传感器原理及应用/普通高等教育“十一五”国家级规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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程德福，王君，凌振宝 等 编

图书标签:

• 传感器
• 原理
• 应用
• 高等教育
• 规划教材
• 电子技术
• 物理学
• 测量技术
• 自动化
• 仪器仪表

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111229834

版次：1

商品编码：12226444

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2017-06-01

用纸：胶版纸

页数：315

字数：473000

正文语种：中文

内容简介

　　《传感器原理及应用/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
　　《传感器原理及应用/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》以被测量为物理量并转换为可用电信号的传感器为主体，以传感器的工作原理、结构、主要参数及典型应用为主要内容，包括：概述、力传感器、温度传感器、磁传感器、光传感器、其他类型传感器及智能化网络化传感技术七章，每章都附有思考题与习题。
　　《传感器原理及应用/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》参考借鉴了许多国内外专家学者的教材和论著，反映了国内外传感器新发展以及有特色的科研成果，适应不同层次和不同学时的教学要求。
　　《传感器原理及应用/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》的电子教案、多媒体课件、网络课程、实验、自我测试等内容可通过http：//sensor．jlu．edu．cn/和http：//www.cmpedu.com网站下载。
　　《传感器原理及应用/普通高等教育“十一五”国家级规划教材》可作为本科测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程等专业的教材，也可供工程技术人员参考。

内页插图

目录

前言

第一章 概述
第一节 传感器的基本概念
第二节 传感器的分类
第三节 传感器的特性与主要性能指标
第四节 应用传感器需遵循的原则与考虑的主要因素
第五节 传感器技术的发展
思考题与习题

第二章 力传盛器
第一节 应变式传感器
第二节 电感式传感器
第三节 电容式传感器
第四节 压电式传感器
思考题与习题

第三章 温度传感器
第一节 概论
第二节 热电偶温度传感器
第三节 热敏电阻温度传感器
第四节 集成温度传感器
第五节 其他温度传感器
思考题与习题

第四章 磁传感器
第一节 概述
第二节 霍耳磁敏传感器
第三节 磁敏电阻
第四节 感应式磁敏传感器
第五节 磁通门式磁敏传感器
第六节 质子旋进式磁敏传感器
第七节 光泵式磁敏传感器
第八节 SQUID磁敏传感器
思考题与习题

第五章 光传感器
第一节 概述
第二节 外光电效应器件
第三节 内光电效应器件
第四节 其他光传感器
第五节 光传感器的应用举例
第六节 光纤传感器
思考题与习题

第六章 其他类型传感器
第一节 气敏传感器
第二节 湿度传感器
第三节 生物传感器
思考题与习题

第七章 智能化网络化传感器技术
第一节 智能传感器
第二节 IEEE1451标准阿络化智能传感器
第三节 基于zigBee技术的无线传感器网路
第四节 模糊传感器
思考题与习题

参考文献

前言/序言

　　本书是根据“十一五”国家规划教材建设项目要求，按照“传感器原理及检测技术”精品课程教学大纲而编写的。
　　传感器在当代科学技术中占有十分重要的地位。传感器是科学仪器等测量系统、自动控制系统中信息获取的首要环节和关键技术，可以说所有的测控系统都依赖于传感器提供的信息。随着科学技术的高速发展，传感器技术已经成为重要的基础性技术，掌握传感器原理与技术，合理应用传感器，几乎是所有工程技术人员必须具备的基本素养。所以，在高等学校的仪器科学与技术、电气工程、自动化等学科专业都开设了传感器类课程。吉林大学的“传感器原理及检测技术”为精品课程，建立了课程网站。
　　本书在“十一五”国家规划教材项目支持下，在“十五”规划教材基础上，参考借鉴了国内外专家学者的教材和论著，反映了国内外传感器新发展以及有特色的科研成果，适应研究型、应用型等不同层次和不同学时教学要求。本书由精品课程组编写，本书的电子教案、多媒体课件、网络课程、实验、自我测试等内容可通过http：//sensor.jlu.edu.cn/和http：//www.cmpedu.com网站下载。
　　本书以被测量为物理量并转换为可用电信号的传感器为主体，以传感器的工作原理、结构、主要参数及典型应用为主要内容，全书共分七章，每章都附有思考题与习题。
　　第一章是概述。论述了传感器的定义、作用和组成等基本概念；介绍了传感器的分类；重点对传感器的特性进行了分析并给出了主要技术指标；归纳总结了应用传感器需遵循的原则与考虑的主要因素；概括性地介绍了传感器技术的发展历程及其趋势。
　　第二章是力传感器。力学量敏感的器件或装置应用广泛，种类很多。本章选择了具有代表性的应变式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器四种力传感器，分析它们的工作原理、组成结构、特点及应用实例。
　　第三章是温度传感器。自然界中几乎所有的物理与化学过程都紧密地与温度相联系。温度传感器是种类繁多和应用最广泛的传感器。本章首先概述了温度传感器标准、分类，以热电偶温度传感器、热敏电阻温度传感器、集成温度传感器为重点，介绍其材料特性、分析工作原理和主要应用；概括性地介绍了其他类型的温度传感器。
　　第四章是磁传感器。测量磁场的方法很多，各种方法的测量原理、测量范围、测量精度均不相同。本章中对各种测磁方法作了简要阐述，对应用较为广泛的霍耳磁敏传感器、磁敏电阻作了重点介绍；并系统地介绍了弱磁检测使用的质子旋进式磁敏传感器、光泵式磁敏传感器、SQUID磁敏传感器、磁通门式磁敏传感器、感应式磁敏传感器等磁传感器的工作原理、结构、检测方法及仪器组成。
　　第五章是光传感器。光传感器是将光信号（红外、可见及紫外光辐射）的参量（强度、波长、相位、偏振等）转换为电信号的一类元器件。在本章中介绍了常用光传感器和光纤传感器的工作原理、技术指标及应用。
　　第六章是其他类型传感器。主要讲述气敏传感器、湿度传感器和生物传感器的工作原理及应用。
　　第七章是智能化网络化传感器技术。本章以较少的篇幅介绍基本智能传感器；重点论述了科研成果“IEEE1451网络化智能传感器及其应用”和IEEE802.15.-4/Zigbee无线传感器网络，对模糊传感器也作了简要的讨论。
　　本书的主要特点：
　　1）注重教材内容更新。增加数字式和网络化智能化传感器及其应用的新内容。
　　2）便于组织教学（可教性）、便于引导自学、富有启发性，主要章节列举典型实例，使学生能够较好地结合例题理解和掌握原理，能够举一反三。难点和重点分布合理。
　　3）传感器的机理研究分析和设计研制与传感器应用并重，适用研究型专业，兼顾应用型专业选用。
　　4）传感器的物理模型中体现机理、结构模型中体现工艺结构、数学模型中体现函数关系，把三者有机结合起来，建立传感器模型化研究方法。
　　本书在编写过程中参考并引用了有关文献，对文献作者表示衷心感谢。
　　本书承蒙上海交通大学博士生导师施文康教授和吉林大学刘希芳教授主审，他们审阅了全稿并提出了很多宝贵意见和建议，在此表示诚挚的谢意。
　　传感器种类多、技术发展快、应用领域广。限于编者的学识水平，书中存在不当之处甚至错误在所难免，恳切希望读者指正。

《感知世界：电子测量与信号处理导论》 引言 在我们赖以生存和发展的现代社会中，信息是至关重要的。而信息的获取，很大程度上依赖于我们能否准确、及时地“感知”外部世界的各种物理量。无论是手机中的触控屏幕，汽车里的导航系统，还是医院里的精密医疗设备，背后都离不开一个核心的技术——电子测量与信号处理。这本书，正是带领读者踏入这一迷人领域的入门向导。它将系统地介绍构成现代电子测量系统和信号处理流程的基本原理、关键技术和典型应用，旨在为工程技术人员、相关专业学生以及对电子技术感兴趣的读者打下坚实的基础。 第一章：物理量与电信号的转换——传感器的奥秘 本章将聚焦于电子测量中最基础也是最核心的环节：如何将纷繁复杂的物理世界转化为机器能够理解的电信号。我们将深入探讨各种传感器的基本工作原理。 力学传感器： 从简单的应变片式力传感器，到复杂的压电式加速度计，我们将揭示它们如何捕捉位移、速度、力、压力等机械量的变化。您将了解到，即使是微小的形变，通过巧妙的设计也能转化为可测量的电信号。我们会探讨电阻式、电容式、压电式等不同类型传感器的优缺点以及适用场景。例如，如何利用材料的形变改变其电阻，从而测量拉伸或压缩；如何通过电容极板间距离的变化来感知压力。 热学传感器： 温度是无处不在的物理量。本章将介绍各种温度传感器的原理，包括热电偶（Seebeck效应）、热敏电阻（NTC/PTC）、电阻温度探测器（RTD）以及红外温度传感器。您将理解不同传感器在测量范围、精度、响应速度等方面的差异，并学会如何根据具体应用选择合适的温度测量方案。例如，热电偶是如何利用两种不同金属在温度梯度下产生的电压来测量温度的；热敏电阻又是如何利用材料电阻随温度变化的特性来实现测量。 光学传感器： 光是信息传递的重要载体。我们将研究光电二极管、光电三极管、光敏电阻、CCD和CMOS图像传感器等器件的工作原理。这些传感器如何将光强的变化转化为电信号，是实现光通信、图像采集、环境光检测等功能的基础。您将了解光电效应的原理，以及不同类型传感器在响应速度、灵敏度、功耗等方面的权衡。 电磁传感器： 磁场的变化同样蕴含着丰富的信息。本章将介绍霍尔传感器、磁阻传感器（AMR, GMR, TMR）以及电磁线圈传感器。它们如何感知磁场的强度和方向，是实现位置检测、电流测量、磁场探测等应用的关键。您将理解霍尔效应是如何在磁场中产生电压的，以及磁阻传感器是如何利用材料磁性变化来改变电阻的。 其他传感器： 除了上述几类，我们还将简要介绍湿度传感器、气体传感器、生物传感器等，以展现传感器技术的广阔应用前景。 第二章：从模拟到数字——信号的采集与处理 物理世界中的大部分信号是连续变化的模拟信号，而现代电子设备往往需要处理数字信号。本章将深入探讨模拟信号如何被转换为数字信号，以及数字信号处理的基本方法。 信号的采样与量化： 任何连续信号的数字化过程都离不开采样和量化。我们将详细讲解奈奎斯特采样定理，理解为何采样频率的选择至关重要。同时，我们将分析量化误差的来源，以及它对信号精度的影响。您将学习到，过低的采样率会导致混叠，而过低的量化位数会引入量化噪声。 模数转换器（ADC）： ADC是将模拟信号转换为数字信号的核心器件。我们将介绍不同类型的ADC，如逐次逼近型ADC、Σ-Δ调制型ADC、闪速型ADC等，分析它们在转换速度、分辨率、功耗等方面的特性。您将了解这些ADC是如何通过不同的内部架构来实现模拟到数字的转换的。 数模转换器（DAC）： 相反，DAC则将数字信号转换为模拟信号，这在音频播放、波形生成等应用中不可或缺。我们将介绍不同DAC的原理和特性。 数字信号处理（DSP）基础： 一旦信号被数字化，我们就可以运用强大的数字信号处理技术来提取信息、抑制噪声、进行滤波、识别模式等。本章将介绍一些基础的DSP概念，如离散时间信号、离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）。您将理解，通过对信号进行频谱分析，可以揭示其隐藏的频率成分。 数字滤波器： 滤波器是信号处理中非常重要的工具，用于去除不需要的频率成分。我们将介绍数字滤波器（如FIR和IIR滤波器）的设计原理和实现方法，以及它们在实际中的应用，如音频降噪、图像去模糊等。 第三章：从微弱到可观——信号的调理与放大 传感器输出的信号往往非常微弱，容易受到噪声的干扰。在进行后续处理之前，必须对这些信号进行有效的调理和放大。 放大器电路： 运算放大器（Op-amp）是模拟信号调理的核心。本章将介绍各种基本放大器电路，如同相放大器、反相放大器、差分放大器，以及它们在增益、带宽、输入输出阻抗等方面的特性。您将理解，通过巧妙的电路设计，可以实现对信号幅度的精确控制。 滤波器电路： 除了数字滤波器，模拟滤波器在信号调理中也扮演着重要角色。我们将介绍有源滤波器和无源滤波器的基本类型（低通、高通、带通、带阻），以及它们在抑制噪声、选择特定频段信号中的作用。 阻抗匹配： 阻抗匹配是保证信号有效传输的关键。我们将讲解阻抗不匹配可能带来的信号损耗，以及如何通过阻抗匹配技术来实现最大功率传输和最小信号反射。 信号隔离与保护： 在某些复杂的应用环境中，信号隔离和保护是必不可少的。我们将介绍光耦、隔离变压器等器件在隔离不同电路地电位、防止高压损坏传感器方面的作用。 第四章：集成与系统——电子测量与信号处理的应用 本章将结合前几章的理论知识，展示电子测量与信号处理技术在各行各业的广泛应用，并介绍一些典型的系统构成。 工业自动化： 在制造业中，传感器被广泛应用于监测生产过程中的温度、压力、流量、液位等参数，通过信号处理实现自动化控制和质量检测。例如，如何利用温度传感器和PID控制器实现精确的温度控制；如何利用压力传感器和PLC实现对生产线的压力监控。 医疗健康： 从心电图、血压计到CT、MRI，电子测量与信号处理技术在医疗诊断和治疗中发挥着至关重要的作用。您将了解生理信号的采集和分析方法。例如，如何捕捉心电信号并进行滤波处理，以识别心脏的异常。 环境监测： 各种环境传感器（如空气质量传感器、水质传感器）收集环境数据，通过信号处理分析污染物的浓度、变化趋势，为环境保护提供科学依据。 消费电子： 智能手机、可穿戴设备、智能家居等产品中，集成了大量的传感器和信号处理芯片，实现了丰富的功能。例如，手机中的加速度计和陀螺仪如何感知用户的运动姿态；智能音箱如何通过麦克风阵列进行语音识别。 通信与导航： 雷达、GPS、无线通信系统等都高度依赖于先进的信号采集与处理技术。我们将简要介绍这些系统是如何利用电磁波进行信息传输和定位的。 总结 《感知世界：电子测量与信号处理导论》旨在为读者构建一个清晰、完整的电子测量与信号处理知识体系。通过对传感器原理、信号采集与处理、信号调理以及典型应用的深入剖析，我们希望激发读者对这一领域的兴趣，并为他们未来在相关领域的学习和实践打下坚实的基础。掌握这些基本原理和技术，您将能够更好地理解和驾驭我们周围日益智能化的世界。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在相关领域摸爬滚打多年的工程师，我一直在寻找一本能够兼顾理论深度和工程实践的参考书。这本《传感器原理及应用》给了我不少惊喜。书中对各种传感器的工作原理讲解得非常透彻，不仅仅停留在现象层面，而是深入到物理效应和数学模型。比如，在介绍霍尔效应传感器时，它不仅给出了公式推导，还详细讲解了不同结构霍尔元件的优劣势，以及如何通过集成电路设计来补偿温度漂移和零点偏移。更重要的是，书中结合了大量实际应用案例，从工业自动化到生命科学，再到航空航天，几乎涵盖了传感器技术的各个重要领域。这些案例分析让我能够更好地理解理论知识在实际工程中的应用，也为我解决工作中遇到的实际问题提供了思路。我尤其欣赏书中对于传感器选择、性能评估和集成设计方面的指导，这些内容对于提升工程师的实操能力非常有价值。总的来说，这本书是一本非常优秀的工具书，能够帮助我们更深入地理解和掌握传感器技术。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对科技发展充满好奇心的普通读者，平时喜欢研究一些电子产品背后的技术。这本书《传感器原理及应用》是我最近入手的一本，虽然书名听起来有些专业，但它确实为我打开了一个全新的视角。我之前只知道手机里的某些功能需要“传感器”，但具体是什么原理，是什么在工作，完全是一头雾水。这本书就像一位耐心细致的老师，从最基础的物理概念讲起，比如压电效应、磁致伸缩效应等，然后引出相应的传感器类型。我尤其喜欢它对不同传感器优缺点的对比分析，以及它们适用的环境和场景。例如，在讲解压力传感器时，它详细对比了应变片式、电容式、压阻式等不同类型的传感器，并解释了各自的灵敏度、线性度、稳定性等关键指标，这让我能更直观地理解为什么在不同的应用场景下会选用不同的压力传感器。读完这本书，我对很多日常电子设备的工作原理都有了更深的认识，感觉自己像是拥有了一副“透视眼”，能够看到事物内在的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《传感器原理及应用》之前，我一直觉得传感器这个东西离我有点远，像是工业生产线上才需要的东西。但翻开书，我才发现它简直渗透在我们生活的方方面面。从智能手机里的陀螺仪、加速度计，到家里的智能空调、空气净化器，再到汽车里的各种传感器，都离不开这些原理。这本书的介绍非常系统，从最基本的传感器分类，比如电阻式、电容式、压电式等等，到它们的工作机理，都讲得清清楚楚。我尤其喜欢书中对一些常见传感器的详细剖析，比如温度传感器，它不仅讲了热电偶、热敏电阻的原理，还结合了实际应用场景，比如在医疗设备、食品保鲜方面的应用。而且，它还提到了很多新型传感器，像MEMS传感器，这个东西在微电子领域可是大有可为，书里介绍的微电子机械系统，真的让我大开眼界，感觉打开了新世界的大门。我之前对传感器只是停留在“能感应”的模糊概念，现在感觉自己好像能理解它们是怎么“思考”的了，这种进步让我非常兴奋。

评分☆☆☆☆☆

我一直在为我的毕业设计寻找相关的资料，希望能做一个基于某种传感器的智能家居系统。之前看了不少零散的文章和网络资料，总是感觉碎片化，抓不住重点。这次偶然看到了这本《传感器原理及应用》，简直如获至宝。它系统地梳理了传感器领域的知识体系，从基础的物理效应到具体的传感器类型，再到它们在不同领域的应用，都做得非常扎实。我尤其看重它对于一些关键技术原理的讲解，比如光电传感器，书中详细介绍了光电二极管、光电三极管、光敏电阻等的工作原理，并且结合了图像识别、距离测量等实际应用案例。这让我能够更好地理解如何选择合适的传感器，以及如何利用这些传感器的输出信号来构建我的系统。这本书的例子也很丰富，很多都是工业界和科研界比较前沿的应用，比如在机器人技术、环境监测领域的传感器应用，这些都给了我很多启发。我觉得这本书不光是理论知识的堆砌，更是对实际应用的一个很好的指导，它能帮助我将理论知识转化为实际的设计方案。

评分☆☆☆☆☆

我是一位在校的电子信息专业学生，即将面临实习和毕业设计的挑战。在老师的推荐下，我开始阅读这本《传感器原理及应用》。坦白说，一开始我有些畏惧，觉得传感器技术过于深奥。然而，随着阅读的深入，我发现这本书的叙述方式非常友好，即使是复杂的概念，也能够通过清晰的图示和生动的例子来解释。我特别喜欢书中对物联网领域传感器应用的介绍，比如用于环境监测的温湿度传感器、气体传感器，以及用于定位和导航的GPS模块、惯性传感器等。这些内容与我未来可能从事的行业紧密相关，让我对学习传感器原理产生了浓厚的兴趣。书中不仅讲解了传感器本身的原理，还涉及了如何将传感器数据进行采集、处理和传输，这为我理解整个物联网系统的构成打下了坚实的基础。此外，书中也提到了传感器在智能制造、智慧医疗等新兴领域的应用，这些都拓宽了我的视野，让我看到了传感器技术广阔的发展前景。这本书为我今后的学习和研究提供了宝贵的指引。