红外光学气体传感器及检测系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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谭秋林 著

图书标签:

• 红外光谱
• 气体传感器
• 检测系统
• 光学传感器
• 环境监测
• 气体检测
• 红外光学
• 传感器技术
• 工业控制
• 环境科学

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111449249

版次：1

商品编码：11382254

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

页数：146

内容简介

　　《红外光学气体传感器及检测系统》是关于红外光学技术在气体检测领域中研究与应用的成果，其核心内容是面向危险气体检测的红外光学传感器的关键技术及应用实践。
　　《红外光学气体传感器及检测系统》概述了气体传感器的研究现状及红外光学吸收光谱检测方法的优点，从光谱学的基本概念引入，深入分析了红外光学气体检测方法的基本理论，建立了基本检测模型，讨论了检测核心器件的红外敏感元件和探测器的制作方法，分析了微型光学气室结构的设计原则，提出了折叠多反射气室结构设计方法，论述了红外光学气体传感器的集成设计方法及微型低功耗检测系统的设计关键技术，提出了适合多种应用领域的气体浓度计算方法及补偿技术，最后根据应用过程中所设计到的几种检测系统探讨其标定与应用实践，有效地通过应用验证了设计的可行性。书中同时也简单介绍了作者最近开展的未来几年在集成纳米结构的光源与多敏感元一体化的气体传感器方面的研究工作设想。
　　作者多年来致力于研究红外光学技术在气体检测领域中应用。《红外光学气体传感器及检测系统》是作者在多个相关科研项目研究的基础上提炼撰写而成的，所提出的设计方法和思想具备完整的理论、实验依据，有很好的实用价值，可以应用于传感器实际设计与应用技术领域。

目录

前言
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 气体检测传感器原理及方法概述
第2章 红外光学气体检测理论
2.1 光谱学的总体概述
2.2 红外吸收光谱法
2.3 红外吸收与热探测器
2.4 红外吸收光谱法气体检测模型的建立
2.5 本章小结
第3章 红外敏感元件及探测器
3.1 热探测器的参数分析、基本原理及温度影响与补偿技术
3.2 薄膜型探测器
3.3 硅基MEMS热电堆型探测器
3.4 晶体薄片式敏感元件及探测器
3.5 晶片式探测器的封装技术
3.6 本章小结
第4章 红外光学气体传感器的设计
4.1 双通道检测方法
4.2 红外探测光源
4.3 集成式卫星光学气室结构设计
4.4 红外光学气体传感器的集成封装设计
4.5 本章小结
第5章 红外光学气体传感器检测系统的设计与实现
5.1 传感器检测系统设计
5.2 微弱信号检测方法
5.3 红外传感检测系统电路设计
5.4 数据传输方式
5.5 红外传感检测系统的防爆设计
5.6 红外检测系统防尘防水设计
5.7 红外检测系统的实现
5.8 本章小结
第6章 气体浓度的计算方法及补偿技术
6.1 信号的数据采集方法
6.2 数据查表气体浓度计算方法
6.3 函数模型计算法与参数校准计算法
6.4 本章小结
第7章 检测样机的标定、环境考核与应用实践
7.1 传感器检测系统标定测试
7.2 环境适应性模拟实验
7.3 危险气体检测中的应用实践
7.4 本章小结
第8章 多敏感元件与光源集成一体化的红外气体传感器
8.1 概述
8.2 集成纳米结构的红外光源和红外敏感元研究现状
8.3 基于黑硅吸收层的多层纳米膜探测器
8.4 共面集成纳米结构的多气体微纳传感器
8.5 本章小结

前言/序言

《光影的呼吸：现代光学传感器技术探索》 本书并非聚焦于特定的红外光学气体传感器及其检测系统，而是以更宏观的视角，深入浅出地剖析了现代光学传感器的发展脉络、核心原理、关键技术以及广泛的应用前景。我们将一同走进一个由光与物质相互作用构建的精密测量世界，揭示那些肉眼不可见的物理现象如何被转化为可读的数据，为人类的生产、生活和科研提供强大的洞察力。 第一章：光与物质的交响：光学传感器的基本原理 本章将从最基础的光学知识出发，系统介绍光作为一种物理媒介在信息传递和物质探测中的独特优势。我们将探讨光的波粒二象性、光的传播、反射、折射、衍射、干涉等基本光学现象，并阐释这些现象如何被巧妙地应用于设计和构建各类光学传感器。随后，我们将引入“传感”的概念，解释传感器如何通过感知外部环境的光学变化，将其转化为电信号或其他可识别的物理量。本章将以图文并茂的方式，清晰呈现不同光学原理在传感器设计中的基础作用，为后续更深入的技术探讨奠定坚实基础。 第二章：光的“眼睛”：核心光学元件与材料 本章将聚焦于构成光学传感器的核心“眼睛”——各类光学元件和功能材料。我们将详细介绍光源（如LED、激光器）、光探测器（如光电二极管、CCD、CMOS）、光学透镜、棱镜、滤光片、光纤等关键元件的设计原理、技术特点和性能参数。同时，本章还将深入探讨在光学传感器领域至关重要的功能材料，包括各种敏感材料（如半导体材料、金属氧化物、有机物等）如何对特定物理或化学刺激产生光学响应，以及光波导材料、光学涂层等如何优化光路设计和提高传感器性能。我们将分析不同材料的优缺点及其在特定应用场景下的选择考量。 第三章：无接触的洞察：非接触式光学测量技术 本章将重点阐述一系列广泛应用的非接触式光学测量技术。我们将深入探讨光学成像技术，包括可见光成像、高光谱成像、多光谱成像等，揭示它们如何通过捕捉物体的光谱信息来识别物质成分、形貌和状态。此外，本章还将详细介绍光学干涉测量技术，如白光干涉、激光干涉等，阐明其在高精度位移、形变、表面粗糙度等测量中的强大能力。激光雷达（LiDAR）技术作为一种重要的三维空间感知技术，也将被详细介绍其工作原理、关键技术和在自动驾驶、测绘等领域的应用。我们还将触及衍射光学、全息光学等前沿技术，展示它们在实现微纳尺度精确测量方面的潜力。 第四章：光谱的语言：化学成分与状态的光学解析 本章将深入解析光学传感器在化学成分分析和物质状态探测中的强大应用。我们将重点介绍吸收光谱技术，如紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、红外吸收光谱（IR），阐述不同物质如何吸收特定波长的光，从而形成独特的吸收谱图，用于定性定量分析。拉曼光谱（Raman Spectroscopy）作为一种强大的分子结构分析手段，也将被详尽介绍其原理、优势和在材料表征、生物医学等领域的应用。荧光光谱技术，通过激发物质发光并分析其发射光谱，将在本章中得到详细阐述，揭示其在痕量物质检测、生物标记等方面的巨大潜力。此外，我们还将探讨表面等离子体共振（SPR）技术，解释其如何利用光与金属表面电子的相互作用来检测生物分子或化学物质的结合。 第五章：精密丈量：尺寸、形貌与运动的光学感知 本章将聚焦于光学传感器在尺寸、形貌和运动等物理量精确测量方面的应用。我们将介绍光学显微技术，包括共聚焦显微镜、原子力显微镜（AFM）等，展示它们如何实现微观世界的精细成像和三维形貌测量。光电编码器、激光测距仪等在工业自动化、机器人技术中扮演着至关重要的角色，本章将对其工作原理和应用进行详细解读。此外，我们还将探讨光学速度测量技术，如激光多普勒测速（LDV），揭示其如何精确测量物体运动速度。本章还将涉及光学轮廓测量、光学三维扫描等技术，全面展现光学传感器在精密制造、质量控制等领域的强大能力。 第六章：智能的延伸：光学传感器系统的集成与智能化 本章将超越单一传感器的层面，探讨如何将光学传感器集成到复杂的系统中，并赋予其智能化能力。我们将讨论多传感器融合技术，如何结合不同类型光学传感器的优势，实现更全面、更鲁棒的信息获取。数据采集、信号处理、图像识别等关键技术将在本章中得到介绍，阐述如何从原始的光学信号中提取有价值的信息。机器学习、人工智能等前沿技术在光学传感器数据分析中的应用也将被详细探讨，展示如何构建能够自主学习、智能决策的光学检测系统。本章还将展望光学传感器在物联网（IoT）、智能制造、智慧城市等未来发展趋势中的重要作用。 第七章：安全与健康的光学守望：应用领域深度解析 本章将通过生动的案例，深入剖析光学传感器在各个领域的广泛应用。在环境监测领域，我们将探讨其在空气质量、水质监测、污染物检测中的作用。在工业生产领域，光学传感器如何实现产品质量检测、自动化生产控制、过程监控。在医疗健康领域，光学传感器的非侵入式检测能力，如血糖测量、血氧监测、疾病诊断等方面将得到重点介绍。此外，我们还将触及食品安全、安防监控、科学研究等多个领域，展示光学传感技术如何为人类社会的安全、健康和进步贡献力量。 《光影的呼吸：现代光学传感器技术探索》旨在为读者提供一个全面、深入且易于理解的光学传感器技术概览，激发对这一迷人领域的探索兴趣，并为相关专业人士提供有价值的参考。本书的撰写将力求语言生动，逻辑清晰，避免枯燥的学术术语堆砌，而是侧重于技术背后的原理、应用和价值。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余爱好者，对各种物理探测技术都抱有浓厚的兴趣。最近在关注一些关于环境监测和安全防护的科普内容，偶然看到了这本书的介绍，感觉非常契合我的兴趣点。“红外光学气体传感器”听起来就像是科幻小说中的设备，能够“看见”空气中的“看不见的”气体，这本身就充满了吸引力。我很想知道，书里是不是会用比较通俗易懂的方式，解释红外线是如何工作的，为什么不同的气体能够被红外线“看到”，以及这些传感器是怎么被“制造”出来的。我希望书中能够介绍一些实际的“检测系统”的例子，比如在火灾探测中，是不是就用了这样的传感器来探测燃烧产生的气体？或者在工业生产中，用来监测有毒有害气体的设备，是不是也是基于这个原理？我对书中关于传感器的“灵敏度”和“选择性”的概念很感兴趣，这大概就是说它能不能探测到很微量的气体，并且只探测我们想要的那种气体，而不被其他气体干扰。如果这本书能够解答这些问题，并且让我对红外光学气体传感器有一个更全面、更直观的认识，那我会觉得这本书非常有价值。我不太关心过于专业的数学公式和物理推导，更希望能够理解其工作原理和实际应用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在自动化控制领域工作的工程师，我深切体会到精准、可靠的传感器对于整个系统稳定运行的重要性。“红外光学气体传感器及检测系统”这本书的出现，无疑为我们提供了一个潜在的强大解决方案。在许多工业生产过程中，对特定气体的浓度进行实时监测是确保安全生产、优化工艺流程的关键。红外光谱技术因其非接触性、快速响应以及良好的选择性，在气体检测领域有着独特的优势。我期待书中能够详细阐述红外光谱气体传感器的核心技术，例如，不同气体分子对红外光的吸收特性是如何被利用的，以及如何通过选择合适的红外光源和探测器来优化传感器的性能。对于“检测系统”部分，我特别关注书中关于数据采集、信号处理以及与上位机系统集成的方案。例如，如何通过先进的算法来消除环境因素（如温度、湿度）对测量结果的影响，如何实现传感器数据的实时传输和分析，以及如何将其纳入现有的DCS（集散控制系统）或SCADA（数据采集与监视控制系统）中。我希望书中能够提供一些实际的工程应用案例，展示红外光学气体传感器在化工、石油、冶金等行业中的具体部署和应用效果，这将为我们选择和应用这类传感器提供宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对新材料和新技术充满好奇的研究生，我一直关注着传感器技术的最新动态。“红外光学气体传感器及检测系统”这个书名，立刻吸引了我的目光。红外技术本身就具有非接触、高灵敏度的优势，而将其应用于气体传感，无疑是潜力巨大。我特别想了解书中是否会深入探讨不同红外探测机制的物理基础，例如，是基于吸收光谱原理，还是散射原理，亦或是其他更前沿的探测方式。对于半导体材料在红外探测器中的应用，我尤其感兴趣，比如HgCdTe（汞镉碲）、InSb（锑化铟）等，它们在宽带隙、能带结构以及载流子特性方面如何影响探测器的性能。另外，书中关于“光学”部分，我希望能够看到对红外光学元件，如滤光片、透镜、反射镜等的设计和选择的详细阐述，这些元件的性能直接影响着整个系统的光谱分辨率和透过率。对于“检测系统”，我期待书中能够介绍如何利用先进的信号处理算法，例如傅里叶变换红外光谱（FTIR）或者非分散红外（NDIR）技术，来精确识别和量化气体成分。 Furthermore, the book might also cover the integration of micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology in the fabrication of these sensors, leading to miniaturization and cost reduction. The potential applications in industrial safety, medical diagnostics, and environmental monitoring are vast, and I am eager to learn how this technology can contribute to these fields.

评分☆☆☆☆☆

我是一名对前沿科学技术充满热情的普通读者，一直以来都对“看得见”和“看不见”的世界充满好奇。“红外光学气体传感器及检测系统”这个书名，瞬间就勾起了我探究未知的好奇心。红外线，我只知道它和热量有关，但是它竟然还能“看到”气体？这其中的原理一定非常神奇。我希望书中能够用一种比较生动有趣的方式，来解释红外线是如何与空气中的各种气体分子“对话”的，是什么样的“对话”方式让我们可以知道里面有什么气体，有多少气体。我对书中关于“传感器”的部分特别感兴趣，想知道它到底长什么样子，是不是像一个精密的仪器，里面有什么“秘密武器”。而“检测系统”这个词，听起来就像是把这些“秘密武器”组合起来，形成一个能够执行任务的“团队”。我希望书中能有一些关于这些系统“工作场景”的描绘，比如它可能被安装在哪里？在生活中，我们有没有可能在不经意间就接触到这种技术？比如在机场的安检，或者在一些公共场所的空气质量监测？如果这本书能够让我对这项技术有一个清晰、易懂的了解，并且激发出我更多关于科学的兴趣，那么它就是一本非常成功的书。

评分☆☆☆☆☆

我是一名长期从事环境监测工作的工程师，每天都在与各种环境监测仪器打交道。在工作中，我们经常需要对空气中的污染物气体，如CO、NOx、SO2、O3等进行实时监测。虽然目前市场上有不少成熟的监测技术，但每一种技术都有其自身的局限性。而“红外光学气体传感器”这个概念，听起来就有一种“直击要害”的潜力，因为它直接关联到“光学”和“红外”这两个非常有前景的技术手段。我非常期待书中能够详细介绍不同类型的红外光源，比如Nernst灯、微加热元件（MEMS）光源、甚至半导体激光器，它们各自的优缺点，以及在不同应用场景下的适配性。同时，对红外探测器的讲解也至关重要，例如热释电红外探测器、光电导红外探测器、甚至更先进的量子阱红外光电探测器（QWIPs），它们的工作原理、响应范围、灵敏度以及噪声特性，都是决定传感器性能的关键。更令我感兴趣的是，书中是否会深入探讨如何优化红外光路的設計，以提高信噪比，减少环境干扰，例如通过光纤耦合、多通池设计等。对于“检测系统”这部分，我希望看到一些实际的案例，比如如何将这些传感器集成到便携式监测设备中，或者如何构建一个大规模的固定式监测网络。这些都将直接影响到我们在实际工作中能否获得更准确、更可靠的数据，从而为环境保护决策提供更坚实的支持。这本书的出现，让我看到了在气体检测领域实现技术跨越的可能性。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对物理学基础原理怀有深深兴趣的爱好者，我总是对那些能够“洞察”肉眼看不见的现象的技术感到着迷。“红外光学气体传感器及检测系统”这个书名，就如同打开了一扇通往微观世界的大门。我迫切想知道，红外线究竟是如何与气体分子产生“共鸣”的？是像声音的频率一样，每种气体都有自己独特的“声音”吗？书中是否会用形象的比喻来解释这些深奥的物理概念，例如，将气体分子比作一个个小小的“调谐器”，而红外线就是不同频率的“信号”，只有频率对上的“信号”才能被“接收”到？对于“传感器”的结构，我很好奇它内部的“零件”都是些什么，它们又是如何将捕捉到的“信号”转化为我们可以理解的信息的。而“检测系统”则像是为这些“零件”搭建了一个“指挥部”，能够协调工作，并最终告诉我们“哪里”、“有什么”、“多少”。我希望书中能够用一种引人入胜的方式，揭示红外光学气体传感器背后的科学原理，并且能够让我体会到这项技术在现实世界中的价值和应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，无疑填补了当前国内在红外光学气体传感器这一细分领域研究和应用方面的一大空白。一直以来，无论是学术界还是工业界，对于如何更高效、更精准地探测各种气体，尤其是那些对环境和人体健康有潜在威胁的气体，都保持着高度的关注。本书的题目就直指核心，"红外光学气体传感器"这一关键词，瞬间就勾起了我对其中奥秘的强烈好奇。我想，书中肯定会详细阐述红外光谱的原理，是如何与气体分子发生相互作用，进而被传感器捕捉并转化的。这其中涉及到很多基础的物理化学知识，比如不同气体在红外波段的吸收谱线特征，以及如何利用这些特征进行定性或定量分析。我对书中关于传感器结构设计的部分尤其期待，要知道，一个性能优异的传感器，其核心往往在于精巧的设计和材料的选择。是采用了哪种红外光源？探测器又是什么原理？反射式还是透射式？这些细节都会直接影响传感器的灵敏度、选择性、响应速度以及稳定性。另外，"检测系统"的提出，表明这本书不仅仅停留在传感器本身，而是将其置于一个完整的应用场景中进行考量。这意味书中可能还会探讨如何将传感器集成到实际的系统中，包括信号处理、数据采集、通讯接口以及用户界面等。这对于将实验室的研究成果转化为实际可用的产品至关重要，也正是我这样希望了解如何将技术落地的人最关心的部分。总而言之，这本书的主题非常吸引我，我迫切地希望通过它，能够深入了解红外光学气体传感器的最新技术进展、关键原理以及未来的发展趋势。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，任何一项技术的进步，最终都要落脚到实际的应用和解决实际问题上。“红外光学气体传感器及检测系统”这个主题，正是关注了气体检测这一非常实际的应用场景。我作为一名对环保和安全领域有一定关注的普通读者，非常想了解这项技术在实际中的应用有多广泛。书中是否会介绍，除了我们熟知的空气污染监测，它还能在哪些地方发挥作用？例如，在食品包装的质量检测中，能否用来监测包装内的气体成分，以判断食品的新鲜度？或者在医疗领域，能否用于呼出气体的分析，作为疾病诊断的辅助手段？对于“检测系统”，我特别关注其“系统化”的特点。这意味着它不仅仅是一个单独的传感器，而是一个完整的解决方案。书中是否会探讨如何让这些系统更加智能化、自动化，能够自主运行，并与现有的物联网（IoT）平台相结合，实现远程监控和数据共享？如果这本书能够展现红外光学气体传感器在解决现实世界中的具体问题方面的潜力，并提供一些切实可行的应用思路，那它对我来说将是一本极具启发性的读物。

评分☆☆☆☆☆

我是一名曾经从事化学分析工作多年的技术人员，现在也依然关注着分析仪器领域的发展。“红外光学气体传感器及检测系统”这个书名，让我立刻联想到了曾经熟悉的各种光谱分析仪器，但又似乎更加小巧、更加便捷。我非常期待书中能够详细介绍红外光谱分析的经典原理，比如 Beers-Lambert 定律在红外气体传感中的具体应用，以及如何克服实际应用中的各种干扰因素，例如温度、压力变化对吸收光谱的影响。对于“传感器”本身，我更关心其核心材料的选择和制备工艺，是否会涉及到一些新型纳米材料或者薄膜材料在红外吸收和传感方面的特性？而“检测系统”部分，我希望看到书中能够介绍如何将这些传感器与微处理器、数据存储以及通信模块集成，形成一个完整的、易于使用的分析单元。是否会提及一些先进的信号处理技术，例如数字信号处理（DSP）或者模式识别算法，来提高分析的准确性和可靠性？这本书的出现，如果能够将红外光谱分析的理论知识与现代传感技术相结合，并提供一些实际的解决方案，对于我们这些仍然活跃在分析领域，或者希望了解最新分析技术的人来说，无疑是一笔宝贵的财富。

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作为一名专注于光学工程的研究人员，我一直对利用光与物质相互作用来探测未知事物抱有浓厚的兴趣。“红外光学气体传感器及检测系统”这个主题，完美契合了我目前的研究方向。我尤其关注书中对于红外光源技术的研究进展，例如，新型宽带红外光源，或者窄带、高功率的红外半导体激光器，它们在气体传感中的应用前景如何？同时，对于红外探测器阵列的设计与优化，如微测辐射热计（Microbolometer）或者光电导探测器，书中是否有深入的讨论，包括其噪声等效温差（NETD）、响应率以及像素尺寸等关键参数的提升策略？此外，我对光学设计部分有着强烈的期待，特别是如何通过优化红外光学系统（如准直镜、聚焦镜、干涉滤波器等）的设计，来提高传感器的信噪比和光谱分辨率，从而实现对低浓度、复杂混合气体的精确识别。对于“检测系统”，我希望书中能够探讨先进的光谱解卷积算法，以及如何利用机器学习和人工智能技术来提升传感器的智能化水平，实现实时、在线的复杂气体成分分析。这本书的出版，对于推动红外气体传感技术向更高精度、更宽应用范围发展，无疑具有重要的理论和实践意义。

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名词

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例：书者，五经六籍总名也。——《史记·礼书》索隐

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例：大书一“屈”字，以两竿夹揭之，走诉行御史台。——明·高启《书博鸡者事》

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例：易之以书契。——《易·系辞》

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例：申子、韩子皆著书。——《史记·韩非列传》

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例：乃丹书帛曰：“陈胜王”，置人所罾鱼腹中。——《史记·陈涉世家》

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比较简单，没有太多有用信息

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例：饱读节寰公（袁可立）所藏经史,而尤好金箱玉版之书。――明 陈继儒《袁伯应诗集序》

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例：黄生允修借书。随园主人授之书而告之曰。——清·袁枚《黄生借书说》