傳感器與檢測技術(全國普通高校自動化類專業規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃曉青 著

圖書標籤:

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302372974

商品編碼：29758319526

包裝：平裝

齣版時間：2014-12-01

基本信息

書名:傳感器與檢測技術(全國普通高校自動化類專業規劃教材)

：39.00元

售價：26.5元,便宜12.5元,摺扣67

作者:硃曉青

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-12-01

ISBN：9787302372974

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

本書是作者在多年教學工作、工程實踐並結閤國內外該領域的教學和技術發展等基礎上編寫的，本書係統地介紹瞭有關過程檢測與傳感器的基本理論、基本結構以及實際應用的基本方法與基本技術等。全書共分7章，包括自動控製與檢測、信號調理、機械量傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、光學傳感器以及部分其他工業參數測量用的傳感器等。本書可作為自動化專業或相關專業本科生檢測與傳感器類課程教材或教學參考書，也可作為相關工程技術人員的參考資料。

目錄

章 自動控製與檢測
1.1 控製係統與傳感器
1.1.1 過程控製的基本原理
1.1.2 伺服機械係統
1.1.3 離散狀態控製係統
1.1.4 參數檢測
1.1.5 傳感器及其基本特性
1.2 控製係統與結構圖錶達
1.2.1 結構圖的組成
1.2.2 係統元件
1.3 標準與單位
1.3.1 標準
1.3.2 單位
1.4 誤差與測量結果處理
1.4.1 誤差的基本概念
1.4.2 測量結果處理
1.5 本章小結
習題
參考文獻
第2章 信號調理
2.1 信號調理的基本概念
2.1.1 信號等級與偏置的改變
2.1.2 綫性化
2.1.3 轉換
2.1.4 濾波與阻抗匹配
2.2 運算放大器
2.2.1 運算放大器的基本特徵
2.2.2 傳感器及儀錶用運算放大器
2.3 分壓電路與橋路
2.3.1 分壓電路
2.3.2 分壓電路的負載效應
2.3.3 惠斯登電橋
2.3.4 電橋的靈敏度
2.3.5 電橋放大器
2.3.6 電抗或阻抗電橋
2.4 濾波器
2.4.1 RC低通濾波器
2.4.2 RC高通濾波器
2.4.3 RC帶通濾波器與帶阻濾波器
2.4.4 LC濾波器
2.4.5 有源濾波器
2.4.6 數字濾波器
2.5 本章小結
習題
參考文獻
第3章 機械量傳感器
3.1 位移傳感器
3.1.1 電阻電位計傳感器
3.1.2 電容位移傳感器
3.1.3 電感位移傳感器
3.1.4 壓電位移傳感器
3.2 應變傳感器
3.2.1 應力與應變
3.2.2 應變計的基本原理
3.2.3 金屬應變計
3.2.4 半導體應變計
3.2.5 應變計的信號調理
3.3 其他位移傳感器
3.3.1 渦流式位移傳感器
3.3.2 光縴式位移傳感器
3.3.3 擋闆噴嘴式位移傳感器
3.3.4 超聲波式位移傳感器
3.3.5 編碼器式位移傳感器
3.4 霍爾傳感器
3.4.1 霍爾效應
3.4.2 霍爾元件及檢測電路
3.4.3 霍爾式位移傳感器
3.4.4 霍爾式電流傳感器
3.5 接近開關
3.5.1 接近開關的主要功能與用途
3.5.2 電磁感應型接近開關
3.5.3 霍爾型接近開關
3.5.4 電容型接近開關
3.5.5 光電型接近開關
3.6 物位傳感器
3.6.1 機械型液位傳感器
3.6.2 電氣型液位傳感器
3.6.3 超聲波液位傳感器
3.6.4 壓力型液位傳感器
3.7 運動傳感器
3.7.1 運動類型描述
3.7.2 加速度計的基本原理
3.7.3 加速度計的類型與應用
3.7.4 微加速度傳感器
3.7.5 速度傳感器
3.8 壓力傳感器
3.8.1 壓力測量單位及測量方法
3.8.2 流體壓力傳感器
3.8.3 彈性壓力傳感器
3.8.4 電氣式壓力傳感器
3.8.5 固態壓力傳感器
3.8.6 荷重傳感器與稱重係統
3.8.7 高壓傳感器
3.8.8 低壓傳感器
3.8.9 聲壓傳感器
3.8.10 微壓力傳感器
3.9 本章小結
習題
參考文獻
第4章 流量傳感器
4.1 流體基本特性及測量方法
4.2 流體的體積流量測量
4.2.1 阻塞式流量計
4.2.2 障礙式流量計
4.2.3 其他體積式流量計
4.3 質量流量計
4.3.1 質量流量的推理方法和補償方法
4.3.2 質量流量的直接測量方法
4.4 流體測速傳感器
4.4.1 靜態皮托管
4.4.2 平均皮托管
4.4.3 熱綫流速計
4.5 本章小結
習題
參考文獻
第5章 溫度傳感器
5.1 溫度測量的基本概念
5.1.1 溫度與溫標
5.1.2 測溫方法
5.2 電阻溫度傳感器
5.2.1 金屬電阻與溫度
5.2.2 金屬電阻測溫傳感器
5.2.3 電阻測溫傳感器的信號調理
5.2.4 熱敏電阻溫度傳感器
5.3 熱電偶溫度傳感器
5.3.1 熱電效應
5.3.2 熱電偶測溫傳感器
5.3.3 熱電偶傳感器的信號調理
5.4 其他溫度傳感器
5.4.1 雙金屬測溫傳感器
5.4.2 氣體測溫傳感器
5.4.3 液體膨脹測溫傳感器
5.5 本章小結
習題
參考文獻
第6章 光學傳感器
6.1 電磁輻射的基本概念
6.1.1 電磁輻射的性質
6.1.2 光的基本屬性
6.2 光電傳感器
6.2.1 光發射傳感器
6.2.2 光敏傳感器
6.3 光學高溫計
6.3.1 熱輻射的基本原理
6.3.2 寬帶高溫計
6.3.3 部分輻射高溫計
6.3.4 窄帶高溫計
6.3.5 輸齣信號的調製
6.4 光縴傳感器
6.4.1 光導縴維與光縴傳感器
6.4.2 光縴溫度傳感器
6.5 紅外分析儀
6.5.1 透射介質的性質
6.5.2 紅外氣體分析儀
6.6 光源與光電耦閤器件
6.6.1 光源
6.6.2 光電耦閤器件
6.7 本章小結
習題
參考文獻
第7章 其他工業參數的測量
7.1 參數成分分析類傳感器
7.1.1 熱導式氣體分析儀
7.1.2 氧化鋯氣體分析儀
7.1.3 電導儀
7.1.4 pH傳感器
7.2 本章小結
習題
參考文獻
附錄A 部分熱電阻分度錶
附錄B 部分熱電偶分度錶
部分習題參考答案

作者介紹

硃曉青，男，1982年畢業於華中科技大學；教授，享受國務院特殊津貼，中國儀器儀錶學會過程檢測控製儀錶分會理事。湖南省儀器儀錶學會理事。曾主持完成國傢“八五”重點科技攻關課題1項、省部級重點項目2項。獲省部級科技進步二等奬2項、三等奬3項、四等奬2項。編寫專著《過程檢測控製技術與應用》，編寫教材FieldbusesandDistributedTechnologiesforProcessControl。在國際國內刊物或會議發錶論文30餘篇。

文摘

序言

《現代傳感器原理與應用》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的現代傳感器技術概覽，涵蓋瞭傳感器的基本原理、關鍵技術、主流類型及其在各個領域的廣泛應用。本書內容豐富，理論嚴謹，圖文並茂，力求使讀者在掌握傳感器核心知識的同時，也能瞭解其在實際工程中的部署與優化。 第一章 傳感器基礎理論 本章將從最基礎的層麵齣發，為讀者構建對傳感器的完整認知框架。我們將首先探討傳感器的定義、作用以及在現代科技體係中的核心地位。在此基礎上，深入剖析傳感器的基本工作原理，包括物理量到電信號的轉換機製。這部分將詳細介紹各種物理效應，如壓電效應、熱電效應、磁緻伸縮效應、霍爾效應、光電效應、化學反應等，並闡述它們如何被應用於傳感器的設計與製造。 接著，我們將討論傳感器的關鍵性能指標，例如靈敏度、精度、分辨率、綫性度、遲滯、重復性、響應時間、穩定性、工作範圍等。對這些指標的深刻理解是選擇和應用傳感器的基礎，因此我們將通過具體的數學模型和實例來解釋每個指標的含義、影響因素以及如何進行評估和優化。 此外，本章還將涉及傳感器的信號處理與電路設計。從原始的傳感信號如何通過放大、濾波、模數轉換等步驟轉化為可用的數字信號，到各種信號調理電路的設計方法，都將進行詳細的講解。這包括對運放電路、濾波器類型（如低通、高通、帶通）、采樣率選擇等內容的應用。 最後，本章還將觸及傳感器的封裝與校準技術。傳感器在實際應用中需要可靠的封裝以保護其免受環境影響，並確保其長期穩定運行。我們將介紹常見的封裝材料、結構以及相關的工藝。同時，校準是保證傳感器測量準確性的關鍵環節，本章將介紹不同校準方法（如一點校準、多點校準）的原理與實踐。 第二章 主流傳感器類型詳解 本章將聚焦於當前應用最為廣泛的幾類傳感器，對其工作原理、結構特點、性能優勢與局限性進行詳細介紹。 力學傳感器： 包括應變片式傳感器（如電阻應變片、半導體應變片）、壓阻式傳感器、電容式力傳感器、壓電式力傳感器等。我們將分析它們在測量位移、力、壓力、加速度等方麵的機理，並探討其在高精度稱重、結構健康監測、慣性導航等領域的應用。 熱學傳感器： 重點介紹熱電偶、熱敏電阻（NTC, PTC）、鉑電阻溫度計（RTD）、紅外傳感器等。我們將深入解析它們的測溫原理、動態響應特性，以及在環境監測、工業過程控製、醫療體溫測量等方麵的應用。 光學傳感器： 涵蓋光電二極管、光敏三極管、光敏電阻、CCD/CMOS圖像傳感器、激光傳感器等。本章將詳細闡述光信號的産生、傳輸、接收與轉換過程，並重點介紹它們在光照度測量、距離測量、圖像采集、條形碼識彆、顔色檢測等領域的廣泛應用。 磁學傳感器： 包括霍爾效應傳感器、磁阻傳感器（AMR, GMR, TMR）、磁緻伸縮傳感器等。我們將深入剖析磁場與電信號之間的轉換關係，並重點介紹它們在位置檢測、速度測量、電流檢測、無接觸開關等領域的應用。 化學與生物傳感器： 介紹氣體傳感器（如催化燃燒式、電化學式）、pH傳感器、離子選擇性電極（ISE）、生物膜傳感器等。本章將重點探討化學反應、電化學過程或生物分子相互作用如何轉化為可測量的電信號，並闡述其在環境監測、食品安全、醫療診斷、工業過程分析等領域的關鍵作用。 第三章 傳感器信號處理與調理 高質量的傳感信號處理是確保測量準確性和可靠性的關鍵。本章將深入探討傳感器信號的常見問題及其解決方法。 噪聲抑製技術： 傳感器輸齣信號往往伴隨著各種噪聲，包括熱噪聲、閃爍噪聲、共模噪聲、電源噪聲等。本章將介紹差分放大、屏蔽、接地、濾波等常用的噪聲抑製技術，並分析不同濾波器的特性（如巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾）及其選擇依據。 信號放大與調理： 傳感器輸齣信號的幅度和阻抗往往不適閤直接測量。本章將詳細介紹儀錶放大器、跨阻放大器等電路在信號放大中的應用，並講解模擬信號調理的技術，如綫性化、增益調度、偏移補償等。 模數轉換（ADC）： 數字係統無法直接處理模擬信號，因此ADC是連接傳感器與數字處理單元的關鍵。本章將介紹不同類型的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型、流水綫型）的原理、分辨率、采樣率、功耗等性能指標，並指導讀者如何根據應用需求選擇閤適的ADC。 數字信號處理（DSP）： 經過ADC轉換後的數字信號仍然需要進一步處理。本章將介紹數字濾波（如FIR、IIR濾波器）、數字積分、數字微分、傅裏葉變換等數字信號處理技術在傳感器數據後處理中的應用，以提取有用的信息並去除殘餘噪聲。 第四章 傳感器在典型應用領域 本章將展示傳感器技術在各個領域的實際應用，通過具體案例來加深讀者對傳感器價值的理解。 工業自動化與過程控製： 介紹傳感器在工業生産綫上的應用，如溫度、壓力、流量、液位、物位、位置、速度、力等參數的實時監測與控製。重點關注其在生産效率提升、産品質量保證、安全生産保障等方麵的作用。 環境監測與保護： 探討傳感器在空氣質量、水質、土壤、噪音等環境參數監測中的應用，如氣體傳感器用於檢測有害氣體濃度，pH傳感器用於監測水體酸堿度，光學傳感器用於檢測顆粒物等。 智能交通係統： 介紹傳感器在交通流量監測、車輛檢測、車道保持、自動駕駛、胎壓監測等方麵的應用。包括雷達、激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器等。 醫療與健康監測： 闡述傳感器在生理參數監測（如心率、血壓、血氧、體溫）、血糖監測、藥物輸送、醫學影像等領域的應用。重點關注其在提高診斷精度、改善治療效果、實現遠程醫療等方麵的潛力。 消費電子與物聯網： 介紹傳感器在智能手機、智能傢居、可穿戴設備、無人機等消費電子産品和物聯網設備中的應用，如加速度計、陀螺儀、地磁傳感器、環境光傳感器、指紋傳感器等。 第五章 傳感器發展趨勢與未來展望 本章將對傳感器技術的未來發展方嚮進行預測與分析。 微型化與集成化： 探討MEMS（微機電係統）技術在傳感器領域的應用，以及如何實現傳感器的小型化、集成化和多功能化。 智能化與網絡化： 分析傳感器如何與人工智能、大數據、雲計算等技術結閤，實現更高級彆的智能感知、決策與協同。 新型傳感材料與技術： 介紹柔性傳感器、可穿戴傳感器、生物相容性傳感器、量子傳感器等前沿技術的發展。 能源采集與低功耗傳感器： 探討如何為傳感器提供可持續的能源，以及如何設計低功耗傳感器以延長設備續航時間。 標準化與互操作性： 討論傳感器行業麵臨的標準化挑戰，以及如何提高不同傳感器之間的互操作性，構建更開放的生態係統。 通過對以上內容的深入學習，讀者將能夠全麵掌握現代傳感器的基本原理、分類、性能評估、信號處理方法，並瞭解其在各行各業的廣泛應用。本書的編寫力求貼近實際工程需求，為讀者在傳感器技術的研究、開發與應用方麵打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格是偏嚮嚴謹和學術化的，對於已經有一定基礎的學習者來說，這種精確的錶達方式是高效獲取知識的保障。它很少使用過於口語化的錶達，所有的定義和公式推導都力求無懈可擊。但坦率地說，對於初學者，尤其是對數學和物理基礎不是特彆牢固的同學，一開始閱讀可能會有些吃力。章節之間的過渡偶爾顯得有些生硬，像是將各個知識點獨立地放置在一起，而不是形成一個連貫的知識流。如果能加入更多的“情景導入”，比如用一個具體的工業場景來引齣本章需要解決的技術難題，然後再逐步展開理論分析，可能更能激發讀者的學習興趣，也更容易讓讀者理解這些抽象原理的現實意義。總而言之，這本書是高質量的知識載體，但在“教學法”的藝術性上，還可以再提升一個層次，讓學習過程變得更加引人入勝。

評分☆☆☆☆☆

我關注到這本書在對不同信號調理電路的介紹部分，分析得相當透徹，從濾波器的選擇到放大電路的設計，都給齣瞭清晰的電路圖和參數說明，這對於我們理解前端電子學設計非常有幫助。它沒有滿足於停留在功能描述層麵，而是深入到瞭設計背後的考量因素。然而，在涉及工業現場的電磁兼容性（EMC）和抗乾擾措施時，內容顯得略微單薄。在實際的工廠環境中，噪聲和乾擾是傳感器係統穩定運行的頭號敵人。我期待書中能有更詳細的章節，專門探討如何在設計和安裝階段有效規避共模抑製、接地設計規範以及屏蔽技術的具體應用。畢竟，一個理論上完美的係統，在強電磁乾擾的現場可能瞬間失效。增加這部分內容，會讓這本教材真正實現從“實驗室理論”到“工業現場實戰”的跨越，使之成為更全麵的參考手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量讓人眼前一亮，紙張的質地摸起來很舒服，即便是長時間閱讀也不會覺得眼睛很纍。內容組織上，作者顯然花瞭很多心思去構建一個邏輯清晰的知識體係。我特彆欣賞它在介紹不同類型傳感器特性對比時的錶格和圖示，非常直觀地展現瞭各自的優缺點和適用範圍。這對於我們選擇閤適的傳感器來解決特定問題至關重要。不過，在介紹一些前沿的智能傳感器和物聯網相關的技術集成時，篇幅相對較短，感覺有點意猶未盡。畢竟現在工業4.0的大趨勢下，這些新興技術纔是未來自動化的核心驅動力。我希望作者未來能增加一些關於基於機器學習或深度學習的傳感器數據分析的章節，這能讓這本書的內容更具前瞻性和時代感，也更能滿足我們對未來技術發展的期待。現在的版本更像是一本紮實的經典教材，但如果想在競爭激烈的技術前沿站穩腳跟，這些新內容是必不可少的。

評分☆☆☆☆☆

作為一本專業教材，它在基礎理論的深度挖掘上做得非常到位，特彆是對物理量到電信號轉換過程中的各種誤差來源和補償方法的闡述，細緻入微，體現瞭作者深厚的學術功底。我尤其喜歡它在每一章末尾設置的思考題，這些問題往往不是簡單的概念迴顧，而是需要綜閤運用所學知識纔能解答的開放性問題，極大地鍛煉瞭我們的分析和解決問題的能力。唯一的遺憾是，這本書在某些關鍵儀錶的校準和維護這一實際操作層麵的內容上，著墨不多。在實驗室動手操作時，我們經常會遇到設備老化、漂移等實際問題，一套詳細的、圖文並茂的校準流程指南會非常有價值。目前的內容更側重於“為什麼是這樣”，而“具體如何做”的實操性指導略顯不足。希望未來的修訂版能增加一些附錄，專門介紹幾種主流檢測設備的標準操作規程（SOP），這對提高學生的實際動手能力會是極大的助力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計確實很吸引人，色彩搭配和字體選擇都顯得既專業又不失現代感，光是擺在書架上就讓人覺得挺有分量的。我拿到手的時候，特意翻閱瞭一下目錄，感覺內容覆蓋麵很廣，從最基礎的傳感原理到復雜的信號處理和係統集成，似乎都有所涉及。對於我這種剛接觸自動化領域的新手來說，裏麵的概念性介紹部分寫得比較通俗易懂，沒有一開始就被晦澀的術語淹沒。不過，說實話，有些章節的理論推導部分稍微有點跳躍，需要結閤課本或者其他參考資料纔能完全跟上作者的思路。特彆是涉及到一些高級算法的應用實例時，如果能再多一些實際的工程圖紙或者更貼近生産一綫的案例分析，對於我們理解理論如何轉化為實際生産力會更有幫助。總體而言，這本書的框架搭得不錯，為入門提供瞭一個堅實的理論基礎，隻是在實際操作層麵的銜接上，感覺還可以再打磨一下，讓讀者能更平滑地過渡到工程實踐中去。