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曹光跃 著

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122079206

商品编码：29594168064

包装：平装

出版时间：2010-05-01

基本信息

书名：传感器原理及应用(曹光跃)

定价：25.00元

作者：曹光跃

出版社：化学工业出版社

出版日期：2010-05-01

ISBN：9787122079206

字数：

页码：

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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本书是高职高专电子类专业规划教材系列之一。
本教材内容丰富，涵盖面广，语言精练。全书共分14章，主要内容包括传感器基础、传感器与测量技术、电容式传感器、电感传感器、力敏传感器、热敏传感器、气敏传感器、磁敏传感器、光敏传感器、湿敏传感器、电磁波传感器、位移和流量传感器、超声波传感器和其他类型传感器在工业中的应用。
本书可作为高职高专院校、成人高校、民办高校及本科院校举办的二级职业技术学院电子类、通信类及相关专业的教学用书，也可作为社会从业人士的业务参考书及培训用书。

目录

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章　传感器基础
　1.1　传感器的定义与组成
　　1.1.1　传感器的定义
　　1.1.2　传感器组成
　　1.1.3　对传感器的一般要求
　　1.1.4　自动测控系统与传感器
　　1.1.5　自动测控系统例
　1.2　传感器的分类
　　1.2.1　按被测量分类
　　1.2.2　按传感器工作原理分类
　1.3　传感器的基本特性
　　1.3.1　传感器的静态特性
　　1.3.2　传感器的动态特性
　1.4　传感器的标定
　　1.4.1　传感器的静态特性标定
　　1.4.2　静态标定例——电涡流传感器的静态标定
　1.5　传感器接口电路
　　1.5.1　传感器输出信号的特点
　　1.5.2　典型的传感器接口电路
　思考题
第2章　传感器与测量技术
　2.1　电参量测量技术
　　2.1.1　电压的测量
　　2.1.2　阻抗的测量
　　2.1.3　交流阻抗及L、C的测量
　　2.1.4　频率的测量
　　2.1.5　时间间隔的数字测量
　　2.1.6　相位差的数字测量
　2.2　检测技术基础
　　2.2.1　测量与测量方法
　　2.2.2　测量系统
　2.3　传感器信息融合
　　2.3.1　信息融合的概念
　　2.3.2　传感器信息融合的应用
　　2.3.3　传感器信息融合的分类
　　2.3.4　信息融合的结构
　　2.3.5　传感器信息融合的一般方法
　　2.3.6　传感器信息融合的实例
　2.4　传感器网络
　　2.4.1　传感器网络的作用
　　2.4.2　传感器网络的结构
　　2.4.3　传感器网络信息交换体系
　2.5　传感器技术的发展
　　2.5.1　传感器新技术的发展
　　2.5.2　改善传感器性能的技术途径
　思考题
第3章　电容式传感器
　3.1　电容式传感器工作原理和类型
　　3.1.1　工作原理
　　3.1.2　变极距型电容式传感器
　　3.1.3　变面积型电容式传感器
　　3.1.4　变介电常数型电容式传感器
　3.2　电容式传感器的信号测量及转换电路
　　3.2.1　电容式传感器等效电路
　　3.2.2　调频测量电路
　　3.2.3　电桥电路
　　3.2.4　二极管双T形交流电桥
　　3.2.5　差动脉冲宽度调制电路
　　3.2.6　运算放大器式电路
　3.3　电容式传感器的特点及应用
　　3.3.1　差动式电容测厚传感器
　　3.3.2　电容式料位传感器
　　3.3.3　电容式接近开关
　　3.3.4　液体燃料测量
　思考题
第4章　电感式传感器
　4.1　自感式传感器
　　4.1.1　工作原理
　　4.1.2　测量电路
　　4.1.3　变磁阻式传感器的应用
　4.2　差动变压器式传感器
　　4.2.1　变隙式差动变压器工作原理
　　4.2.2　误差因素分析
　　4.2.3　差动变压器式传感器测量电路
　　4.2.4　差动变压器式传感器的应用
　4.3　电涡流式传感器
　　4.3.1　工作原理
　　4.3.2　电涡流传感器测量电路
　　4.3.3　涡流式传感器的应用
　4.4　感应同步器
　　4.4.1　直线式感应同步器
　　4.4.2　信号处理方式
　思考题
第5章　力敏传感器
　5.1　弹性敏感元件
　　5.1.1　弹性敏感元件的特性
　　5.1.2　弹性敏感元件的分类
　5.2　电阻应变式传感器
　　5.2.1　应变电阻的概念
　　5.2.2　电阻应变片的测量电路
　　5.2.3　应变式传感器的应用
　5.3　压电式传感器
　　5.3.1　压电效应及压电材料
　　5.3.2　压电式传感器等效电路
　　5.3.3　压电式传感器测量电路
　　5.3.4　压电式传感器的应用
　5.4　压磁式传感器
　5.5　压阻式传感器（半导体压力应变片）
　思考题
第6章　热敏传感器
第7章　气敏传感器
第8章　磁敏传感器
第9章　光敏传感器
0章　湿敏传感器
1章　电磁波传感器
2章　位移、流量传感器
3章　超声波传感器
4章　其他类型传感器
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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传感器原理及应用：洞悉信息采集的基石，解锁智能世界的密码 在科技飞速发展的今天，信息已成为驱动社会进步的核心要素。而信息的采集，离不开一个关键的环节——传感器。从微观世界的原子振动，到宏观世界的环境变化，再到人类生理活动的细微迹象，传感器以其无处不在的存在，将物理世界的丰富信息转化为机器可读的电信号，为我们理解和改造世界提供了坚实的基础。 本书，《传感器原理及应用》，正是对这一至关重要领域的一次全面而深入的探索。它并非仅仅罗列各种传感器型号，而是着力于揭示传感器背后的科学原理，理解它们如何工作，以及它们如何在千变万化的应用场景中大放异彩。通过阅读本书，您将踏上一段循序渐进的学习旅程，逐步掌握传感器的奥秘，并为其在现代科技中的广泛应用打下坚实的理论根基。 一、 传感器的核心：原理的深度解析 本书的首要目标是深入剖析各种传感器的核心工作原理。我们不满足于表面现象，而是将目光投向传感器内部的物理、化学、电学机制。 物理量传感器： 我们将详细探讨基于不同物理效应的传感器。例如，电阻式传感器是如何利用材料电阻率随外界因素（如温度、应力、湿度）变化而改变的原理，来测量这些物理量的。书中会剖析不同电阻材料的特性，以及惠斯通电桥等典型电路在电阻式传感器测量中的应用。电容式传感器则会聚焦于电容值如何随介电常数、极板间距或重叠面积的变化而改变，并阐述其在位移、压力、液位等测量中的原理。电感式传感器则会深入探讨电磁感应定律，解释线圈的自感和互感如何受目标物体位置、材质等因素影响，进而实现非接触式的检测。压电式传感器将带领我们领略晶体在受力时产生电荷的“逆压电效应”，理解其在加速度、压力、声波等领域的应用。热敏电阻和热电偶等温度传感器，将揭示半导体材料的负温度系数特性，以及不同金属在温差下产生电动势的塞贝克效应，它们是精确测量温度的关键。霍尔效应传感器则会深入讲解载流导体在磁场中受洛伦兹力作用，两侧产生电势差的原理，这使其成为磁场检测和位置感应的理想选择。 化学传感器： 随着对环境监测和健康诊断需求的增加，化学传感器扮演着越来越重要的角色。本书将探讨气体传感器，如氧化物半导体气体传感器（MOS）的工作机理，它们如何利用吸附在敏感材料表面的气体分子改变材料电导率来检测特定气体。pH传感器将深入解析玻璃电极的电化学原理，理解其如何通过测量氢离子浓度梯度产生的电势差来确定溶液的酸碱度。生物传感器将是本书的一大亮点，我们将介绍酶传感器、免疫传感器、DNA传感器等，它们利用生物识别元件（如酶、抗体、核酸探针）的高度特异性和选择性，与待测物发生生物化学反应，并通过耦合的换能器将生物识别信号转化为可测量的信号。 光学传感器： 光学传感器是实现非接触式测量和图像获取的重要手段。本书将详述光电二极管和光电三极管的工作原理，它们利用半导体 PN 结的光电导效应或光生伏特效应，将光信号转化为电信号。光敏电阻（LDR）则会介绍其电阻值随光照强度变化的特性。CCD（Charge-Coupled Device）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）图像传感器将是本书的重点，我们将深入剖析它们如何通过像素阵列接收光信号，并将光子转化为电荷，最终形成数字图像。此外，红外传感器将揭示物体辐射的红外线如何被探测，以及其在热成像、避障等领域的应用。 二、 传感器的应用：从理论到实践的飞跃 理解了传感器的基本原理，接下来的关键在于掌握它们如何被应用于实际场景，解决现实世界的问题。本书将以大量生动具体的案例，展现传感器的强大力量。 工业自动化与过程控制： 在制造业中，传感器是实现自动化生产的神经末梢。本书将详细介绍压力传感器在管道压力监测、液压系统控制中的应用；温度传感器在炉温控制、冷却系统监测中的作用；流量传感器在液体、气体输送过程中的精确计量；液位传感器在储罐管理、反应釜控制中的重要性。此外，位移传感器和角度传感器在机器人手臂、数控机床的定位与控制中不可或缺。图像传感器则广泛应用于产品质量检测、外观缺陷识别。 智能家居与环境监测： 传感器技术正在以前所未有的速度渗透到我们的日常生活。本书将探讨温湿度传感器在智能空调、新风系统中的应用，以及它们如何为我们营造舒适健康的室内环境。气体传感器（如 CO2、VOC、PM2.5 传感器）在空气质量监测、智能通风中的角色；光照传感器在智能照明、光线调节中的作用。人体存在传感器（如 PIR 传感器）在智能安防、节能照明方面的应用，将让我们体验到科技带来的便捷与安全。 医疗健康与生物识别： 传感器在现代医疗保健领域发挥着革命性的作用。本书将介绍生物电信号传感器，如心电图（ECG）、脑电图（EEG）传感器，它们如何捕捉和分析人体的生理电信号，为疾病诊断提供依据。血压传感器和血氧传感器在可穿戴健康设备中的普及，让我们能够实时监测自身的健康状况。血糖传感器（特别是无创或微创技术）的进展，将为糖尿病患者带来福音。体温传感器在疫情监测和个人健康管理中的重要性也无需赘述。 汽车电子与自动驾驶： 传感器是实现汽车智能化和自动驾驶的关键。本书将深入分析雷达传感器在障碍物检测、自适应巡航控制（ACC）、紧急制动辅助（AEB）中的应用；激光雷达（LiDAR）在三维环境感知、高精度定位方面的优势。摄像头传感器在车道偏离预警（LDW）、交通标志识别、行人检测中的作用。超声波传感器在泊车辅助、盲区监测中的贡献。惯性测量单元（IMU）（包括加速度计和陀螺仪）在车辆姿态稳定、导航系统中的重要性。 航空航天与国防安全： 在极端环境下，传感器的高可靠性和精度至关重要。本书将介绍惯性导航系统（INS）中使用的各种传感器，它们如何为飞机、导弹提供精确的定位和姿态信息。遥感传感器在地球观测、资源勘探、军事侦察中的应用。红外成像传感器在夜视、目标跟踪中的重要作用。 三、 传感器的未来：创新与发展的前沿 传感器的发展永无止境。本书的最后部分将展望传感器的未来发展趋势，激发读者的创新思维。 微型化与集成化： 随着 MEMS（微机电系统）技术的成熟，传感器正变得越来越小巧，可以集成到更小的设备中，甚至实现“传感器网络”。 智能化与自适应性： 未来的传感器将不仅仅是信息的采集者，还将具备一定程度的“智慧”，能够对采集到的信息进行初步处理、自诊断和自适应调节，降低对外部处理能力的依赖。 多功能与交叉融合： 单一功能的传感器将逐渐被多功能集成传感器所取代，例如能够同时测量温度、湿度和压力的传感器。不同类型传感器之间的交叉融合也将带来新的应用可能。 物联网（IoT）与大数据： 传感器是物联网的核心组成部分，海量传感器产生的数据将构成大数据的重要来源，驱动人工智能和机器学习的发展，从而实现更高级别的智能化应用。 新材料与新工艺： 新型材料（如石墨烯、柔性材料）和先进制造工艺的出现，将为开发性能更优异、功耗更低、成本更低的传感器提供可能。 总结 《传感器原理及应用》是一本集理论深度、应用广度于一体的专业著作。它不仅仅是为工程师、研究人员提供的参考手册，更是为所有对现代科技充满好奇的读者量身打造的启蒙之作。通过本书，您将不仅仅是了解到“有什么传感器”，更会理解“它们为什么能工作”以及“它们能做什么”。掌握了传感器的原理和应用，就如同掌握了解锁智能世界的一把关键钥匙，能够更深刻地理解我们所处的科技时代，并为未来的创新发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我最近在学习过程中，偶然接触到了《传感器原理及应用》这本书，不得不说，曹光跃老师的这本著作，在内容编排上确实有其独到之处，能够引导读者一步步深入理解传感器的世界。最令我印象深刻的是，书中不仅仅罗列了各种传感器，更是在原理讲解上下了极大的功夫。它不是那种一笔带过，让你去查阅其他资料的风格，而是将每一个传感器的核心工作原理，从物理基础到数学模型，都进行了详细的阐述。比如，在讲解光学传感器时，它会深入到光电效应、光敏电阻的工作机制，并且会用图示的方式清晰地展示光路的走向和信号的转换过程。我之前一直觉得红外传感器什么的很神奇，但看了这本书，才明白它其实是利用了物体自身的红外辐射，并通过特定的探测器来测量这种辐射的强度。这种深入浅出的讲解方式，让原本晦涩的理论变得触手可及。而且，作者在介绍原理时，还常常会联系到实际的工程问题，比如如何解决干扰、如何提高精度等等，这些内容对于想要将传感器技术应用到实际项目中的人来说，是至关重要的。这本书让我对传感器有了更系统、更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，学习一门技术，关键在于理解其“为什么”和“怎么样”。《传感器原理及应用》(曹光跃)这本书，恰恰在这两个方面都做得非常到位。它没有直接抛出各种传感器型号和参数，而是从传感器最基本的工作原理讲起，比如力学量的测量、热学量的测量、电学量的测量等等，然后逐步引申到各种具体的传感器类型。我特别喜欢书中通过类比和实例来解释复杂概念的方式，比如在讲解电容式传感器的原理时，作者用了“两个平行金属板”来类比，非常直观地展示了介电常数变化如何影响电容值。而且，书中对传感器在实际系统中的集成和应用进行了详尽的描述，例如，如何将多个传感器的数据融合，如何进行校准和补偿，以及如何设计相应的控制系统。这些内容让读者不仅仅停留在对单个传感器的了解，更能把握整个传感系统的工作流程。这本书对于想要深入理解传感器技术，并且希望将其应用到实际项目中去的读者来说，是一本不可多得的好书，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我选择《传感器原理及应用》这本书，很大程度上是出于对作者曹光跃教授在学术界的声誉的信任，我希望能够从中获得一些扎实的知识。而这本书也没有辜负我的期望，它在理论深度和广度上都做得相当出色。书中对于各种传感器的工作原理，不仅仅停留在概念层面，而是深入到物理、化学、电学等基础科学原理的层面。比如，在讲解压电效应传感器时，作者详细推导了应力与电荷之间的关系，并且解释了晶体材料的微观结构如何影响其压电性能。这种严谨的学术风格，让我觉得非常有收获。同时，本书对传感器在不同应用场景下的性能特点和局限性进行了深入的分析。例如，在介绍气体传感器时，作者会详细讨论不同气体对传感器的影响，以及如何通过优化材料和结构来提高其选择性和灵敏度。这些内容对于我理解传感器的实际性能，以及在复杂环境中如何选择和使用传感器，都提供了非常有价值的参考。这本书的专业性很强，但叙述又足够清晰，是值得反复阅读的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本《传感器原理及应用》虽然书名听起来很硬核，但曹光跃教授的讲解方式却出乎意料的生动有趣。我一直以为传感器这种东西离我们很遥远，都是工业自动化、高科技实验室里的专属，但翻开这本书，才发现原来我们身边无处不在。从手机里的加速度计、陀螺仪，到家里的智能温湿度计，再到汽车里的各种传感器，它们是如何感知世界，又是如何将这些信息转化为我们能理解的数据的，这本书都用非常清晰易懂的语言解释了。尤其是一些经典的传感器原理，比如霍尔效应传感器，作者通过生活中的小例子，比如电磁铁的吸力，将抽象的物理概念具象化，让我一下子就明白了原理。而且，这本书的案例分析也非常实用，不是那种空谈理论的教科书。它会结合实际的应用场景，比如讲解如何选择合适的传感器来监测环境污染，或者如何利用传感器实现智能家居的自动化。这些内容对于我这种对实际应用感兴趣的读者来说，非常有价值。我甚至开始思考，以后能不能自己动手做一个小型的环境监测设备，书里的一些思路给了我很大的启发。总的来说，这本书不仅满足了我对传感器知识的好奇，更打开了我对这个领域的兴趣之门，感觉学到了很多实用且有趣的知识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对电子技术有浓厚兴趣的爱好者，我一直在寻找能够系统性学习传感器知识的书籍。《传感器原理及应用》(曹光跃)这本书，虽然标题看起来比较专业，但实际阅读体验却给了我不少惊喜。我尤其欣赏书中对各种传感器分类和应用场景的梳理。它不仅仅是将所有传感器一股脑地介绍出来，而是根据不同的测量对象和工作原理，将传感器进行了逻辑清晰的划分，例如压电传感器、热敏传感器、磁敏传感器等等。每一种传感器在介绍其原理的同时，都会配以丰富的应用案例，从工业自动化到医疗健康，再到环境保护，几乎涵盖了各个领域。这让我能够直观地感受到传感器在现代社会中的重要性。让我特别感兴趣的是，书中对传感器接口电路和信号处理方法的介绍。很多时候，传感器本身的工作原理我们能理解，但如何将其信号有效地提取出来，并进行后续处理，却是难点。这本书在这方面提供了不少实用的指导，让我对整个传感器系统的构建有了更全面的认识。总的来说，这是一本非常适合想要系统学习传感器技术，并了解其广泛应用的读者的书籍。