世界中的挑戰，去創造一個更加智能、更加美好的未來。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實抓人眼球，那種略帶磨砂質感的紙張，觸摸起來有一種沉甸甸的工業美感，一下子就把讀者的思緒拉到瞭精密儀器的世界裏。我拿到手的時候，第一印象就是“專業”。排版上看得齣編輯下瞭不少功夫，圖文並茂的布局讓原本可能枯燥的理論知識變得生動起來，尤其是那些復雜的電路圖和時域、頻域的波形分析，都處理得清晰明瞭，即便是初次接觸傳感器技術的人，也能大緻把握住脈絡。我個人特彆欣賞它在基礎概念上的闡述，比如各種測量誤差的分類和量化分析，作者沒有直接拋齣高深的公式，而是通過非常貼近實際的工程案例來逐步引入，這種循序漸進的方式極大地降低瞭學習的門檻。書中對幾種主流傳感器的物理原理介紹得非常透徹，從電阻應變到壓電效應，再到光電轉換機製，每一項都有深入的剖析，讓人感覺不僅僅是在“瞭解”這個傳感器能做什麼，更是在“理解”它為何能做到。這種深度帶來的滿足感，是在泛泛而談的技術手冊中很難找到的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，與其說是在“讀”一本教材，不如說是在進行一次係統性的工程實踐預演。我最欣賞的是它對“應用”環節的側重，這讓理論知識不再是空中樓閣。例如，書中對數據采集係統的設計流程進行瞭詳細拆解，從信號調理到模數轉換，每一步的注意事項都被標注得清清楚楚，簡直就像是拿到瞭一份標準化的項目實施手冊。尤其值得稱贊的是，作者在描述實際應用場景時，非常注重“環境因素”對測量結果的影響。這在很多同類書籍中常常被忽略，但對於真正的工程人員來說，噪聲抑製、溫度漂移補償纔是決定項目成敗的關鍵。書中提齣的那些優化方案，並非空泛的理論口號，而是基於大量實際項目經驗總結齣來的“Know-how”。我嘗試按照書中的步驟搭建瞭一個小型測試颱架，書中的參數設置和濾波算法，效果齣乎意料地好，這讓我對作者的專業素養深信不疑。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，不僅體現在它所傳授的具體技術知識上，更在於它培養瞭一種嚴謹的、批判性的工程思維方式。作者在討論不同傳感器技術路綫的優劣時，從不偏袒任何一種，而是客觀地分析它們各自的適用邊界和局限性。比如，在討論光學傳感器的抗乾擾能力時，作者不僅指齣瞭其優點，還詳盡地分析瞭在特定光譜乾擾下可能齣現的誤判，並提供瞭相應的規避策略。這種對“邊界條件”的強調，是衡量一本技術著作是否成熟的重要標誌。它教會我，在工程決策中，不存在絕對完美的方案，隻有最適閤當前工況的平衡點。這本書讀完後，我感覺自己對“選擇哪個傳感器”這個問題，有瞭一套更全麵、更理性的評估框架，而不是簡單地依據價格或流行程度來做決定。它真正做到瞭“授人以漁”，培養的是獨立分析和解決問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排非常巧妙，它構建瞭一個從宏觀到微觀，再迴歸到係統集成的完整知識體係。前一部分側重於單一傳感元件的工作機理，基礎紮實；中間部分過渡到信號采集和處理的通用技術，銜接自然；而最後一部分則聚焦於特定領域的應用案例，如工業自動化、環境監測等，讓讀者清晰地看到理論是如何落地生根的。我感覺作者在組織內容時，始終秉持著“問題導嚮”的原則。每一個章節的展開，似乎都是為瞭解決某個實際工程中遇到的痛點。這種敘事方式非常吸引我這種實踐型的學習者，因為它能讓我始終保持學習的動力——我總是在期待著，下一個章節會揭示什麼新的解決方案。這種高內聚、邏輯嚴密的結構，使得整本書讀起來一氣嗬成，極少有跳躍感或斷裂感。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的理論深度是需要讀者投入時間和精力的。它沒有為瞭追求“易讀性”而犧牲知識的嚴謹性。對於那些隻想瞭解皮毛的入門者來說，可能前幾章的數學推導會顯得有些吃力。然而，正是這些看似繁瑣的公式和嚴格的推導過程，構築瞭理解高級傳感技術的大廈。我尤其對其中關於非綫性補償和動態響應特性的章節印象深刻。作者用非常紮實的數學工具，將傳感器的動態特性模型化，這對於需要進行高精度、高頻率測量的領域來說，是不可或缺的知識。讀到這些部分時，我甚至需要迴溯大學時代的信號處理教材來幫助理解，但這絕對是值得的。它迫使我跳齣瞭簡單的“輸入-輸齣”思維定式，開始用係統的、動態的眼光去看待每一個測量單元，極大地提升瞭我對測量誤差本質的認識。