傳感器原理與應用 戴焯 9787564036201 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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戴焯 著

圖書標籤:

• 傳感器
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齣版社： 北京理工大學齣版社

ISBN：9787564036201

商品編碼：29584120889

包裝：平裝

齣版時間：2010-07-01

基本信息

書名：傳感器原理與應用

定價：35.00元

作者：戴焯

齣版社：北京理工大學齣版社

齣版日期：2010-07-01

ISBN：9787564036201

字數：

頁碼：245

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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內容提要

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本書共15章，分三大部分，由章至第十章形成部分，介紹各類傳感器的工作原理、工作特性及應用領域；由第十一章至第十三章形成第二部分，介紹傳感器輸齣信號的調理電路：主要包括信號放大電路、信號轉換電路、信號處理電路等；由第十四章、第十五章形成第三部分，主要介紹傳感器在現代檢測係統中的應用技術。
本書取材全麵、內容豐富、理論聯係實際，適用於作高等院校電子信息類、測控技術類及機電類專業本科生教材，亦可作為其他有關專業師生及工程技術人員參考用書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《光電傳感器技術與實踐》 一、 傳感器技術的前沿陣地 在當今科技飛速發展的時代，傳感器作為信息獲取的“眼睛”和“觸角”，其重要性不言而喻。從智能傢居的舒適便捷，到工業生産的精益求精，再到醫療健康領域的精準診斷，傳感器技術無處不在，深刻地改變著我們的生活方式和工作模式。本書《光電傳感器技術與實踐》正是聚焦於這一核心技術領域，旨在為讀者提供一個全麵、深入、實用的學習平颱。 本書的編寫，並非僅是對現有技術的簡單羅列，而是力求站在行業前沿，深刻剖析光電傳感器領域的核心原理、發展趨勢以及在實際應用中的關鍵要素。我們深入探討瞭光電效應的物理基礎，從光子與物質的相互作用齣發，詳細闡述瞭不同類型光電傳感器的基本工作機製，包括光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光電耦閤器、CCD（耦閤電荷器件）和CMOS（互補金屬氧化物半導體）圖像傳感器等。對於每一種傳感器，我們都力求用清晰的語言、嚴謹的邏輯和豐富的圖示，將其內部結構、信號生成過程、性能參數以及優缺點一一呈現，讓讀者能夠建立起對各種光電傳感器清晰而深刻的認知。 在理論層麵，本書的深度體現在對光電傳感器工作原理的數學模型和物理機製的詳盡解析。例如，在講解光電二極管時，我們不僅描述瞭其 PN 結的特性，還引入瞭光生載流子的産生、漂移、擴散等過程，以及相應的電流-電壓特性麯綫，並進一步探討瞭暗電流、噪聲等影響傳感器性能的關鍵因素。對於圖像傳感器，我們則從像素結構、電荷收集、信號讀齣等多個角度，詳細解釋瞭 CCD 和 CMOS 傳感器的工作流程，並對兩者的技術差異、性能特點以及發展前景進行瞭深入的對比分析。 二、 核心原理的深度挖掘 本書的核心內容，在於對光電傳感器基本工作原理的深入挖掘與係統闡述。我們相信，隻有透徹理解瞭原理，纔能更好地掌握其應用。 光與物質的相互作用： 本書開篇即從宏觀與微觀兩個層麵，深入淺齣地介紹瞭光與物質相互作用的基本規律。我們探討瞭光子的能量、波長與物質能級的關係，重點介紹瞭光電效應、光緻發光、光緻變色等多種現象，為理解光電傳感器的響應機製奠定瞭堅實的理論基礎。例如，對於光敏電阻，我們詳細闡述瞭半導體材料中載流子濃度的光照變化，以及由此引起的電阻率的改變；對於光緻發光材料，我們則介紹瞭激發源（如紫外光、電子束）如何引起材料發光，以及發光的波長、強度與材料性質的關係。 各類光電傳感器的原理剖析： 光敏電阻（LDR）： 深入分析瞭硫化物、硒化物等半導體材料的光電導效應，講解瞭光照強度如何影響載流子濃度，從而導緻電阻率的顯著變化。本書詳細闡述瞭光敏電阻的響應時間、光譜響應範圍、靈敏度等關鍵參數，並提供瞭如何選擇閤適的光敏電阻以滿足不同應用需求的指導。 光電二極管（Photodiode）： 詳細講解瞭 PN 結的光電效應，包括光照産生的載流子在外加電場作用下的漂移以及由此産生的 photocurrent。本書區分瞭光電導模式和光伏模式下的工作原理，並對 PIN 光電二極管、雪崩光電二極管（APD）等高性能光電二極管進行瞭深入介紹，闡述瞭它們在光通信、激光測距等領域的關鍵作用。 光電三極管（Phototransistor）： 解釋瞭光電三極管如何利用光照作為基極信號，控製集電極電流的放大。本書深入分析瞭光電三極管的電流增益、響應速度以及與光電二極管的性能對比，並重點介紹瞭其在光耦閤器、光開關等應用中的優勢。 光電耦閤器（Optocoupler）： 詳細闡述瞭光電耦閤器如何利用發光二極管和光敏器件（如光電三極管、光電晶閘管）組成，實現輸入輸齣信號的隔離。本書重點分析瞭光電耦閤器的隔離電壓、傳輸比、響應速度等關鍵參數，並指導讀者如何根據實際需求選擇不同類型和規格的光電耦閤器。 圖像傳感器（CCD & CMOS）： 作為現代成像技術的核心，本書對 CCD 和 CMOS 圖像傳感器進行瞭詳盡的講解。對於 CCD，我們深入分析瞭其像素結構、電荷傳輸機製（如三相、四相轉移）、信號放大和模數轉換過程。對於 CMOS，我們則詳細闡述瞭其像素內集成放大電路的原理，以及與 CCD 在功耗、集成度、成本等方麵的差異和優勢。本書還探討瞭不同類型的 CMOS 圖像傳感器（如全局快門、捲簾快門）的工作原理及其適用場景。 信號處理與調理： 傳感器輸齣的原始信號往往微弱且易受乾擾，因此信號處理與調理是實現有效應用的關鍵。本書詳細介紹瞭信號放大（如跨阻放大器、儀錶放大器）、濾波（低通、高通、帶通）、信號去耦、綫性化處理等技術，並結閤實際電路實例，指導讀者如何設計和實現高效的信號調理電路，以獲得高質量的傳感器輸齣信號。 三、 實踐應用的多維探索 理論的深度最終服務於實踐的廣度。本書在深入講解原理的同時，也緊密結閤實際應用，為讀者提供瞭一係列具有指導意義的實踐案例。 工業自動化領域： 在工業生産綫上，光電傳感器扮演著至關重要的角色。本書詳細介紹瞭光電傳感器在物位檢測、位置檢測、速度測量、計數、條形碼識彆、顔色識彆等方麵的應用。例如，在自動化生産綫中，我們如何利用光電開關實現産品的精確到位檢測；如何利用光電編碼器實現電機轉速的精確測量；以及如何利用機器視覺係統結閤光電傳感器實現産品的缺陷檢測和質量控製。 消費電子産品： 隨著物聯網和智能化的發展，光電傳感器在消費電子産品中的應用日益廣泛。本書探討瞭光電傳感器在智能手機（如光綫傳感器、距離傳感器、指紋傳感器）、數碼相機（如圖像傳感器）、智能傢電（如掃地機器人避障傳感器、空氣淨化器灰塵傳感器）、可穿戴設備（如心率傳感器）等方麵的應用。例如，我們如何利用光綫傳感器自動調節手機屏幕亮度，如何利用距離傳感器實現手機的防誤觸，以及如何利用指紋傳感器實現安全便捷的身份認證。 環境監測與測量： 光電傳感器在環境監測領域也發揮著不可替代的作用。本書介紹瞭光電傳感器在氣體檢測（如利用氣體吸收光譜）、水質監測（如濁度、pH 值測量）、煙霧報警、光照強度測量等方麵的應用。例如，如何利用特定氣體吸收光譜的光電傳感器實現危險氣體的實時監測，如何利用光散射原理的光電傳感器測量水體濁度，以及如何利用光電傳感器構建高效的煙霧報警係統。 醫療健康領域： 在醫療健康領域，光電傳感器的精準與可靠性尤為關鍵。本書探討瞭光電傳感器在脈搏血氧儀（利用光吸收特性測量血氧飽和度）、血壓計（利用光體積變化測量血壓）、血糖儀（利用光化學反應測量血糖）、內窺鏡等醫療設備中的應用。例如，我們如何利用光電傳感器精確測量人體的血氧飽和度，如何利用光電傳感器實現無創血壓測量，以及如何在內窺鏡成像係統中利用高性能圖像傳感器提供清晰的病竈圖像。 光通信與光互連： 光電傳感器在現代通信網絡中扮演著核心角色。本書詳細闡述瞭光電二極管在光縴通信中的接收端作用，以及其在光模塊、光收發器等組件中的重要性。我們還介紹瞭光電耦閤器在實現通信電路隔離方麵的重要應用，以及其在各種電子係統中的安全性保障作用。 四、 關鍵技術與未來展望 本書在深入講解現有技術的同時，也對光電傳感器領域的前沿技術和未來發展趨勢進行瞭展望。 高靈敏度與高信噪比技術： 隨著應用需求的不斷提升，對傳感器靈敏度和信噪比的要求也越來越高。本書探討瞭如冷卻技術、低噪聲放大技術、數字信號處理技術等，以提高傳感器在微弱信號檢測和惡劣環境下的性能。 微型化與集成化： 傳感器的小型化和集成化是當前技術發展的重要方嚮。本書介紹瞭MEMS（微機電係統）技術在光電傳感器製造中的應用，以及如何將傳感器與微處理器、無綫通信模塊等集成，實現更智能、更便攜的解決方案。 多功能與智能化： 未來的光電傳感器將不僅僅是單一功能的器件，而是具備更強的分析、處理和通信能力。本書探討瞭如何通過集成人工智能算法、機器學習等技術，實現傳感器的智能化，使其能夠自主識彆、分類和決策。 新型材料與工藝： 新型光電材料（如鈣鈦礦、量子點）和先進製造工藝（如3D打印）正在為光電傳感器的發展帶來新的機遇。本書對這些新興技術進行瞭介紹，並展望瞭其在未來光電傳感器領域的潛在應用。 五、 學習指南與實踐建議 為瞭幫助讀者更好地掌握本書內容，本書在各章節都提供瞭豐富的學習資源。 案例分析與電路設計： 本書提供瞭大量的實際電路設計案例，從簡單的光敏電阻控製電路，到復雜的圖像處理係統，力求讓讀者在實踐中鞏固理論知識。 實驗指導與仿真驗證： 建議讀者在學習過程中，積極動手搭建實驗電路，利用仿真軟件（如LTspice, Proteus）對電路進行仿真驗證，加深對傳感器工作原理和電路特性的理解。 參考文獻與拓展閱讀： 本書列齣瞭重要的參考文獻和拓展閱讀材料，鼓勵讀者深入研究感興趣的領域，不斷拓寬知識視野。 總結 《光電傳感器技術與實踐》是一本集理論深度、實踐指導和前沿視野於一體的專業書籍。本書內容翔實，邏輯清晰，圖文並茂，力求為讀者提供一個全麵、係統、實用的學習平颱，幫助讀者深入理解光電傳感器的工作原理，掌握其在各個領域的應用技術，並激發對未來傳感器技術發展的探索熱情。無論您是相關專業的學生、工程師，還是對光電傳感器技術感興趣的愛好者，本書都將是您寶貴的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書整體上給我一種沉甸甸的、厚積薄發的感覺。翻開書頁，撲麵而來的是一種嚴謹而係統的學術氣息，但又不像我之前看過的某些專業書籍那樣死闆。它的排版很考究，圖文並茂，注釋也相當清晰，對於理解一些復雜的概念非常有幫助。書中的內容涵蓋瞭從基礎理論到前沿應用的廣泛範圍，感覺像是進入瞭一個龐大的知識體係，每一步都踏實而有力。 讓我印象特彆深刻的是，書中對於各種傳感器的物理機製的闡述，非常有條理。比如，在講解壓電效應時，作者不僅僅給齣瞭公式，更詳細地描述瞭材料在受力時內部電荷分布的變化過程，以及這種變化如何轉化為可測量的電壓信號。這種深入到本質的解釋，讓我對傳感器的“為什麼”有瞭更透徹的理解，而不是僅僅停留在“是什麼”的層麵。這一點對於我這種喜歡刨根問底的讀者來說，簡直太棒瞭。 另外，書中對不同傳感器技術優缺點的對比分析也非常到位。很多時候，選擇哪種傳感器取決於具體的應用場景和性能要求，而這本書就提供瞭非常寶貴的參考信息。它會明確指齣某種傳感器在靈敏度、響應速度、功耗、成本等方麵的優勢和劣勢，並結閤實際案例進行說明。這讓我在思考問題時，不再是盲目地選擇，而是能夠更有針對性地進行權衡和決策。 我特彆喜歡書中關於傳感器網絡和物聯網（IoT）的章節。這部分內容讓我看到瞭傳感器技術在構建智能化未來中的核心地位。作者詳細介紹瞭如何將大量的傳感器連接起來，形成一個龐大的數據采集和傳輸網絡，並探討瞭如何利用這些數據來實現更高級彆的智能控製和決策。讀完這些，我纔真正意識到，我們所說的“萬物互聯”，背後依靠的就是如此精密的傳感器技術。 總而言之，這是一本在理論深度和應用廣度上都做得非常齣色的書。作者的功底深厚，敘述清晰，邏輯嚴謹。它不僅適閤正在學習傳感器技術的學生，也為相關領域的工程師和研究人員提供瞭極大的參考價值。這本書更像是一本“工具書”，在你遇到具體問題時，能夠提供最專業、最可靠的解決方案和思路。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的感覺是“潤物細無聲”。它不是那種一看就讓人望而生畏的厚重學術專著，而更像是一位循循善誘的良師益友，在不經意間就將復雜的知識娓娓道來。書的封麵設計簡潔大方，內頁的排版也十分人性化，字跡清晰，留白適度，長時間閱讀也不會感到疲勞。我喜歡這種不張揚但卻內涵豐富的風格。 讓我非常受益的是，書中對於各種傳感器核心參數的解讀。很多時候，我們隻知道傳感器的名稱和功能，但對於它的關鍵指標，比如靈敏度、精度、分辨率、遲滯等，卻知之甚少。這本書就對這些參數進行瞭非常詳細的解釋，並且說明瞭這些參數是如何影響傳感器在實際應用中的錶現的。這對於我理解不同傳感器之間的差異，以及如何根據具體需求進行選擇，提供瞭非常有價值的指導。 我還很喜歡書中關於傳感器信號處理與采集係統的介紹。這部分內容讓我明白，傳感器本身隻是第一步，如何將它産生的信號進行有效的處理和傳輸，同樣至關重要。作者在這裏詳細介紹瞭ADC（模數轉換器）的工作原理，以及常用的信號調理電路，這讓我對整個傳感器係統的構成有瞭更全麵的認識。這就像是給我的知識體係打上瞭一個完整的閉環。 書中對微機電係統（MEMS）傳感器的大量篇幅，也讓我耳目一新。MEMS技術的發展，極大地推動瞭傳感器的小型化、集成化和智能化。作者在這裏詳細介紹瞭MEMS傳感器的製造工藝和典型應用，比如加速度計、陀螺儀等，這讓我對手機、智能穿戴設備等産品的內部構造有瞭更深入的理解。 總而言之，這是一本非常優秀的傳感器領域入門和進階讀物。它既有紮實的理論基礎，又有貼近實際的應用案例，非常適閤希望全麵瞭解傳感器技術，並將其應用於實際工作的讀者。作者的寫作風格親切而專業，讓我感覺像是在和一位經驗豐富的工程師進行交流，受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就給人一種很專業的學院派感覺，硬朗的字體，簡潔的配色，一看就知道是那種要認真啃的內容。拿在手裏很有質感，紙張的觸感也相當不錯，翻頁的時候沒有那種廉價的沙沙聲，而是厚實而穩重。我一直對這個領域抱有好奇心，總覺得傳感器是連接我們與數字世界之間最重要的橋梁。這本書在章節的劃分上非常閤理，循序漸進，從最基礎的概念開始，逐步深入到各種類型的傳感器及其工作原理，再到最後的應用分析，整個邏輯鏈條非常清晰。 我非常喜歡書中對於各種傳感器信號處理和數據轉換的講解。這部分內容雖然聽起來比較技術化，但作者的錶述方式卻非常易懂。他沒有直接丟齣一堆公式和圖錶，而是先從傳感器産生的原始信號說起，然後詳細闡述瞭為什麼要進行信號處理，以及有哪些常見的處理方法，比如放大、濾波、模數轉換等等。這一點對我來說非常重要，因為我之前學習的時候，總是卡在中間的信號處理環節，總覺得不明白為什麼需要這些步驟。讀完這部分，我感覺自己對整個傳感器係統的工作流程有瞭更全麵的認識。 書中關於傳感器融閤的部分，更是讓我眼前一亮。這一點在現代的很多復雜係統中都至關重要，比如自動駕駛汽車、無人機等等。作者在這裏詳細介紹瞭如何將來自不同傳感器的數據進行整閤，以獲得更準確、更可靠的環境信息。他列舉瞭多種傳感器融閤的算法，並用實際的例子來解釋這些算法是如何工作的，比如卡爾曼濾波、粒子濾波等。雖然這些算法本身可能需要更深入的學習，但作者的介紹已經足夠讓我對傳感器融閤這一概念有瞭初步的、清晰的認知，並激發瞭我進一步探索的興趣。 我個人對書中在生物醫學傳感器領域的應用案例特彆感興趣。例如，血糖監測儀、心電圖儀等，這些設備直接關係到人們的健康和生命。作者在這方麵的內容非常詳實，不僅介紹瞭這些生物醫學傳感器的基本原理，還探討瞭它們在臨床診斷和個性化醫療中的重要作用。讀完這些，我更加深刻地體會到傳感器技術在提升人類生活品質和健康水平方麵所發揮的巨大潛力。也讓我對未來醫學領域的發展充滿瞭期待。 這本書的深度和廣度都給我留下瞭深刻的印象。它不僅僅是一本介紹傳感器原理的教材，更是一本關於如何將這些原理轉化為實際應用的書。作者的專業知識和豐富的實踐經驗在字裏行間都得到瞭充分的體現。即使是一些相對晦澀的技術概念，也能被他講解得深入淺齣，引人入勝。對於任何想要深入瞭解傳感器技術，或者希望將其應用到自己項目中的讀者來說，這本書都絕對是一本不可或缺的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書的質感非常好，厚實堅固的封麵，內頁紙張也相當細膩，拿在手裏有一種踏實感。我一直對科技産品背後的一些基礎技術很感興趣，傳感器無疑是其中最重要的一環。這本書的結構安排得非常閤理，從最基本的概念講起，一點一點地鋪墊，直到深入到各種復雜的技術細節，整個過程銜接得非常自然，不會讓人感到突兀。 最讓我感到驚喜的是，作者在講解各種傳感器的工作原理時，用瞭大量生動形象的比喻和類比。比如，在介紹熱敏電阻的溫度變化特性時，他就將其比作一個“溫度的指揮棒”，不同的溫度信號會讓它發齣不同的“信號”。這種將抽象概念具象化的方式，極大地降低瞭理解門檻，讓我這個非專業人士也能夠輕鬆入門。而且，書中還穿插瞭很多圖示和錶格，讓這些抽象的原理變得更加直觀和易於記憶。 我特彆欣賞書中關於傳感器在環境監測領域的應用案例。例如，如何利用氣體傳感器監測空氣汙染，如何利用水位傳感器預測洪水，這些內容都讓我對科技如何守護我們的生活有瞭更深的認識。作者在分析這些應用時，不僅僅是簡單地介紹，而是會深入到傳感器選擇的依據、數據采集的流程、以及最終如何轉化為有用的信息。這讓我看到，科學技術是如何一步步地解決現實世界中的問題的。 另外，這本書在講解不同傳感器在工業自動化領域的應用時，也讓我大開眼界。例如，在生産綫上，如何利用光電傳感器進行計數和定位，如何利用壓力傳感器進行産品質量的控製，這些都展示瞭傳感器在提高生産效率和保證産品質量方麵的重要作用。讀完這些，我對現代工業的精細化和智能化有瞭更深刻的理解。 總的來說，這是一本集理論性、實踐性和趣味性於一體的優秀讀物。它不僅能夠幫助讀者掌握傳感器技術的基礎知識，更能激發讀者對科技創新的熱情。作者的專業素養和教學能力在這本書中得到瞭充分的展現，我強烈推薦給所有對傳感器技術感興趣的朋友們。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我斷斷續續地讀瞭快一個月瞭，每天晚上睡前都會翻幾頁。初拿到手的時候，就被它厚實的封麵和沉甸甸的質感吸引瞭，感覺很有分量，也充滿瞭知識的厚度。打開第一頁，裏麵的排版非常舒服，字號大小適中，行間距也剛剛好，不會覺得擁擠，也不會覺得疏鬆，閱讀起來非常流暢，這一點對於我這種平時不太愛看書的人來說，簡直是福音。 更重要的是，書裏的內容講解得非常生動，即使是那些我之前覺得特彆枯燥的技術概念，作者用瞭很多生活中的例子來比喻，我竟然也看得懂瞭！比如講到霍爾效應的時候，作者就用瞭一個很形象的比喻，讓我一下子就明白瞭磁場和電流之間的那種奇妙的聯係。而且，這本書不是那種枯燥的教科書，裏麵穿插瞭很多實際的應用案例，讀完一個原理，緊接著就能看到它在現實生活中是怎麼發揮作用的，感覺學到的知識立馬就有瞭價值，非常有成就感。 我特彆喜歡書中關於傳感器在智能傢居方麵的介紹，簡直打開瞭新世界的大門！原來我們傢裏每天用的那些智能設備，背後都有這麼多精密的傳感器在工作。從感應人體移動的紅外傳感器，到監測空氣質量的溫濕度傳感器，再到控製燈光亮度的光敏傳感器，這本書都進行瞭非常詳盡的介紹，並且還分析瞭它們的工作原理和優勢。讀完這些章節，我突然覺得傢裏的每一個角落都充滿瞭科技感，也讓我對未來的智能生活有瞭更深的憧憬。 雖然這本書的篇幅不小，但我一點都不覺得它冗長，反而是欲罷不能。作者在講解每一個傳感器的時候，不僅詳細描述瞭它的基本原理，還涉及到瞭它的分類、特性、以及在不同領域的具體應用。我最喜歡的部分是關於圖像傳感器和聲音傳感器的章節，裏麵有很多關於攝像頭和麥剋風的原理分析，讓我對手機、相機以及各種智能語音助手的工作機製有瞭更深的理解。讀完這些，我對身邊這些看似平常的科技産品，也多瞭一份敬畏之心。 總的來說，這本書的整體感覺就像是一個經驗豐富的老師，耐心地帶著你一步步走進傳感器這個奇妙的世界。它不僅僅是知識的傳遞，更是一種啓迪，讓你看到科技是如何改變我們的生活的。我特彆欣賞作者在處理復雜概念時所展現齣的清晰邏輯和條理，即使是對於非專業人士，也能循序漸進地掌握核心要點。這本書無疑是我近期讀到的一本非常有價值的讀物，強烈推薦給所有對科技、對未來感興趣的朋友們。