9787560963570 传感器原理及检测技术 华中科技大学出版社 梁福平 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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梁福平 著

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出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787560963570

商品编码：29529368957

包装：平装

出版时间：2010-09-01

基本信息

书名：传感器原理及检测技术

定价：32.50元

作者：梁福平

出版社：华中科技大学出版社

出版日期：2010-09-01

ISBN：9787560963570

字数：479000

页码：282

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.481kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统地介绍了传感器检测技术概论，包括传感器的基本概念、基本特性、技术性能指标及改善性能途径、传感器的标定和选用方法及传感器的发展和选用原则，并对各类传感器(如电阻式、电感式、电容式、压电式、磁电式、热电式、光电式、数字式和光纤传感器等)的工作原理、组成结构、特性及其在日常生活和生产过程中的典型应用作了较系统的阐述，并对其他现代新型传感器作了简要介绍。同时，介绍了常用的传感器信号调理电路和传感器检测系统。每章后面附有数量的思考题与习题，书末附有部分题目的参考答案。
本书可作为高等院校测控技术与仪器、机电一体化、电子信息工程、检测技术、自动化和仪器仪表、机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、通信工程、光信息科学与技术、电子信息科学与技术等专业的教材，建议课时为48～64学时；也可作为其他相近专业高年级本科生和硕士研究生的学习参考书，同时可供与上述领域相关专业的科研人员和工程技术人员参考。

目录

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章 传感器检测技术概论
1.1 传感器的基本概论
1.2 传感器的基本特性
1.3 传感器的技术性能指标及改善性能的途径
1.4 传感器技术的现状与发展
思考题与习题
第2章 电阻式传感器
2.1 应变式电阻传感器
2.2 压阻式传感器
2.3 电位器式传感器
思考题与习题
第3章 电感式传感器
3.1 自感式传感器
3.2 差动变压器
3.3 零点残余电压
3.4 电涡流式传感器
3.5 压磁式传感器
思考题与习题
第4章 电容式传感器
4.1 电容式传感器的工作原理和特性
4.2 电容式传感器的测量转换电路
4.3 电容式传感器的应用
4.4 硅电容式集成传感器
思考题与习题
第5章 压电式传感器
5.1 压电式传感器的工作原理
5.2 压电式传感器的测量电路
5.3 压电式传感器的应用
5.4 超声波传感器
思考题与习题
第6章 磁电式传感器
6.1 磁电感应式传感器
6.2 霍尔式传感器
6.3 磁栅式传感器
思考题与习题
第7章 热电式传感器
7.1 热电阻温度传感器
7.2 热电偶
7.3 半导体温度传感器
7.4 温度传感器与仪表的选用
思考题与习题
第8章 光电式传感器
8.1 光电式传感器的组成及工作原理
8.2 光电式传感器及其应用
思考题与习题
第9章 数字式传感器
9.1 光栅传感器
9.2 感应同步器
9.3 编码器
思考题与习题
0章 光纤传感器
10.1 光纤传感器的技术基础
10.2 光纤传感器的结构原理与分类
10.3 光纤传感器的应用
思考题与习题
1章 其他传感器简介
11.1 气敏传感器
11.2 湿敏传感器
11.3 微波传感器
11.4 固态图像传感器
11.5 智能传感器
思考题与习题
2章 传感器检测系统
12.1 传感器检测系统概述
12.2 常用的信号调理电路
12.3 传感器中的接口技术
12.4 传感器检测系统的设计
12.5 抗干扰问题
12.6 虚拟仪器
思考题与习题
3章 传感器的标定与选用
13.1 传感器的标定与校准
13.2 传感器的选用
思考题与习题
习题参考答案
参考文献

作者介绍

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梁福平 1946年5月出生，江苏溧阳人，教授。1968年北京机械学院精密仪器专业毕业，1981年天津大学精密仪器专业研究生毕业，工学硕士。先后就职于工厂、研究所和高校，现任教于北京信息科技大学。从事传感器技术及其应用、机电一体化技术及其应用、测控技术及仪器等科研与

文摘

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序言

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《智能感知与数据融合：新一代传感器技术探索》 内容概要： 本书是一部深入探讨现代传感器技术及其在信息采集、处理和应用领域前沿进展的专著。全书围绕“智能感知”与“数据融合”两大核心主题，系统性地梳理了从基础理论到前沿应用的完整脉络，旨在为读者构建一个全面、深刻且具有前瞻性的传感器技术认知框架。本书力求在理论阐述的严谨性与技术应用的实践性之间取得平衡，既适合作为高等院校相关专业的研究生教材或高级本科教材，也能够为从事传感器研发、系统集成、数据分析及相关领域的专业技术人员提供宝贵的参考。 第一部分：传感器的基本原理与关键技术 本部分将从传感器最基础的原理出发，逐步深入到构成现代智能传感器的核心技术要素。 第一章：传感器基础理论回顾 本章将首先回顾传感器工作的基本物理效应，例如压电效应、热电效应、磁致伸缩效应、霍尔效应、光电效应、化学反应动力学等，并对其产生的机理进行简要阐述。在此基础上，将重点介绍传感器设计的关键参数，如灵敏度、分辨率、精度、线性度、迟滞、响应时间、稳定性、可重复性等，并分析这些参数对传感器性能的影响。此外，还会简要介绍不同传感器分类的维度，例如按测量原理、按被测量对象、按输出信号形式等，为后续章节的学习打下坚实基础。 第二章：先进传感材料与微纳加工技术 新材料是推动传感器技术革新的驱动力。本章将重点介绍当前在传感器领域备受关注的新型传感材料，包括但不限于： 纳米材料： 如碳纳米管、石墨烯、量子点、金属纳米颗粒等，它们在极高的比表面积和独特的电子/光学特性方面展现出巨大潜力，能够显著提升传感器的灵敏度和响应速度。 智能材料： 如形状记忆合金、液晶、导电聚合物、分子识别材料等，这些材料能够对外界刺激（如温度、光、化学物质、电场等）产生可逆或不可逆的响应，为开发新型功能传感器提供了可能。 生物敏感材料： 针对生物医学、环境监测等应用，本章将介绍抗体、酶、核酸等生物分子如何与特定目标物结合，实现高特异性的检测。 微纳加工技术： 传感器的小型化、集成化和高性能化离不开先进的微纳加工技术。本章将介绍硅微机械加工（MEMS）、光刻、蚀刻、薄膜沉积、自组装等关键工艺，阐述它们如何实现传感元件的微型化和复杂传感系统的集成。 第三章：信号处理与接口电路设计 传感器输出的原始信号往往微弱、带有噪声，并且需要进行数字化处理才能被后续系统利用。本章将深入探讨： 信号调理技术： 包括放大、滤波、基准电压稳定、阻抗匹配等，旨在提高信号质量，消除干扰。 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： 详细介绍不同类型的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型、并行型）和DAC，分析其在分辨率、采样率、功耗等方面的权衡。 接口技术： 介绍常见的传感器接口标准，如I2C、SPI、UART、USB、CAN等，并探讨如何根据应用需求选择合适的接口协议，实现传感器与微控制器（MCU）或其他处理单元的有效通信。 数字信号处理（DSP）基础： 介绍傅里叶变换、数字滤波（如FIR、IIR）、自适应滤波等基本DSP算法，以及它们在降噪、特征提取、信号增强等方面的应用。 第二部分：智能感知技术与发展前沿 本部分将聚焦于赋予传感器“智能”的各种技术手段，以及当前传感器技术的研究热点和未来发展趋势。 第四章：机器学习与人工智能在传感器中的应用 将机器学习（ML）和人工智能（AI）引入传感器技术，能够实现更高级别的感知和决策。本章将探讨： 传感器数据预处理与特征提取： ML算法如何自动学习并提取有意义的特征，例如在图像传感器中识别物体、在音频传感器中识别语音。 模型训练与部署： 介绍监督学习、无监督学习、强化学习等ML范式在传感器数据分析中的具体应用，例如基于数据训练的分类模型、异常检测模型。 边缘计算与传感器融合： 探讨如何将ML模型部署到低功耗的嵌入式设备上，实现“边缘智能”，减少数据传输延迟，并结合多个传感器的信息进行更精准的判断。 深度学习在传感器信号分析中的突破： 介绍卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等深度学习模型如何处理复杂传感器数据，例如在视觉、听觉、触觉感知方面的应用。 第五章：新型传感器原理与技术探索 本章将介绍近年来涌现的一系列创新传感器技术，它们代表着传感器领域的前沿方向。 量子传感器： 探讨基于量子现象（如量子纠缠、量子叠加）的新型传感器，例如原子干涉仪、NV色心传感器，它们在磁场、重力场、时间测量等方面展现出前所未有的精度。 生物电子学与生物传感器： 深入研究生物体与电子器件的接口，开发能够监测生理信号（如血糖、心率、脑电）、检测生物标志物（如疾病诊断）的生物传感器。 光学与光子传感技术： 介绍光纤传感器、表面等离激元传感器、光子晶体传感器等，它们在非接触测量、高精度检测、宽频谱监测等方面的应用。 惯性传感器与导航技术： 详细介绍加速度计、陀螺仪、磁力计的工作原理，以及它们在惯性导航系统（INS）、航位推算（Dead Reckoning）等领域的最新进展。 第六章：传感器网络与物联网（IoT） 传感器网络是构建物联网的基础。本章将聚焦于： 传感器网络架构与协议： 介绍分布式传感器网络的设计原则、通信协议（如Zigbee、LoRaWAN、NB-IoT），以及多跳通信、能量收集等关键技术。 传感器部署与管理： 探讨如何优化传感器节点的部署策略，实现对大规模传感器的统一管理、状态监测和数据采集。 物联网平台与数据处理： 介绍物联网平台在数据接入、存储、分析和应用开发方面的作用，以及云平台、边缘计算在传感器数据处理中的协同工作。 传感器网络在智慧城市、智能制造、智慧农业等领域的应用： 结合具体案例，展示传感器网络如何支撑各类智慧化应用的实现。 第三部分：数据融合与高级应用 本部分将强调如何有效整合多源传感器信息，以获取更全面、更鲁棒的感知能力，并探讨传感器技术在关键领域的实际应用。 第七章：传感器数据融合技术 数据融合是提升传感器系统性能的关键。本章将系统介绍： 数据融合的层次： 按照数据层、特征层、决策层等不同融合层次，分析不同融合策略的优劣。 经典融合算法： 详细阐述卡尔曼滤波（Kalman Filter）及其变种（如扩展卡尔曼滤波EKF、无迹卡尔曼滤波UKF）、粒子滤波（Particle Filter）、贝叶斯网络（Bayesian Network）、证据理论（Dempster-Shafer Theory）等在多传感器数据融合中的应用。 基于机器学习的数据融合： 探讨如何利用ML算法进行数据融合，实现更灵活、自适应的融合模型。 异构传感器数据融合的挑战与解决方案： 分析不同类型传感器数据在尺度、精度、时间同步等方面的差异，并提出相应的融合方法。 第八章：智能驾驶与自动驾驶系统中的传感器应用 智能驾驶是传感器技术最活跃的应用领域之一。本章将深入探讨： 环境感知传感器： 详细介绍激光雷达（LiDAR）、摄像头、毫米波雷达、超声波传感器等在目标检测、距离测量、环境建模中的作用。 定位与导航传感器： 介绍GNSS（全球导航卫星系统）、IMU（惯性测量单元）、轮速编码器等在车辆自身定位与姿态估计中的应用。 传感器融合在自动驾驶中的关键作用： 分析如何通过融合不同传感器的信息，实现对车辆周围环境的全方位、高精度感知，以应对复杂交通场景。 ADAS（高级驾驶辅助系统）中的传感器技术： 如自适应巡航控制（ACC）、车道保持辅助（LKA）、自动紧急制动（AEB）等，以及它们对传感器性能的要求。 第九章：工业自动化与智能制造中的传感器技术 传感器在工业生产过程的自动化、智能化和精益化中扮演着核心角色。本章将聚焦于： 过程监测传感器： 如温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器等在工艺参数控制中的应用。 质量检测与缺陷识别： 介绍视觉传感器、X射线传感器、超声波传感器等在产品质量检测、表面缺陷识别中的应用。 机器人与自动化设备中的传感器： 探讨力/力矩传感器、接近传感器、编码器等如何赋能机器人实现精确操作和环境交互。 预测性维护与故障诊断： 利用振动传感器、温度传感器、电流传感器等监测设备状态，通过数据分析实现故障预警和预测性维护。 第十章：生物医学与健康监测领域的传感器技术 传感器在医疗诊断、疾病监测、个人健康管理等方面展现出巨大的潜力。本章将探讨： 生理信号监测： 如心电图（ECG）、脑电图（EEG）、血氧饱和度（SpO2）、血压、体温等生理参数的无创或微创传感器技术。 生物化学传感器： 针对血糖、尿酸、血酮、特定疾病标志物等进行快速、准确检测的生物化学传感器。 可穿戴健康设备： 介绍智能手表、健康手环等可穿戴设备中集成的多种传感器，以及它们在连续健康数据采集和分析方面的应用。 药物递送与治疗系统中的微型传感器： 探讨微型化、可植入式传感器在精准药物递送、靶向治疗等方面的应用前景。 结论与展望 本书的最后部分将对全书内容进行总结，回顾传感器技术在过去和现在的发展成就，并对未来发展趋势进行展望。重点将放在以下几个方面： 通用化与智能化： 传感器将朝着更通用、更智能化的方向发展，能够自主识别环境、调整工作模式、进行初步决策。 微型化与集成化： 传感器将继续向微型化、纳型化发展，并实现高度集成，形成多功能、多模态的传感器系统。 低功耗与能量收集： 绿色化、低功耗将是重要发展方向，能量收集技术将为无线传感器网络提供可持续的能源。 数据安全与隐私保护： 随着传感器数据的广泛应用，数据安全和隐私保护将成为亟待解决的关键问题。 跨学科融合： 传感器技术将进一步与材料科学、信息科学、生命科学、人工智能等学科深度融合，催生颠覆性的技术创新。 本书希望能够激发读者对传感器技术更深入的探索兴趣，为推动下一代智能感知技术的发展贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷，是想对家里一些智能设备背后的技术有一个更深入的了解，没想到它给我带来了如此大的惊喜。我原本以为传感器技术会非常晦涩难懂，但这本书的语言非常通俗易懂，即使是像我这样对物理和电子知识了解不多的人，也能读得津津有味。作者通过大量生动的例子，将抽象的物理原理具象化，比如用生活中的例子来解释热敏电阻的温度系数，用光学器件来类比光电传感器的作用。而且，这本书还介绍了很多传感器在日常生活中的应用，从智能家居到汽车电子，再到医疗设备，让我惊叹于传感器技术已经渗透到我们生活的方方面面。这本书让我对科技充满了好奇，也激发了我学习更多相关知识的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

对于我而言，这本书更像是一本“传感器百科全书”。我是一名在校的本科生，学习课程时接触到了一些传感器基础知识，但总感觉不够系统和深入。这本书的覆盖面非常广，几乎涵盖了目前主流的各类传感器，从传统的位移、压力、温度传感器，到比较前沿的惯性传感器、生物传感器，都有详细的介绍。让我印象深刻的是，书中不仅仅是简单地罗列传感器的种类和参数，而是深入分析了它们各自的优缺点、适用范围以及工作环境要求。此外，关于传感器性能评价的章节也非常详尽，讲解了灵敏度、精度、迟滞、分辨率等关键指标的含义以及如何进行测量，这对于我们进行实验设计和数据分析至关重要。总的来说，这本书为我构建了一个扎实的传感器知识体系。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在自动化行业摸爬滚打多年的工程师，我一直觉得传感器是整个系统的“眼睛”和“神经”，它们的性能直接决定了整个系统的可靠性和精度。这本书恰好填补了我知识体系中的一些空白。我特别欣赏作者在讲解不同传感器原理时，并没有停留在概念层面，而是深入到具体的工作机制，甚至涉及到一些器件的内部结构和材料特性。比如，在讲到红外传感器时，它不仅解释了热释电效应，还分析了不同类型红外探测器的响应速度和灵敏度差异。此外，书中关于传感器检测技术的论述也非常实用，涉及到了信号调理、干扰抑制、数据采集等多个环节，这些都是我们在实际工作中经常会遇到的问题。这本书让我对传感器的理解更加深刻，也为我今后在项目选型和故障排除方面提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

我是一名正在准备考研的学生，选择这本书作为我的专业基础教材，纯粹是因为它在学界和业界都有很高的声誉。读这本书的过程，我感觉像是踏上了一段探险之旅。作者的写作风格非常严谨，但又不失趣味性。他会从历史的角度去讲述传感器技术的发展历程，让你感受到这项技术是如何一步步演进至今的。书中对各种传感器家族的分类和介绍也非常清晰，比如，按照被测对象分类、按照工作原理分类等等，这种体系化的讲解方式，让我对这个庞大的传感器家族有了整体的认识。我特别喜欢书中关于传感器集成和网络化应用的章节，这部分内容让我看到了传感器技术在物联网、智能制造等前沿领域的巨大潜力，也让我对未来的学习方向更加明确。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的超出了我的预期！我之前对传感器这个领域一直有点模糊的概念，感觉它们只是嵌在各种设备里的“黑箱子”，但读完这本书，我才真正理解了它们的“前世今生”。作者从最基础的物理原理讲起，比如电阻、电容、电感这些基本概念，是怎么与各种物理量（温度、压力、位移等等）发生联系的。我特别喜欢书中对霍尔效应、压电效应、光电效应的详细阐述，用了很多图示和类比，即使我不是电子专业出身，也能很容易理解。而且，它不仅仅是理论，还很注重实践，讲解了很多不同类型传感器的具体检测方法，比如如何用万用表测量电阻型传感器，如何分析输出信号的波形等等。我感觉学到的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思维方式。书的装帧也很精美，纸质很好，印刷清晰，阅读体验很棒。