传感器原理与实验教程(普通高等教育“十二五”规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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何光宏 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111452669

商品编码：29729373849

包装：平装

出版时间：2014-03-01

基本信息

书名：传感器原理与实验教程(普通高等教育“十二五”规划教材)

定价：28.00元

作者：何光宏

出版社：机械工业出版社

出版日期：2014-03-01

ISBN：9787111452669

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《传感器原理与实验教程/普通高等教育“十二五”规划教材》共分两大部分介绍传感器的基本原理和主要的实验项目。部分是传感器原理部分，共有10章。章和第2章介绍传感器的基本概念和基本特性；第3~10章分别介绍热电式、应变式、电感式、电容式、磁敏、压电式、光电式、射线式和超声波等常见传感器的基本原理、特性和基本应用。第二部分是传感器实验部分，介绍了15个基本的传感器实验项目及实验仪器。
　　本教材根据探究式教学的特点，在结构上采用理论和课外拓展与思考相结合的方法。传感器理论部分在大多数章节后面都给出了课外拓展题，传感器实验部分在主要实验项目后面也给出了课外思考题。
　　本教材可以作为高等院校电子信息、应用物理、检测技术及其他机电类专业相关课程的教材或参考书，也可以作为教师和实验技术人员的参考书。

目录

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前言
传感器原理部分
章 概论
1.1 传感器的定义
1.2 传感器的组成
1.3 传感器的分类
1.4 传感器的应用
1.5 传感器的发展动向
拓展题
习题

第2章 传感器的基本特性
2.1 传感器的静态特性
2.2 传感器的动态特性
2.3 传感器的标定
习题

第3章 热电式传感器
3.1 热电偶传感器
3.2 热电阻传感器
3.3 半导体PN结型温度传感器
拓展题
习题

第4章 应变式传感器
4.1 应变式传感器的工作原理
4.2 应变片的基本结构及主要特性
4.3 测量电路
4.4 应变片的温度误差及补偿
4.5 应变片式传感器
拓展题
习题

第5章 电感式传感器
5.1 自感式传感器
5.2 互感式传感器
5.3 电涡流式传感器
拓展题
习题

第6章 电容式传感器
6.1 电容式传感器的工作原理和结构
6.2 电容式传感器的测量电路
拓展题
习题

第7章 磁敏传感器
7.1 霍尔传感器
7.2 磁敏电阻传感器
7.3 磁敏二极管和磁敏晶体管
拓展题
习题

第8章 压电式传感器
8.1 压电效应及压电材料
8.2 压电式传感器的测量电路
拓展题
习题

第9章 光电式传感器
9.1 光电器件
9.2 光纤传感器
9.3 光栅传感器
拓展题
习题

0章 射线式和超声波传感器
10.1 射线式传感器
10.2 超声波传感器
习题
传感器实验部分
实验1热电偶温差电动势研究
实验2热电阻测温实验
实验3热敏电阻的温度特性研究
实验4金属箔式应变片——1/4电桥、差动半桥和差动全桥
实验5差动变压器的性能测定
实验6电容式传感器的位移特性
实验7霍尔传感器的直流激励特性
实验8压电式传感器实验
实验9测试光电管的光电特性
实验10反射式光纤位移传感器
实验11微弯式光纤位移传感器
实验12光敏二极管和光敏晶体管的基本特性测量
实验13硅光电池的基本特性测量
实验14光敏电阻的基本特性测量
实验15光栅传感器的特性测试
附录
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《探索微观世界的智慧之眼：传感器技术与实践》 一、 现代工业与智能生活的基石 在这个信息爆炸、科技飞速发展的时代，我们身处的环境正以前所未有的速度被数字化、智能化。从家庭中的智能家居系统，到工厂车间的自动化生产线，再到城市运行的智慧交通网络，乃至我们手中轻触屏幕就能获取全球信息的智能手机，这一切的背后，都离不开一项关键技术——传感器。传感器，顾名思义，是能够感知、检测并响应特定物理量或化学量的装置。它们如同人类的感官一样，将自然界和工业环境中的各种信息，如温度、压力、光照、湿度、位移、速度、化学成分等，转化为可以被电子系统理解和处理的电信号。没有传感器，我们的世界将陷入一片混沌，无法实现精确的测量、实时的监控、高效的控制以及智能的决策。 传感器技术的发展，是衡量一个国家科技实力和工业现代化水平的重要标志。从最早的机械式开关，到如今集成化、智能化、网络化的先进传感器，其发展历程本身就是一部微观世界探索史的缩影。它们体积越来越小，精度越来越高，功能越来越强，成本越来越低，正以前所未有的广度和深度渗透到国民经济的各个领域。在工业领域，传感器是实现生产过程自动化、智能化和优化的核心要素，能够帮助企业提升产品质量、降低生产成本、提高生产效率、保障生产安全。在生活中，从健康监测设备到环境监测系统，从安防监控到汽车辅助驾驶，传感器都在默默地守护着我们的生活，让生活更加便捷、舒适和安全。 二、 揭示传感器工作的奥秘 本书旨在为广大读者提供一个全面、深入、系统地理解传感器原理与实验的平台。我们相信，掌握了传感器的核心原理，才能更好地设计、选择、应用和维护各类传感器，从而在实际工作中游刃有余，在技术创新中把握主动。 本书的编写，力求在理论深度与实践可行性之间取得最佳平衡。我们不仅会详细阐述各种主流传感器的基本工作原理，还会深入剖析其内部结构、关键材料、信号生成机制以及影响其性能的关键因素。同时，我们也非常重视传感器在实际应用中的表现，因此，本书将理论与实践紧密结合，通过丰富的实验案例，引导读者亲手搭建、调试和测试各种传感器，从而加深对理论知识的理解，培养解决实际问题的能力。 三、 传感器的“眼睛”与“耳朵”：感知世界的万千形态 传感器家族琳琅满目，它们各自拥有独特的“感知”能力，共同构成了我们认知世界的“数字触角”。本书将系统地介绍几种最常用、最重要的传感器类型，并深入探讨其工作原理： 温度传感器： 作为最基础也是应用最广泛的传感器之一，温度传感器能够精确测量环境或物体表面的温度。我们将介绍热电阻（如PT100、NTC）、热电偶（如K型、T型）、半导体温度传感器（如LM35）等不同类型的温度传感器，并分析它们各自的测温原理、优缺点及适用范围。从工业炉的精确控温到家用冰箱的智能调节，温度传感器无处不在。 压力传感器： 测量流体（液体或气体）或固体表面的压力是工业控制和科学研究中的一项重要任务。本书将讲解压阻式、电容式、陶瓷式、应变片式等多种压力传感器的结构和工作原理，并讨论如何根据不同的应用场景（如大气压、液位、差压等）选择合适的传感器。从航空航天领域的飞行器姿态控制到医疗设备中的血流监测，压力传感器都扮演着至关重要的角色。 光电传感器： 光电传感器利用光信号来检测物体是否存在、位置、颜色、亮度等信息。我们将深入研究光电二极管、光电三极管、光敏电阻、光电耦合器等器件，以及基于它们的光电开关、光电编码器、红外传感器等常用光电传感器。这些传感器在自动门、条形码扫描仪、照明控制、机器视觉等领域有着广泛的应用。 位移与速度传感器： 精确测量物体的位置和运动速度是实现自动化和精确控制的基础。本书将详细介绍线性位移传感器（如LVDT、磁致伸缩传感器）、角度位移传感器（如编码器、电位计），以及速度传感器（如测速电机、霍尔传感器）。从机器人手臂的精准定位到汽车的巡航控制，这些传感器都发挥着不可替代的作用。 力与力矩传感器： 测量力或力矩能够帮助我们了解物体的相互作用，在工业称重、材料测试、机器人抓取等方面至关重要。本书将介绍应变片式力传感器、压电式力传感器等，并分析其工作原理和应用。 化学传感器： 随着环保意识的提高和对生活品质要求的提升，对气体、液体中特定化学物质的检测变得越来越重要。我们将初步介绍气体传感器（如CO传感器、O2传感器）、pH传感器等，并探讨其工作机理和潜在应用。 四、 传感器信号的“翻译官”：信号调理与接口技术 传感器输出的原始信号往往比较微弱，且可能受到噪声干扰，或者其输出形式并不直接适用于后续的微处理器或数据采集系统。因此，信号调理和接口技术是传感器应用中不可或缺的环节。本书将重点阐述： 信号放大： 介绍仪表放大器、运算放大器等电路，用于将传感器的微弱信号放大到合适的电平。 滤波技术： 讲解低通、高通、带通滤波器等，用于滤除信号中的噪声，提高信号的信噪比。 信号转换： 介绍差分信号、模拟-数字转换（ADC）等技术，使模拟信号能够被数字系统处理。 接口电路设计： 探讨如何将传感器与微控制器、PLC等控制系统进行有效连接，并介绍常用的通信协议（如I2C、SPI、UART）。 五、 传感器在实践中的“十八般武艺”：实验与应用 理论知识的掌握固然重要，但更重要的是将其转化为解决实际问题的能力。本书的实验部分将是理论与实践的完美结合。读者将有机会： 搭建与调试： 亲手搭建各种传感器的实验电路，包括连接传感器、设计信号调理电路，并学习如何进行调试和校准。 数据采集与分析： 学习使用数据采集卡或微控制器，从传感器读取数据，并利用计算机软件对数据进行可视化、处理和分析。 典型应用案例： 通过模拟实际应用场景，例如： 智能温控系统： 利用温度传感器和微控制器构建一个可以根据设定温度自动调节加热或制冷设备的系统。 物体存在检测： 利用光电传感器和微控制器实现对流水线上的物体进行计数或检测。 简易液位测量： 使用超声波传感器或压力传感器测量容器中的液位。 运动监测： 利用加速度计和陀螺仪实现对物体运动状态的监测。 通过这些动手实践的实验，读者将能够深刻理解传感器的性能参数（如精度、分辨率、响应时间、线性度等）在实际应用中的意义，并掌握解决实际应用中可能遇到的各种问题的方法。 六、 展望传感器技术的未来 传感器技术正以前所未有的速度发展，微型化、智能化、网络化、低功耗是其主要发展趋势。生物传感器、纳米传感器、MEMS（微机电系统）传感器、人工智能与传感器融合等前沿技术，正在为传感器应用开辟新的疆域。本书的最后部分，将对这些新兴的传感器技术进行展望，并探讨它们可能带来的深刻影响，以期激发读者对传感器技术更深层次的探索和创新。 本书的目标读者 本书适合于电子信息工程、自动化、计算机科学与技术、测控技术与仪器等相关专业的在校本科生、研究生，也适合于从事自动化控制、嵌入式系统开发、物联网应用、产品研发等工作的工程师和技术人员。对于对传感器技术感兴趣的业余爱好者，本书也将是一个极佳的学习入门读物。 结语 传感器技术是连接物理世界与数字世界的桥梁，是实现智能化、自动化和信息化的关键。掌握传感器原理与实验技术，意味着掌握了洞察世界、改造世界的能力。希望本书能够成为您探索微观世界、驾驭现代科技的得力助手，引领您走向更广阔的知识殿堂和更精彩的实践舞台。

评分☆☆☆☆☆

这本书在深入讲解某些前沿或复杂的传感器原理时，展现出了极高的学术水准和严谨性。我注意到，即便是对于一些涉及量子效应或者特殊材料特性的传感器，作者也给出了非常详尽的数学模型推导，并且清晰地标注了每一步推导的物理意义和假设条件。这对于我们未来想继续深造或者从事研发工作的人来说，提供了非常坚实的理论基础。它并没有回避那些晦涩难懂的部分，而是选择直面挑战，用清晰的逻辑结构引导读者逐步攻克难关。而且，书中引用的参考文献也非常新颖和权威，看得出作者团队在写作过程中做了大量的调研工作，保证了内容的先进性和准确性。

评分☆☆☆☆☆

初读这本教材的绪论部分，我就被作者那种深入浅出的叙述方式深深吸引了。他们似乎非常懂得初学者的困惑点，用非常生活化的比喻来解释那些一开始听起来非常抽象的物理和电子学概念。例如，在讲解信号的采集和转换时，作者没有直接抛出一堆复杂的公式，而是先用一个我们日常生活中都能接触到的情景来铺垫，比如家里的温度计是如何将环境温度“翻译”成数字信号的。这种教学思路极大地降低了入门的心理门槛，让我感觉学习过程不再是枯燥的知识灌输，而更像是一场有趣的探索。文字的排版也十分考究，关键定义加粗、公式居中对齐，逻辑层次非常清晰，即便是第一次接触这个领域的人，也能很快抓住核心要点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真是让人眼前一亮，采用了那种沉稳的深蓝色调，配上简洁的白色和亮黄色字体，看起来既专业又不失现代感。拿到手里沉甸甸的，能感受到印刷质量相当不错，纸张的质感也很好，翻阅起来手感很舒适，感觉是那种可以长期使用的教材。书脊上的烫金字体在灯光下熠熠生辉，显示出出版方对这本书的重视程度。整体感觉这本书在视觉呈现上就给人一种可靠、权威的印象，让人还没翻开内页就已经对接下来的学习内容充满了期待。而且，书的侧边裁切得非常整齐，拿在手里感觉非常规整，细节之处体现了出版社的用心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源体系构建得非常完善，这一点着实让我感到惊喜。不仅仅是厚厚的一本纸质书，它还附带了一个在线学习平台或配套的二维码链接。我尝试扫描后发现里面包含了一些仿真模型的演示视频，还有一些额外的课后习题解析，甚至有一些最新的行业应用案例的补充说明。这种多媒体的辅助学习方式，极大地丰富了我的学习体验。特别是对于那些需要通过视觉化方式理解复杂动态过程的知识点，这些视频资源简直是雪中送炭。它让这本书不再是一个静态的知识载体，而是一个动态的、持续更新的学习生态系统，非常符合当前高等教育对教材的更高要求。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的实验环节设计得尤其精妙，可以说是这本书的灵魂所在。我特别欣赏它不仅仅停留在理论的验证上，而是设置了一些具有开放性和挑战性的综合性实验项目。比如，其中一个关于模糊控制的实验，它没有提供一个标准的“完美答案”，而是鼓励我们在既定的硬件平台上，根据自己对理论的理解去调整参数，去优化算法，观察不同策略带来的实际效果差异。这极大地激发了我的动手能力和解决实际问题的兴趣。配套的实验指导书也非常详尽，从电路图到软件接口的调用，每一步都写得清清楚楚，确保了实验过程的顺利进行，真正做到了理论与实践的无缝衔接，而不是两张皮。