感测技术基础(第4版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孙传友著 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121250408

商品编码：29730207140

包装：平装

出版时间：2015-05-01

基本信息

书名：感测技术基础(第4版)

定价：39.0元

作者：孙传友著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2015-05-01

ISBN：9787121250408

字数：486000

页码：

版次：4

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书将内容联系紧密的传感器技术、自动检测技术、电子测量技术等课程的主要内容，有机整合成一门课程。全书分四部分（共15章）：常见电量测量、传感器原理、常见非电量电测量、感测新技术简介。本书附有例题和习题。全书习题解答和与本教材配套的大量教学辅导资料可从网上(也可以扫描书上的二维码)免费下载。

内容提要

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    本书为普通高等教育“十一五”规划教材和湖北省精品课程教材《感测技术基础》的第4版。本书将内容联系紧密的传感器技术、自动检测技术、电子测量技术等课程的主要内容，有机整合成一门课程。全书分四部分（共15章）: 常见电量测量（电压电流和功率测量、频率时间和相位测量、电阻电容和电感测量）、传感器原理（阻抗型传感器、电压型传感器、光电传感器、半导体传感器、数字式传感器、波式和射线式传感器）、常见非电量电测法（几何量电测法、机械量电测法、热工量电测法、成分与含量电测法）、感测新技术简介。本书的例题解析、习题解答以及与本教材配套的大量教学辅导资料都可从指定网站免费下载。

目录

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作者介绍

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    湖北省荆州市长江大学电子信息学院,1968年8月毕业于哈尔滨工业大学无线电工程系。1970-1980在电子工业部1441研究所从事电子仪器研制工作。1980年调入长江大学电子信息学院。1987年、1992年先后作为访问学者去美国和瑞典。1997年晋升为教授。

文摘

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序言

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前  言

　　本教材把传感器技术、自动检测技术和电子测量技术等课程的主要内容有机整合为一门课程。这样“整合”不仅加强了课程内容间的“联系与综合”，“避免脱节和不必要的重复”，大大节省了学时，而且也有利于“拓宽学生的专业面，培养学生的创新能力”。本教材在内容编排上又特别注意归纳共性、总结规律，化“多而繁”为“少而简”，启发和诱导学生的创新思维。因此受到中国工程院院士、天津大学叶声华教授等专家和广大师生的好评，被遴选为“十一五”规划教材和湖北省精品课程教材。目前，本书、2、3版累计已印刷15次，已有数十所高校选用本书作为教材，有些重点大学还指定本书为博士生入学考试参考书或硕士生入学考试参考书。
　　为了使本书能跟上感测技术的发展，更好地适应今后的教学工作，本书第4版在保持前3版的特色和体系基本不变的前提下，对第3版的内容和排版形式都进行了修订。调整了部分章节的内容和顺序，增加了微波传感器、声表面波传感器、智能传感器、网络传感器及物联网传感器技术等内容。第4版删去了两个附录，并把“《感测技术基础》（第4版）例题解析”和“《感测技术基础》（第4版）习题解答”两个文档上传到文库和华信教育资源网，供读者浏览和免费下载，以方便教师教学和学生自学。我们仍然建议学生在做作业时，先不要看习题答案，自己独立思考地做完后，再与习题答案对比，自己给自己的作业批改和打分，自己发现学习中的问题自己纠正。任课教师可以检查和记录学生自己完成和批改作业的情况，利用课堂小测验和期末考试考核学生学习的效果。这样把作业主动权交给学生，有利于培养学生的自学能力和提高学生的学习自觉性。
　　我们还建议学生不要只忙于应付作业和考试，而要在课外多收集一些感测技术应用的实例进行剖析，自己动手搞一些小制作小发明，还可把自己的研究心得撰写成论文在科技期刊上发表甚至申报，多创造些社会认可的成果以提升自己今后在人才市场的竞争力。
　　为此，我们除了编写与本教材配套的CAI课件、电子教案、实验指导、例题汇集、试题汇集等教辅资料外，还收集整理了案例教学、双语教学、论文选读、参考图书、产品说明以及学生学习本课程后发表的论文和作品等大量参考资料。所有这些资料都全部挂在“感测技术”精品课程网站，供师生和读者免费下载。
　　本书第四版由长江大学孙传友教授和吴爱平博士编著，其中新增加的1.4节、2.4节、9.2节、9.3节、14.2节和14.3节由吴爱平编写，其余章节和例题习题解答均由孙传友负责修订。
　　本课程建设过程中，先后得到西安交通大学万明习教授、华中科技大学杨坤涛教授和天津大学叶声华院士的大力支持与帮助。本书在编写和修改过程中，参考了多种有关文献。在此，谨向这些专家、长江大学有关领导及参考文献的作者，一并表示诚挚的谢意。
　　由于作者水平有限，缺点和错误在所难免，恳请广大读者批评指正。
　　 
　　作 者
　　2014年11月

《传感器原理与应用》 一、 传感器技术概览 传感器，作为现代工业、科学研究乃至日常生活不可或缺的“触角”，其重要性日益凸显。它们是将物理、化学、生物等外界信息转化为可被电子系统识别和处理的电信号的关键环节。从微观的纳米尺度到宏观的宇宙空间，传感器的身影无处不在，它们如同人类的感官一样，帮助我们感知、理解并与周围的世界互动。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的传感器技术基础知识体系，内容涵盖了传感器的基本原理、关键技术、主流类型以及广泛的应用领域。我们力求以清晰易懂的语言，结合丰富的实例，帮助读者建立扎实的理论根基，并能将其应用于实际问题的分析与解决。 二、 传感器的工作原理 传感器的核心在于其“感受”和“转换”能力。所谓“感受”，是指传感器能够对外界的某种物理量或化学量（如温度、压力、光强、湿度、气体浓度等）产生响应。这种响应通常是通过传感器内部特定的敏感材料或结构来实现的，这些材料的物理或化学性质会随着被测量的变化而发生可预测的变化。 “转换”则是指将这种由被测量引起的敏感材料的物理或化学变化，通过某种机制转化为可测量、可记录的电信号，如电压、电流、电阻、电容、频率等。这种能量的转换过程是传感器工作的关键，也是其价值所在。不同的传感器技术采用不同的转换机制，例如： 压阻效应： 某些材料的电阻率会随着施加在其上的机械应力而改变。例如，硅压阻传感器就是利用这一原理将压力转化为电阻变化，进而测量得到压力值。 电容效应： 介电材料的电容会随着其与电极之间距离或介电常量的变化而变化。例如，电容式压力传感器就是通过测量电极间距变化引起的电容变化来感知压力。 压电效应： 某些晶体材料在受到机械应力时会产生电荷，或者在外加电场时会发生形变。压电式传感器广泛应用于加速度计、麦克风等领域。 热电效应（塞贝克效应）： 两种不同导体或半导体连接形成闭合回路时，若连接点存在温差，回路中就会产生电动势。热电偶就是利用这一原理测量温度。 光电效应： 光照射到某些材料上会引起电学性质的变化。例如，光敏电阻的电阻会随着光强的增加而减小，光电二极管和光电三极管则利用光生伏特效应和光电导效应将光信号转换为电流信号。 化学敏感效应： 某些材料的电学性质（如电阻、电容、电位）会随着与之相互作用的化学物质的浓度或性质而改变。气体传感器、pH传感器等属于此类。 理解这些基本的工作原理，是掌握各类传感器技术的基础。本书将对这些核心原理进行详细的阐述，并通过图示和数学模型加以说明。 三、 传感器的分类与特点 传感器种类繁多，可以从不同角度进行分类： 1. 按能量转换方式分类： 有源传感器： 需要外部电源供电才能工作，输出信号是能量被放大的结果。例如，压阻式传感器、电容式传感器。 无源传感器： 不需要外部电源，自身就能将受到的被测量转化为电信号。例如，热电偶、压电传感器。 2. 按输出信号形式分类： 模拟传感器： 输出连续变化的模拟信号（如电压、电流）。 数字传感器： 输出离散的数字信号，通常已经内置了模数转换器（ADC）。 3. 按被测量物理量分类： 这是最常见的分类方式，也是本书重点介绍的内容，包括但不限于： 温度传感器： 热电偶、热敏电阻（NTC/PTC）、铂电阻（RTD）、红外传感器、半导体温度传感器等。 压力传感器： 压阻式、电容式、应变片式、压电式、薄膜式等。 位移传感器： 线性可变微分变压器（LVDT）、电位计式、霍尔效应式、光学尺、超声波式等。 力传感器： 应变片式力传感器、压电式力传感器、电磁力传感器等。 流量传感器： 涡轮式、电磁式、超声波式、热式、科里奥利式等。 液位传感器： 浮球式、电容式、超声波式、雷达式、磁致伸缩式等。 光传感器： 光敏电阻、光电二极管、光电三极管、CCD/CMOS图像传感器等。 气体传感器： 半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器等。 湿度传感器： 电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器、干湿球温度计等。 声传感器： 麦克风（驻极体、动圈式、压电式等）。 加速度传感器： 压电式、压阻式、电容式、MEMS（微机电系统）加速度计等。 磁传感器： 霍尔效应传感器、磁阻传感器、磁致伸缩传感器等。 每种传感器都有其独特的优点和局限性，例如灵敏度、精度、响应速度、工作温度范围、抗干扰能力、成本等。本书将对这些关键参数进行详细解释，并指导读者如何根据具体的应用需求选择合适的传感器。 四、 传感器的关键技术与发展趋势 传感器技术的进步是多方面的，包括： 敏感材料的创新： 新型敏感材料的研发，如纳米材料、智能材料，能够提供更高的灵敏度、选择性和稳定性。 微型化与集成化： 随着MEMS技术的成熟，传感器正变得越来越小巧，并能集成到芯片上，实现多功能集成，降低成本。 智能化与网络化： 智能传感器具备一定的信号处理、数据存储和通信能力，能够自主完成数据采集、校准和诊断。网络化传感器则能方便地接入物联网（IoT）平台，实现远程监测和控制。 低功耗设计： 尤其是在移动设备和无线传感器网络中，低功耗是关键，这推动了低功耗传感器的设计和制造。 自校准与自适应技术： 传感器能够自动补偿环境变化带来的误差，或根据工作条件进行自我调整，提高长期可靠性。 多传感融合： 将来自不同类型传感器的数据进行融合处理，可以克服单一传感器的不足，提高信息获取的准确性和全面性。 未来，传感器技术将朝着更加集成化、智能化、网络化、微型化和低功耗化的方向发展，并在自动驾驶、智慧医疗、环境监测、智能家居等领域发挥更加关键的作用。 五、 传感器的应用领域 传感器的应用几乎渗透到所有行业和领域： 工业自动化： 用于过程控制、产品质量检测、设备状态监测，提高生产效率和安全性。例如，在石油化工、冶金、电力等行业，压力、温度、流量、液位传感器是必不可少的。 汽车电子： 用于发动机管理、安全系统（ABS、ESP）、导航、环境感知（ADAS），提升驾驶性能和安全性。例如，氧传感器、曲轴位置传感器、胎压传感器。 医疗健康： 用于疾病诊断、生理参数监测、药物研发。例如，血糖传感器、心电图传感器、血氧传感器。 环境保护： 用于监测空气和水质污染物、土壤状况、气候变化。例如，气体传感器、pH传感器、雷达气象传感器。 航空航天： 用于飞行器姿态控制、导航、环境监测。例如，陀螺仪、加速度计、高度计。 消费电子： 用于智能手机、穿戴设备、智能家居产品。例如，光线传感器、加速度计、陀螺仪、指纹传感器。 农业科技： 用于土壤湿度监测、作物生长环境控制、病虫害预警。 科学研究： 在物理、化学、生物、地质等各个领域，传感器都是进行实验和观测的重要工具。 本书将选取若干典型的应用案例，详细分析传感器在其中的具体作用和实现方式，帮助读者理解理论与实践的结合。 六、 读者对象与学习建议 本书适合于电子信息工程、自动化、测控技术、物理、化学等相关专业的本科生、研究生，以及从事传感器研发、设计、应用和维护的工程师和技术人员。 为了更好地学习本书内容，建议读者具备一定的模拟电子技术、数字电子技术和微处理器基础。学习过程中，可以通过动手实践、模拟仿真等方式加深理解，并积极关注传感器领域的最新动态和研究进展。 本书的编写旨在提供一个坚实的起点，引导读者走进精彩纷呈的传感器世界，激发对传感器技术的深入探索和创新应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格简直是教科书中的一股清流，它没有陷入那种堆砌术语的泥潭，而是采取了一种非常贴近工程实践的讲解方式。作者似乎非常了解初学者在面对理论时容易产生的困惑点，总能在关键的概念引入时，穿插一些简短但极具启发性的“思考题”或者“实际应用背景介绍”。比如，在讲解某类传感器的噪声抑制原理时，作者没有直接抛出复杂的傅里叶变换公式，而是先用一个生活化的例子——比如在一个嘈杂环境中分辨朋友声音的情景——来类比，让人瞬间抓住了核心的“信噪比”概念，然后再逐步过渡到数学模型，这种层层递进的方式，极大地降低了理解门槛。行文间，语言的组织逻辑流畅得像是专业人士在进行一次高质量的技术讲座，偶尔还会冒出一些带着幽默感的比喻，让枯燥的理论学习过程变得生动起来。我特别欣赏它在章节末尾设置的“拓展阅读”和“自测习题”部分，它们的设计并非简单的重复，而是引导读者去思考理论在更广阔领域的应用和延伸，真正做到了学以致用。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本“教材”，更像是一份“路线图”。它清晰地勾勒出了当前领域的研究热点和未来发展趋势。在讨论到特定传感器的精度极限时，作者并没有止步于介绍当前已实现的最高水平，而是相当深入地探讨了哪些基础物理瓶颈尚待突破，甚至隐晦地指出了几个可能的研究方向。这种前瞻性在很多基础理论书籍中是比较少见的，它们往往更侧重于巩固既有知识体系。这本书的编排结构，似乎就是为了培养下一代研究人员而设计的——先打下坚实的基础，然后引导你看到更远处的山峰。它提供了一套严密的分析和评估工具箱，让人在面对新兴技术时，不会感到茫然失措，而是能够迅速套用书中的理论框架去进行批判性分析。对于希望从事相关领域研发工作的人来说，这本书的份量，不言而喻。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实下了不少心思，封面选用了深邃的蓝色调，搭配简洁的白色和橙色字体，在视觉上给人一种既专业又不失活力的感觉。书脊部分的处理也很扎实，即便是经常翻阅，页脚也没有出现明显的磨损痕迹，这对于一本工具书来说是非常重要的品质体现。内页纸张的质感相当不错，不是那种廉价的反光纸，印刷清晰度极高，即便是细小的图表和公式也能看得一清二楚，长时间阅读下来，眼睛的疲劳感明显减轻了。特别是书中那些复杂的系统结构图和原理示意图，线条的粗细和灰度过渡处理得非常到位，层次感分明，这极大地帮助我理解那些抽象的概念。装订方面，我特意试着将它完全摊平，发现它能保持一个相对平坦的状态，这对于需要在实验台上对照参考时非常方便，不会因为书本合拢而影响阅读体验。整体来说，从拿到手的触感到实际使用的感受，这本书在硬件上的投入和对细节的关注，都体现了出版方对知识载体的尊重，让人愿意把它放在手边，时常翻阅。那种沉甸甸的质感，也仿佛在无声地诉说着内容的厚重与可靠性。

评分☆☆☆☆☆

我尤其想为这本书的图表质量点赞。在涉及到复杂信号处理流程和传感器内部结构剖析时，文字描述往往显得力不从心，但这本书的图示部分完全弥补了这一点。那些流程图，色彩运用克制而有效，关键路径用粗体或不同颜色标注，使得信息流向一目了然，即使是多层嵌套的反馈回路，也能通过巧妙的空间布局被清晰地解构。很多图例都是原创性的，而不是简单地从其他地方拼凑或截取的低分辨率图像，线条的锐度和清晰度都达到了出版级的标准。举例来说，书中关于某一特定光学传感器的光路设计图，不仅标注了关键元件的相对位置，还用光线轨迹的颜色变化来指示不同波长的光束分离过程，这种细节处理，对于理解其核心工作原理是决定性的。我曾经花了很多时间去搜索网络上其他资源的类似图示，但很少有能达到这种直观和准确性的，这无疑是这本书作为权威参考资料的重要加分项。

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来概括这本书的知识深度，那一定是“平衡”。它成功地在理论的严谨性与工程应用的广度之间找到了一个绝妙的支点。对于那些希望深入研究底层物理机制的读者，书中对效应的物理本质、数学建模过程的推导详略得当，丝毫不含糊，很多前沿文献中才提及的细微差别，在这里都有了清晰的论述。然而，如果只是需要快速掌握某一类传感器的选型和集成，这本书提供的各种性能参数对比表格和典型应用案例也足够详尽和实用。我注意到，与市面上很多只关注单一技术路线的书籍不同，这本书对多种主流技术路线的优劣势进行了公正的横向比较，没有明显的偏袒，这对于我们进行多方案评估时提供了非常客观的参考框架。它不只是告诉你“是什么”，更重要的是教会你“为什么是这样”，以及“在实际中应该如何选择”。这种“知其然，更知其所以然”的教育理念，让这本书的价值远超一本普通的参考手册，更像是一位经验丰富的老工程师的悉心教导。