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朱晓青 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302372974

商品编码：29758319526

包装：平装

出版时间：2014-12-01

基本信息

书名:传感器与检测技术(全国普通高校自动化类专业规划教材)

：39.00元

售价：26.5元,便宜12.5元,折扣67

作者:朱晓青

出版社：清华大学出版社

出版日期：2014-12-01

ISBN：9787302372974

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书是作者在多年教学工作、工程实践并结合国内外该领域的教学和技术发展等基础上编写的，本书系统地介绍了有关过程检测与传感器的基本理论、基本结构以及实际应用的基本方法与基本技术等。全书共分7章，包括自动控制与检测、信号调理、机械量传感器、温度传感器、流量传感器、光学传感器以及部分其他工业参数测量用的传感器等。本书可作为自动化专业或相关专业本科生检测与传感器类课程教材或教学参考书，也可作为相关工程技术人员的参考资料。

目录

章 自动控制与检测
1.1 控制系统与传感器
1.1.1 过程控制的基本原理
1.1.2 伺服机械系统
1.1.3 离散状态控制系统
1.1.4 参数检测
1.1.5 传感器及其基本特性
1.2 控制系统与结构图表达
1.2.1 结构图的组成
1.2.2 系统元件
1.3 标准与单位
1.3.1 标准
1.3.2 单位
1.4 误差与测量结果处理
1.4.1 误差的基本概念
1.4.2 测量结果处理
1.5 本章小结
习题
参考文献
第2章 信号调理
2.1 信号调理的基本概念
2.1.1 信号等级与偏置的改变
2.1.2 线性化
2.1.3 转换
2.1.4 滤波与阻抗匹配
2.2 运算放大器
2.2.1 运算放大器的基本特征
2.2.2 传感器及仪表用运算放大器
2.3 分压电路与桥路
2.3.1 分压电路
2.3.2 分压电路的负载效应
2.3.3 惠斯登电桥
2.3.4 电桥的灵敏度
2.3.5 电桥放大器
2.3.6 电抗或阻抗电桥
2.4 滤波器
2.4.1 RC低通滤波器
2.4.2 RC高通滤波器
2.4.3 RC带通滤波器与带阻滤波器
2.4.4 LC滤波器
2.4.5 有源滤波器
2.4.6 数字滤波器
2.5 本章小结
习题
参考文献
第3章 机械量传感器
3.1 位移传感器
3.1.1 电阻电位计传感器
3.1.2 电容位移传感器
3.1.3 电感位移传感器
3.1.4 压电位移传感器
3.2 应变传感器
3.2.1 应力与应变
3.2.2 应变计的基本原理
3.2.3 金属应变计
3.2.4 半导体应变计
3.2.5 应变计的信号调理
3.3 其他位移传感器
3.3.1 涡流式位移传感器
3.3.2 光纤式位移传感器
3.3.3 挡板喷嘴式位移传感器
3.3.4 超声波式位移传感器
3.3.5 编码器式位移传感器
3.4 霍尔传感器
3.4.1 霍尔效应
3.4.2 霍尔元件及检测电路
3.4.3 霍尔式位移传感器
3.4.4 霍尔式电流传感器
3.5 接近开关
3.5.1 接近开关的主要功能与用途
3.5.2 电磁感应型接近开关
3.5.3 霍尔型接近开关
3.5.4 电容型接近开关
3.5.5 光电型接近开关
3.6 物位传感器
3.6.1 机械型液位传感器
3.6.2 电气型液位传感器
3.6.3 超声波液位传感器
3.6.4 压力型液位传感器
3.7 运动传感器
3.7.1 运动类型描述
3.7.2 加速度计的基本原理
3.7.3 加速度计的类型与应用
3.7.4 微加速度传感器
3.7.5 速度传感器
3.8 压力传感器
3.8.1 压力测量单位及测量方法
3.8.2 流体压力传感器
3.8.3 弹性压力传感器
3.8.4 电气式压力传感器
3.8.5 固态压力传感器
3.8.6 荷重传感器与称重系统
3.8.7 高压传感器
3.8.8 低压传感器
3.8.9 声压传感器
3.8.10 微压力传感器
3.9 本章小结
习题
参考文献
第4章 流量传感器
4.1 流体基本特性及测量方法
4.2 流体的体积流量测量
4.2.1 阻塞式流量计
4.2.2 障碍式流量计
4.2.3 其他体积式流量计
4.3 质量流量计
4.3.1 质量流量的推理方法和补偿方法
4.3.2 质量流量的直接测量方法
4.4 流体测速传感器
4.4.1 静态皮托管
4.4.2 平均皮托管
4.4.3 热线流速计
4.5 本章小结
习题
参考文献
第5章 温度传感器
5.1 温度测量的基本概念
5.1.1 温度与温标
5.1.2 测温方法
5.2 电阻温度传感器
5.2.1 金属电阻与温度
5.2.2 金属电阻测温传感器
5.2.3 电阻测温传感器的信号调理
5.2.4 热敏电阻温度传感器
5.3 热电偶温度传感器
5.3.1 热电效应
5.3.2 热电偶测温传感器
5.3.3 热电偶传感器的信号调理
5.4 其他温度传感器
5.4.1 双金属测温传感器
5.4.2 气体测温传感器
5.4.3 液体膨胀测温传感器
5.5 本章小结
习题
参考文献
第6章 光学传感器
6.1 电磁辐射的基本概念
6.1.1 电磁辐射的性质
6.1.2 光的基本属性
6.2 光电传感器
6.2.1 光发射传感器
6.2.2 光敏传感器
6.3 光学高温计
6.3.1 热辐射的基本原理
6.3.2 宽带高温计
6.3.3 部分辐射高温计
6.3.4 窄带高温计
6.3.5 输出信号的调制
6.4 光纤传感器
6.4.1 光导纤维与光纤传感器
6.4.2 光纤温度传感器
6.5 红外分析仪
6.5.1 透射介质的性质
6.5.2 红外气体分析仪
6.6 光源与光电耦合器件
6.6.1 光源
6.6.2 光电耦合器件
6.7 本章小结
习题
参考文献
第7章 其他工业参数的测量
7.1 参数成分分析类传感器
7.1.1 热导式气体分析仪
7.1.2 氧化锆气体分析仪
7.1.3 电导仪
7.1.4 pH传感器
7.2 本章小结
习题
参考文献
附录A 部分热电阻分度表
附录B 部分热电偶分度表
部分习题参考答案

作者介绍

朱晓青，男，1982年毕业于华中科技大学；教授，享受国务院特殊津贴，中国仪器仪表学会过程检测控制仪表分会理事。湖南省仪器仪表学会理事。曾主持完成国家“八五”重点科技攻关课题1项、省部级重点项目2项。获省部级科技进步二等奖2项、三等奖3项、四等奖2项。编写专著《过程检测控制技术与应用》，编写教材FieldbusesandDistributedTechnologiesforProcessControl。在国际国内刊物或会议发表论文30余篇。

文摘

序言

《现代传感器原理与应用》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代传感器技术概览，涵盖了传感器的基本原理、关键技术、主流类型及其在各个领域的广泛应用。本书内容丰富，理论严谨，图文并茂，力求使读者在掌握传感器核心知识的同时，也能了解其在实际工程中的部署与优化。 第一章 传感器基础理论 本章将从最基础的层面出发，为读者构建对传感器的完整认知框架。我们将首先探讨传感器的定义、作用以及在现代科技体系中的核心地位。在此基础上，深入剖析传感器的基本工作原理，包括物理量到电信号的转换机制。这部分将详细介绍各种物理效应，如压电效应、热电效应、磁致伸缩效应、霍尔效应、光电效应、化学反应等，并阐述它们如何被应用于传感器的设计与制造。 接着，我们将讨论传感器的关键性能指标，例如灵敏度、精度、分辨率、线性度、迟滞、重复性、响应时间、稳定性、工作范围等。对这些指标的深刻理解是选择和应用传感器的基础，因此我们将通过具体的数学模型和实例来解释每个指标的含义、影响因素以及如何进行评估和优化。 此外，本章还将涉及传感器的信号处理与电路设计。从原始的传感信号如何通过放大、滤波、模数转换等步骤转化为可用的数字信号，到各种信号调理电路的设计方法，都将进行详细的讲解。这包括对运放电路、滤波器类型（如低通、高通、带通）、采样率选择等内容的应用。 最后，本章还将触及传感器的封装与校准技术。传感器在实际应用中需要可靠的封装以保护其免受环境影响，并确保其长期稳定运行。我们将介绍常见的封装材料、结构以及相关的工艺。同时，校准是保证传感器测量准确性的关键环节，本章将介绍不同校准方法（如一点校准、多点校准）的原理与实践。 第二章 主流传感器类型详解 本章将聚焦于当前应用最为广泛的几类传感器，对其工作原理、结构特点、性能优势与局限性进行详细介绍。 力学传感器： 包括应变片式传感器（如电阻应变片、半导体应变片）、压阻式传感器、电容式力传感器、压电式力传感器等。我们将分析它们在测量位移、力、压力、加速度等方面的机理，并探讨其在高精度称重、结构健康监测、惯性导航等领域的应用。 热学传感器： 重点介绍热电偶、热敏电阻（NTC, PTC）、铂电阻温度计（RTD）、红外传感器等。我们将深入解析它们的测温原理、动态响应特性，以及在环境监测、工业过程控制、医疗体温测量等方面的应用。 光学传感器： 涵盖光电二极管、光敏三极管、光敏电阻、CCD/CMOS图像传感器、激光传感器等。本章将详细阐述光信号的产生、传输、接收与转换过程，并重点介绍它们在光照度测量、距离测量、图像采集、条形码识别、颜色检测等领域的广泛应用。 磁学传感器： 包括霍尔效应传感器、磁阻传感器（AMR, GMR, TMR）、磁致伸缩传感器等。我们将深入剖析磁场与电信号之间的转换关系，并重点介绍它们在位置检测、速度测量、电流检测、无接触开关等领域的应用。 化学与生物传感器： 介绍气体传感器（如催化燃烧式、电化学式）、pH传感器、离子选择性电极（ISE）、生物膜传感器等。本章将重点探讨化学反应、电化学过程或生物分子相互作用如何转化为可测量的电信号，并阐述其在环境监测、食品安全、医疗诊断、工业过程分析等领域的关键作用。 第三章 传感器信号处理与调理 高质量的传感信号处理是确保测量准确性和可靠性的关键。本章将深入探讨传感器信号的常见问题及其解决方法。 噪声抑制技术： 传感器输出信号往往伴随着各种噪声，包括热噪声、闪烁噪声、共模噪声、电源噪声等。本章将介绍差分放大、屏蔽、接地、滤波等常用的噪声抑制技术，并分析不同滤波器的特性（如巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔）及其选择依据。 信号放大与调理： 传感器输出信号的幅度和阻抗往往不适合直接测量。本章将详细介绍仪表放大器、跨阻放大器等电路在信号放大中的应用，并讲解模拟信号调理的技术，如线性化、增益调度、偏移补偿等。 模数转换（ADC）： 数字系统无法直接处理模拟信号，因此ADC是连接传感器与数字处理单元的关键。本章将介绍不同类型的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型、流水线型）的原理、分辨率、采样率、功耗等性能指标，并指导读者如何根据应用需求选择合适的ADC。 数字信号处理（DSP）： 经过ADC转换后的数字信号仍然需要进一步处理。本章将介绍数字滤波（如FIR、IIR滤波器）、数字积分、数字微分、傅里叶变换等数字信号处理技术在传感器数据后处理中的应用，以提取有用的信息并去除残余噪声。 第四章 传感器在典型应用领域 本章将展示传感器技术在各个领域的实际应用，通过具体案例来加深读者对传感器价值的理解。 工业自动化与过程控制： 介绍传感器在工业生产线上的应用，如温度、压力、流量、液位、物位、位置、速度、力等参数的实时监测与控制。重点关注其在生产效率提升、产品质量保证、安全生产保障等方面的作用。 环境监测与保护： 探讨传感器在空气质量、水质、土壤、噪音等环境参数监测中的应用，如气体传感器用于检测有害气体浓度，pH传感器用于监测水体酸碱度，光学传感器用于检测颗粒物等。 智能交通系统： 介绍传感器在交通流量监测、车辆检测、车道保持、自动驾驶、胎压监测等方面的应用。包括雷达、激光雷达、摄像头、超声波传感器等。 医疗与健康监测： 阐述传感器在生理参数监测（如心率、血压、血氧、体温）、血糖监测、药物输送、医学影像等领域的应用。重点关注其在提高诊断精度、改善治疗效果、实现远程医疗等方面的潜力。 消费电子与物联网： 介绍传感器在智能手机、智能家居、可穿戴设备、无人机等消费电子产品和物联网设备中的应用，如加速度计、陀螺仪、地磁传感器、环境光传感器、指纹传感器等。 第五章 传感器发展趋势与未来展望 本章将对传感器技术的未来发展方向进行预测与分析。 微型化与集成化： 探讨MEMS（微机电系统）技术在传感器领域的应用，以及如何实现传感器的小型化、集成化和多功能化。 智能化与网络化： 分析传感器如何与人工智能、大数据、云计算等技术结合，实现更高级别的智能感知、决策与协同。 新型传感材料与技术： 介绍柔性传感器、可穿戴传感器、生物相容性传感器、量子传感器等前沿技术的发展。 能源采集与低功耗传感器： 探讨如何为传感器提供可持续的能源，以及如何设计低功耗传感器以延长设备续航时间。 标准化与互操作性： 讨论传感器行业面临的标准化挑战，以及如何提高不同传感器之间的互操作性，构建更开放的生态系统。 通过对以上内容的深入学习，读者将能够全面掌握现代传感器的基本原理、分类、性能评估、信号处理方法，并了解其在各行各业的广泛应用。本书的编写力求贴近实际工程需求，为读者在传感器技术的研究、开发与应用方面打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量让人眼前一亮，纸张的质地摸起来很舒服，即便是长时间阅读也不会觉得眼睛很累。内容组织上，作者显然花了很多心思去构建一个逻辑清晰的知识体系。我特别欣赏它在介绍不同类型传感器特性对比时的表格和图示，非常直观地展现了各自的优缺点和适用范围。这对于我们选择合适的传感器来解决特定问题至关重要。不过，在介绍一些前沿的智能传感器和物联网相关的技术集成时，篇幅相对较短，感觉有点意犹未尽。毕竟现在工业4.0的大趋势下，这些新兴技术才是未来自动化的核心驱动力。我希望作者未来能增加一些关于基于机器学习或深度学习的传感器数据分析的章节，这能让这本书的内容更具前瞻性和时代感，也更能满足我们对未来技术发展的期待。现在的版本更像是一本扎实的经典教材，但如果想在竞争激烈的技术前沿站稳脚跟，这些新内容是必不可少的。

评分☆☆☆☆☆

我关注到这本书在对不同信号调理电路的介绍部分，分析得相当透彻，从滤波器的选择到放大电路的设计，都给出了清晰的电路图和参数说明，这对于我们理解前端电子学设计非常有帮助。它没有满足于停留在功能描述层面，而是深入到了设计背后的考量因素。然而，在涉及工业现场的电磁兼容性（EMC）和抗干扰措施时，内容显得略微单薄。在实际的工厂环境中，噪声和干扰是传感器系统稳定运行的头号敌人。我期待书中能有更详细的章节，专门探讨如何在设计和安装阶段有效规避共模抑制、接地设计规范以及屏蔽技术的具体应用。毕竟，一个理论上完美的系统，在强电磁干扰的现场可能瞬间失效。增加这部分内容，会让这本教材真正实现从“实验室理论”到“工业现场实战”的跨越，使之成为更全面的参考手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格是偏向严谨和学术化的，对于已经有一定基础的学习者来说，这种精确的表达方式是高效获取知识的保障。它很少使用过于口语化的表达，所有的定义和公式推导都力求无懈可击。但坦率地说，对于初学者，尤其是对数学和物理基础不是特别牢固的同学，一开始阅读可能会有些吃力。章节之间的过渡偶尔显得有些生硬，像是将各个知识点独立地放置在一起，而不是形成一个连贯的知识流。如果能加入更多的“情景导入”，比如用一个具体的工业场景来引出本章需要解决的技术难题，然后再逐步展开理论分析，可能更能激发读者的学习兴趣，也更容易让读者理解这些抽象原理的现实意义。总而言之，这本书是高质量的知识载体，但在“教学法”的艺术性上，还可以再提升一个层次，让学习过程变得更加引人入胜。

评分☆☆☆☆☆

作为一本专业教材，它在基础理论的深度挖掘上做得非常到位，特别是对物理量到电信号转换过程中的各种误差来源和补偿方法的阐述，细致入微，体现了作者深厚的学术功底。我尤其喜欢它在每一章末尾设置的思考题，这些问题往往不是简单的概念回顾，而是需要综合运用所学知识才能解答的开放性问题，极大地锻炼了我们的分析和解决问题的能力。唯一的遗憾是，这本书在某些关键仪表的校准和维护这一实际操作层面的内容上，着墨不多。在实验室动手操作时，我们经常会遇到设备老化、漂移等实际问题，一套详细的、图文并茂的校准流程指南会非常有价值。目前的内容更侧重于“为什么是这样”，而“具体如何做”的实操性指导略显不足。希望未来的修订版能增加一些附录，专门介绍几种主流检测设备的标准操作规程（SOP），这对提高学生的实际动手能力会是极大的助力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计确实很吸引人，色彩搭配和字体选择都显得既专业又不失现代感，光是摆在书架上就让人觉得挺有分量的。我拿到手的时候，特意翻阅了一下目录，感觉内容覆盖面很广，从最基础的传感原理到复杂的信号处理和系统集成，似乎都有所涉及。对于我这种刚接触自动化领域的新手来说，里面的概念性介绍部分写得比较通俗易懂，没有一开始就被晦涩的术语淹没。不过，说实话，有些章节的理论推导部分稍微有点跳跃，需要结合课本或者其他参考资料才能完全跟上作者的思路。特别是涉及到一些高级算法的应用实例时，如果能再多一些实际的工程图纸或者更贴近生产一线的案例分析，对于我们理解理论如何转化为实际生产力会更有帮助。总体而言，这本书的框架搭得不错，为入门提供了一个坚实的理论基础，只是在实际操作层面的衔接上，感觉还可以再打磨一下，让读者能更平滑地过渡到工程实践中去。