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叶湘滨 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118050790

商品编码：29581508499

包装：平装

出版时间：2007-04-01

基本信息

书名:传感器与测试技术

定价：38.00元

售价：23.9元,便宜14.1元,折扣62

作者:叶湘滨

出版社：国防工业出版社

出版日期：2007-04-01

ISBN：9787118050790

字数：516000

页码：348

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书分三篇，共16章，系统地论述了传感器与测试技术的理论基础、常用传感器的原理、特性以及典型参量的测试。篇共4章，主要介绍传感器与测试技术理论基础。内容包括：传感器与测试技术的基本概念、地位、作用以及发展动向，信号分析与处理，测量误差与数据处理，测试系统的特性分析。第二篇共7章，介绍常用传感器原理、特性、信号调理电路以及应用，简要介绍其他传感器的原理，包括微机械传感器、模糊传感器、基于人工神经网络的传感器和网络传感器。第三篇共5章，介绍典型参量的测试，其中主要介绍了位移、振动、温度、压力以及流量的测量。
　　本书可作为测控技术与仪器、机械工程及其自动化等专业的本科生教材，也可供其他相关专业的师生及工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《微观世界的智慧与控制：传感器应用解析》 前言 我们身处的现代世界，是一个被无形的数据流和精密的测量所驱动的世界。从家庭的智能温控器，到工业生产线上自动化设备的精准调控，再到航空航天的严苛环境监测，无不依赖于对物理世界细微变化的感知和解读。这种感知能力，正是由“传感器”这一关键技术赋予的。传感器，作为连接物理世界与信息世界的桥梁，它们默默地收集着关于温度、压力、光照、运动、化学成分等海量信息，并将这些信息转化为机器可以理解和处理的电信号。 然而，传感器本身仅仅是信息的“耳朵”和“眼睛”，要让这些信息发挥真正的价值，还需要精密的“大脑”和“手臂”来对其进行处理、分析和控制。这便是“测试技术”所扮演的角色。测试技术，不仅仅是简单地读取传感器数值，它涉及到信号的采集、放大、滤波、数字化，以及对这些数据的分析、比对、判断，最终实现对特定对象或过程的评估、校准和控制。可以说，没有有效的测试技术，传感器所收集的海量数据将如同一堆无意义的噪声，无法转化为有用的知识和驱动力。 本书《微观世界的智慧与控制：传感器应用解析》旨在深入探讨传感器技术的核心原理、多样化的应用场景，以及与之紧密相连的测试技术。我们并非仅仅罗列各种传感器的参数和规格，而是着力于揭示它们如何在实际应用中解决复杂问题，如何通过精准的测量和智能的控制，提升效率、保障安全、优化性能，乃至创造全新的可能性。 本书将带领读者走进一个由微观世界感知与宏观世界智能控制共同编织而成的精彩领域。我们将从传感器的基本工作原理入手，逐一剖析不同类型传感器的特性与优势，然后深入到各个关键应用领域，展现传感器与测试技术如何协同工作，实现从环境监测到工业自动化，从医疗诊断到交通管理等多元化场景下的智慧解决方案。 第一章：感知世界的基石——传感器原理与分类 在本章中，我们将首先建立起对传感器这一核心概念的深刻理解。传感器并非单一的技术，而是涵盖了广泛的物理原理和实现方式。我们会从最基础的物理学原理出发，解释诸如电阻、电容、电感、压电效应、热电效应、光电效应等如何被巧妙地转化为可测量的电信号。 电阻式传感器： 探究金属、半导体、碳膜等材料在温度、应力、湿度等变化时电阻率的改变如何被利用，例如热敏电阻（NTC/PTC）、应变片、湿敏电阻等。我们将详细分析它们的响应机制、线性度、灵敏度以及在不同环境下的稳定性。 电容式传感器： 讲解电介质的介电常数或极板间距变化如何影响电容，进而实现对位移、液位、压力、物料等非接触式或微小位移的测量。我们将重点关注其高灵敏度和动态响应特性。 电感式传感器： 阐述线圈的电感量随磁性材料位置或空气隙变化而改变的原理，广泛应用于金属探测、接近开关、线性位移传感器等。 压电式传感器： 深入研究某些晶体材料在受力时产生电荷的压电效应，以及反压电效应。这使得它们成为压力传感器、加速度计、麦克风等的核心元件。 热电式传感器： 聚焦塞贝克效应，即不同导体在存在温度梯度时产生电动势的现象。这构成了热电偶的基础，是高温测量的关键。 光电式传感器： 探讨光敏电阻、光电二极管、光电三极管、CCD/CMOS等器件如何响应光信号。它们是光照测量、图像采集、位置检测、条形码扫描等应用不可或缺的部分。 化学传感器： 介绍基于电化学、光学、质量变化等原理，用于检测气体、离子、pH值、生物分子等特定化学物质的传感器，为环境监测、食品安全、医疗诊断提供关键支持。 除了介绍这些基础的传感器类型，我们还将对传感器的性能指标进行详细阐述，包括灵敏度、精度、线性度、迟滞、重复性、响应时间、工作温度范围、稳定性等。理解这些指标，是评估和选择合适传感器的关键。 第二章：从测量到洞察——传感器信号处理与测试技术 传感器产生的原始信号往往是微弱、易受干扰的，并且是以模拟形式存在的。要将这些模拟信号转化为有用的数字信息，并从中提取有价值的见解，精密的信号处理与测试技术至关重要。 信号调理： 学习如何通过放大器（如仪表放大器、运算放大器）提高信号的幅值，如何通过滤波器（如低通、高通、带通、陷波滤波器）去除噪声和干扰，以及如何通过隔离技术保证系统的安全和稳定。 模数转换（ADC）： 深入理解ADC的工作原理，包括采样率、分辨率、量化误差等关键参数，以及不同类型的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型、并行型）在不同应用场景下的适用性。 数字信号处理（DSP）： 介绍数字滤波、信号变换（如傅里叶变换）、特征提取等常用的DSP技术，以及如何利用这些技术从复杂的信号中提取有用的信息，例如识别特定的振动模式、检测异常的电信号等。 传感器校准与验证： 详细讲解传感器在使用前和使用过程中进行校准的重要性，以及如何通过标准物质、标准设备进行校准，确保测量结果的准确性和可靠性。我们将探讨不同类型的校准方法，以及校准数据的处理与管理。 数据采集系统（DAQ）： 介绍DAQ系统的组成，包括传感器接口、信号调理单元、ADC、数据存储和通信接口等。我们将分析不同DAQ系统的架构和功能，以及它们如何在各种测试环境中发挥作用。 不确定度分析： 学习如何对测量结果的不确定度进行量化和评估，这是科学和工程领域中至关重要的环节。我们将介绍不确定度传播的原理和计算方法，确保测量结果的可靠性。 第三章：智慧赋能——传感器在各行业的深度应用 传感器与测试技术的强大之处在于它们能够渗透到几乎所有行业，赋能智能化升级和效率提升。本章将聚焦于几个典型行业，深入剖析传感器与测试技术的实际应用案例。 工业自动化与智能制造： 过程控制： 温度、压力、流量、液位传感器在化工、制药、食品等行业的连续生产过程中的应用，实现精确的工艺参数控制，提高产品质量和产量。 质量检测： 视觉传感器、超声波传感器、X射线传感器在产品外观、尺寸、内部缺陷检测中的应用，实现自动化、高效率的质量把控。 设备状态监测与预测性维护： 振动传感器、温度传感器、声音传感器用于监测旋转机械（如电机、泵、风机）的工作状态，通过分析异常信号，预测潜在故障，提前进行维护，减少非计划停机。 机器人技术： 力传感器、触觉传感器、视觉传感器在机器人手臂的精确定位、抓取、操作中的应用，使机器人能够适应复杂和动态的环境。 环境监测与可持续发展： 空气质量监测： CO、CO2、SO2、NOx、O3、PM2.5等气体传感器，以及温湿度传感器在城市空气质量监测站、工业排放源监测中的应用。 水质监测： pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、离子传感器在饮用水、污水处理、河流湖泊水质监测中的应用。 土壤监测： 土壤湿度传感器、pH传感器、养分传感器在农业精准灌溉、土壤健康评估中的应用。 气象监测： 风速风向传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、雨量传感器在气象站、天气预报中的应用。 智能交通与安全： 车辆状态监测： 胎压传感器、油位传感器、发动机温度传感器、速度传感器在汽车中的应用，保障行车安全和燃油经济性。 交通流量检测： 车辆检测器（地感线圈、雷达、视频分析）在交通信号控制、拥堵监测中的应用。 环境感知： 激光雷达（LiDAR）、摄像头、超声波传感器在自动驾驶汽车中的应用，实现对周围环境的三维感知和障碍物检测。 安全监测： 烟雾传感器、燃气泄漏传感器、震动传感器在建筑物、隧道、桥梁等基础设施安全监测中的应用。 医疗健康与生命科学： 生理参数监测： 心率传感器、血氧传感器、体温传感器、血压传感器、ECG传感器在可穿戴设备、监护仪、诊断设备中的应用。 生物分析： 生物传感器（如葡萄糖传感器、DNA传感器）在疾病诊断、药物筛选、食品安全检测中的应用。 医疗成像： CCD/CMOS传感器在X光机、CT扫描仪、内窥镜等医疗成像设备中的核心作用。 消费电子与智能家居： 智能手机： 加速度计、陀螺仪、磁力计、光线传感器、接近传感器、指纹传感器、人脸识别传感器等，赋予手机丰富的功能。 智能家居： 温湿度传感器、人体红外感应器、门窗磁传感器、光照传感器、烟雾传感器、漏水传感器，构建安全、舒适、节能的居住环境。 可穿戴设备： 除了生理参数监测，还包括GPS传感器、运动传感器，为健康管理和运动记录提供支持。 第四章：挑战与未来——传感器与测试技术的发展趋势 随着科技的飞速发展，传感器与测试技术也在不断演进，面临新的挑战，并孕育着无限的未来可能。 微型化与集成化： 传感器向着更小的体积、更高的集成度发展，例如MEMS（微机电系统）技术在传感器制造中的广泛应用，使得各种传感器能够集成到芯片中，实现更低的功耗和更低的成本。 智能化与互联化： 传感器将不再仅仅是简单的信息采集器，而是集成了更多的计算和分析能力，能够进行初步的信号处理和数据判断。物联网（IoT）的发展更是将传感器推向了互联互通的时代，海量传感器产生的数据将被汇聚、分析，驱动更高级别的智能决策。 高精度与高灵敏度： 对测量精度的要求越来越高，特别是在科学研究、精密制造、医疗诊断等领域。新型材料和设计技术的应用，将不断突破传感器的灵敏度极限。 无线化与无源化： 减少线缆的束缚，实现传感器的无线传输，提高部署的灵活性。同时，无源传感器的研究也在进行，旨在通过环境能量（如振动、光、热）自给自足，实现真正意义上的“永久”监测。 柔性与可穿戴： 柔性电子技术的发展，使得传感器能够制作在柔性基底上，甚至可以集成到衣物、皮肤等物体上，开辟了可穿戴设备、生物电子学等新兴应用领域。 人工智能与大数据融合： 人工智能（AI）技术，特别是机器学习和深度学习，将与传感器数据深度融合，实现更高级别的数据分析、模式识别、预测与决策。例如，通过AI分析海量传感器数据，可以实现更精准的故障诊断、更智能的交通流量预测，甚至发现新的科学规律。 安全性与隐私保护： 随着传感器网络的普及，数据安全和用户隐私保护将成为越来越重要的议题。如何确保传感器数据的安全传输、存储和使用，防止滥用和泄露，是未来发展需要重点解决的问题。 结语 《微观世界的智慧与控制：传感器应用解析》不仅是一本技术手册，更是一扇探索现代科技脉搏的窗口。它将帮助您理解我们周围无处不在的“感知”是如何工作的，以及这些“感知”如何被转化为驱动社会进步的“智慧”和“控制”。无论您是工程师、研究人员，还是对科技充满好奇的普通读者，本书都将为您提供一个全面而深入的视角，去认识和把握这个由传感器与测试技术构建的，日益智能化的未来世界。

评分☆☆☆☆☆

我最近翻阅的这本关于量子计算的科普读物，其叙述的流畅度和逻辑的严谨性令人印象深刻。它成功地将一个通常被认为高深莫测的主题，拆解成了若干个易于理解的模块。作者运用了大量的类比和图示，尤其是在解释叠加态和纠缠现象时，那些精妙的比喻简直是化腐朽为神奇。比如，书中对“量子比特”的描述，不再是抽象的数学符号，而更像是在讲述一种全新的、与我们日常经验截然不同的信息载体。尽管主题前沿，但文字却保持了极高的可读性，没有出现那种让人望而生畏的专业术语堆砌。我个人非常喜欢它对“图灵机”与“量子霸权”之间历史性对话的描绘，这让原本冰冷的技术发展史，充满了戏剧张力和人文关怀。对于任何希望跨越门槛了解下一代计算范式的人来说，这都是一份不可多得的入门指南。

评分☆☆☆☆☆

这本关于信息技术领域的专著，简直是一场思维的盛宴！作者以一种近乎诗意的笔触，探讨了数据结构与算法的深层奥秘。我尤其欣赏它对递归和迭代这两种核心编程思想的深入剖析。书中不仅提供了大量的经典案例，还巧妙地穿插了历史演变和哲学思考，让人在理解技术的同时，也对计算机科学的本质有了更深的敬畏。比如，在讲解图论算法时，作者没有停留在枯燥的公式推导，而是用生动的比喻将复杂的路径搜索问题具象化，让我这个初学者也能迅速抓住要领。更难能可贵的是，它没有故步自封于主流技术栈，而是花了相当篇幅去探讨函数式编程范式，展现了作者广阔的视野和对未来技术趋势的敏锐洞察力。读完后，感觉自己的编程内功得到了极大的提升，看问题的角度都变得更加立体和深入了。

评分☆☆☆☆☆

这本关于嵌入式系统实时操作系统（RTOS）选型与裁剪的实战手册，简直是为工程现场量身打造的工具箱。它的语言风格非常直接、务实，充满了“别浪费时间在这些地方”的工程师式的口吻。书中对不同RTOS内核（如FreeRTOS、VxWorks等）的上下文切换开销、中断延迟和内存占用进行了表格化的、残酷的对比分析，数据详实到令人信服。最让我受益匪浅的是关于“资源受限设备上的功耗优化策略”那一章，作者提供了一套完整的、从硬件中断处理到任务调度优先级设定的决策树，每一步都附带着具体的汇编级考量。它没有华丽的辞藻，只有冰冷的、可量化的性能指标和经过无数次失败验证的“最佳实践”。对于任何需要将软件稳定运行在毫秒级时间窗口内的工程师来说，这本书的价值，远超其书本定价本身。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，起初我对这本聚焦于自然语言处理（NLP）中的深度学习模型的教材持保留态度，因为这个领域更新太快了。然而，这本书的独到之处在于它选择了“不变的基础”来构建知识体系。它没有过多纠缠于最新发表的SOTA（State-of-the-Art）模型，而是将重点放在了Transformer架构的起源、注意力机制的数学基础以及循环神经网络的局限性上。作者的叙述风格非常像一位经验丰富的大师在传授内功心法，强调的是理解为什么某个模型有效，而不是简单地告诉你如何调用库函数。特别是书中对梯度消失/爆炸问题的历史性回顾，以及如何通过残差连接从根本上解决这一难题的论述，逻辑清晰，层层递进，极具说服力。它培养的不是工具的使用者，而是问题的设计者和解决者。

评分☆☆☆☆☆

对于追求极致性能优化的系统工程师而言，这本关于内存管理与缓存一致性的书籍无疑是“圣经”级别的存在。它的深度令人咋舌，每一个章节都像是在解剖一个复杂的机械装置，精细到寄存器级别的操作都被描绘得淋漓尽致。作者的功力体现在其对不同硬件架构（如乱序执行、分支预测）与操作系统内核交互细节的把握上。我花了整整一周的时间，才消化完关于“伪共享”问题及其避免策略的那一章，其中引用的真实世界案例——一个高性能交易系统的延迟优化实践——展现了理论是如何指导实践的，让人茅塞顿开。书中的代码示例极其精炼，每一个字节的变动都蕴含着深刻的性能考量。读完它，我感觉自己不再是仅仅停留在应用层写代码的“码农”，而是真正开始理解计算的物理极限在哪里，那种对底层原理的掌控感是无与伦比的。