傳感器原理及應用(曹光躍) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹光躍 著

圖書標籤:

• 傳感器
• 原理
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• 曹光躍
• 物理學
• 電子技術
• 測量技術
• 儀器儀錶
• 工程技術
• 高等教育

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齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122079206

商品編碼：29611754307

包裝：平裝

齣版時間：2010-05-01

基本信息

書名：傳感器原理及應用(曹光躍)

定價：25.00元

作者：曹光躍

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2010-05-01

ISBN：9787122079206

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.481kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是高職高專電子類專業規劃教材係列之一。
本教材內容豐富，涵蓋麵廣，語言精練。全書共分14章，主要內容包括傳感器基礎、傳感器與測量技術、電容式傳感器、電感傳感器、力敏傳感器、熱敏傳感器、氣敏傳感器、磁敏傳感器、光敏傳感器、濕敏傳感器、電磁波傳感器、位移和流量傳感器、超聲波傳感器和其他類型傳感器在工業中的應用。
本書可作為高職高專院校、成人高校、民辦高校及本科院校舉辦的二級職業技術學院電子類、通信類及相關專業的教學用書，也可作為社會從業人士的業務參考書及培訓用書。

目錄

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章　傳感器基礎
　1.1　傳感器的定義與組成
　　1.1.1　傳感器的定義
　　1.1.2　傳感器組成
　　1.1.3　對傳感器的一般要求
　　1.1.4　自動測控係統與傳感器
　　1.1.5　自動測控係統例
　1.2　傳感器的分類
　　1.2.1　按被測量分類
　　1.2.2　按傳感器工作原理分類
　1.3　傳感器的基本特性
　　1.3.1　傳感器的靜態特性
　　1.3.2　傳感器的動態特性
　1.4　傳感器的標定
　　1.4.1　傳感器的靜態特性標定
　　1.4.2　靜態標定例——電渦流傳感器的靜態標定
　1.5　傳感器接口電路
　　1.5.1　傳感器輸齣信號的特點
　　1.5.2　典型的傳感器接口電路
　思考題
第2章　傳感器與測量技術
　2.1　電參量測量技術
　　2.1.1　電壓的測量
　　2.1.2　阻抗的測量
　　2.1.3　交流阻抗及L、C的測量
　　2.1.4　頻率的測量
　　2.1.5　時間間隔的數字測量
　　2.1.6　相位差的數字測量
　2.2　檢測技術基礎
　　2.2.1　測量與測量方法
　　2.2.2　測量係統
　2.3　傳感器信息融閤
　　2.3.1　信息融閤的概念
　　2.3.2　傳感器信息融閤的應用
　　2.3.3　傳感器信息融閤的分類
　　2.3.4　信息融閤的結構
　　2.3.5　傳感器信息融閤的一般方法
　　2.3.6　傳感器信息融閤的實例
　2.4　傳感器網絡
　　2.4.1　傳感器網絡的作用
　　2.4.2　傳感器網絡的結構
　　2.4.3　傳感器網絡信息交換體係
　2.5　傳感器技術的發展
　　2.5.1　傳感器新技術的發展
　　2.5.2　改善傳感器性能的技術途徑
　思考題
第3章　電容式傳感器
　3.1　電容式傳感器工作原理和類型
　　3.1.1　工作原理
　　3.1.2　變極距型電容式傳感器
　　3.1.3　變麵積型電容式傳感器
　　3.1.4　變介電常數型電容式傳感器
　3.2　電容式傳感器的信號測量及轉換電路
　　3.2.1　電容式傳感器等效電路
　　3.2.2　調頻測量電路
　　3.2.3　電橋電路
　　3.2.4　二極管雙T形交流電橋
　　3.2.5　差動脈衝寬度調製電路
　　3.2.6　運算放大器式電路
　3.3　電容式傳感器的特點及應用
　　3.3.1　差動式電容測厚傳感器
　　3.3.2　電容式料位傳感器
　　3.3.3　電容式接近開關
　　3.3.4　液體燃料測量
　思考題
第4章　電感式傳感器
　4.1　自感式傳感器
　　4.1.1　工作原理
　　4.1.2　測量電路
　　4.1.3　變磁阻式傳感器的應用
　4.2　差動變壓器式傳感器
　　4.2.1　變隙式差動變壓器工作原理
　　4.2.2　誤差因素分析
　　4.2.3　差動變壓器式傳感器測量電路
　　4.2.4　差動變壓器式傳感器的應用
　4.3　電渦流式傳感器
　　4.3.1　工作原理
　　4.3.2　電渦流傳感器測量電路
　　4.3.3　渦流式傳感器的應用
　4.4　感應同步器
　　4.4.1　直綫式感應同步器
　　4.4.2　信號處理方式
　思考題
第5章　力敏傳感器
　5.1　彈性敏感元件
　　5.1.1　彈性敏感元件的特性
　　5.1.2　彈性敏感元件的分類
　5.2　電阻應變式傳感器
　　5.2.1　應變電阻的概念
　　5.2.2　電阻應變片的測量電路
　　5.2.3　應變式傳感器的應用
　5.3　壓電式傳感器
　　5.3.1　壓電效應及壓電材料
　　5.3.2　壓電式傳感器等效電路
　　5.3.3　壓電式傳感器測量電路
　　5.3.4　壓電式傳感器的應用
　5.4　壓磁式傳感器
　5.5　壓阻式傳感器（半導體壓力應變片）
　思考題
第6章　熱敏傳感器
第7章　氣敏傳感器
第8章　磁敏傳感器
第9章　光敏傳感器
0章　濕敏傳感器
1章　電磁波傳感器
2章　位移、流量傳感器
3章　超聲波傳感器
4章　其他類型傳感器
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《光電傳感技術：原理、設計與實踐》 內容簡介 光電傳感技術作為現代科技領域的核心組成部分，滲透到我們生活的方方麵麵，從工業自動化到環境保護，從生物醫學監測到消費電子産品，無不閃耀著光電傳感的身影。本書旨在係統、深入地闡述光電傳感器的基本原理、核心設計思想、關鍵技術及其廣泛的應用，為讀者構建一個全麵、紮實的光電傳感知識體係。 本書內容涵蓋瞭從基礎的光學理論到復雜的光電信號處理，從傳感器件的選擇與優化到集成係統的設計與實現。我們力求做到理論與實踐相結閤，既有嚴謹的學術論述，又不乏生動的案例分析，旨在幫助讀者理解光電傳感技術的精髓，掌握解決實際問題的能力。 第一部分：光電傳感基礎 本部分將從最基礎的光學知識入手，為讀者打下堅實的理論基礎。 光學基礎迴顧： 主要迴顧電磁波理論、光的傳播、反射、摺射、衍射、乾涉等基本光學現象。重點在於理解這些現象如何與光電傳感的實現機製相關聯。例如，衍射和乾涉是許多精密測量型光電傳感器的核心原理，而光的吸收和發射則是光譜型傳感器的關鍵。 光與物質的相互作用： 深入探討光與不同物質相互作用的機製，包括光電效應（外光電效應、內光電效應、光伏效應）、光緻發光、光緻變色、光熱效應、光散射等。理解這些相互作用是選擇閤適的光電傳感器件和設計傳感係統的前提。我們將詳細分析不同相互作用的物理過程，以及它們在傳感器件中的具體體現。 光電轉換器件： 詳細介紹各類主流的光電轉換器件，包括光電二極管（PIN、APD）、光電三極管、光敏電阻、光敏可控矽、CCD（耦閤電荷器件）和CMOS（互補金屬氧化物半導體）圖像傳感器、光電倍增管、熱釋電傳感器、壓電光學傳感器等。本書將逐一剖析這些器件的工作原理、性能指標（如靈敏度、響應時間、噪聲、量子效率、光譜響應範圍等）、優缺點及其適用場景。例如，我們將分析光電二極管的PN結特性如何實現光電轉換，APD的雪崩增益機製如何提高靈敏度，CCD和CMOS在成像傳感器中的結構和工作流程差異等。 第二部分：光電傳感器件的設計與優化 本部分將聚焦於光電傳感器件的設計與優化，從微觀層麵深入剖析傳感器的性能提升之道。 材料選擇與特性分析： 探討不同半導體材料（如矽、鍺、砷化鎵、硫化鎘等）及其化閤物在光電傳感領域的應用，分析不同材料的光學帶隙、載流子遷移率、吸收係數等關鍵參數對傳感器性能的影響。同時，還會介紹新型光電材料，如鈣鈦礦、量子點等，及其在柔性、可穿戴、低成本光電傳感器方麵的潛力。 器件結構設計： 深入研究不同光電轉換器件的微觀結構設計，包括PN結摻雜分布、錶麵處理、鈍化工藝、外延生長技術等。以光電二極管為例，將詳細分析不同結構（如PIN結構、雪崩結構）如何優化載流子收集效率、減小暗電流和結電容，從而提高響應速度和靈敏度。對於成像傳感器，將深入剖析像素結構、光柵設計、讀齣電路等對成像質量的影響。 性能指標的優化策略： 針對靈敏度、響應速度、信噪比、穩定性、工作溫度範圍等關鍵性能指標，提齣具體的優化策略。例如，為瞭提高靈敏度，可以采用增大器件麵積、優化窗口設計、引入增益機製（如APD）等方法；為瞭提高響應速度，則需要減小結電容、優化載流子傳輸路徑等。本書還將討論如何通過材料改性、結構優化和工藝控製來提高傳感器的穩定性和耐用性。 封裝與集成技術： 討論光電傳感器件的封裝技術，包括光學封裝（如透鏡、濾光片、導光結構）和電氣封裝（如引綫框架、基闆）。介紹如何通過閤理的封裝設計來保護傳感器件、提高光耦閤效率、減少環境乾擾（如溫度、濕度、電磁乾擾），並為多功能傳感器的集成奠定基礎。 第三部分：光電傳感係統的設計與實現 本部分將從宏觀層麵探討如何構建完整的光電傳感係統，將傳感器件的功能轉化為實際應用。 光源的選擇與控製： 詳細介紹各種光源在光電傳感中的應用，包括LED（發光二極管）、激光二極管、鹵素燈、白熾燈、氙燈等。分析不同光源的光譜特性、亮度、壽命、功率消耗等參數，以及如何根據具體的傳感需求選擇閤適的光源。同時，介紹光源的驅動與控製技術，如脈衝寬度調製（PWM）控製、恒流驅動等，以實現對光源亮度和頻率的精確調控。 光學元件的設計與應用： 探討透鏡、濾光片、反射鏡、分光器、偏振器等光學元件在光電傳感係統中的作用。分析不同光學元件的光學特性（如焦距、口徑、透過率、截止頻率等），以及如何通過閤理的光學設計來聚焦光綫、選擇特定波長、改變光路傳播方嚮，從而提高傳感器的精度和信噪比。我們將舉例說明如何設計一個簡單的成像係統或光譜測量係統。 信號調理與處理電路： 深入講解光電信號的調理與處理技術，包括放大電路（跨阻放大器、跨壓放大器）、濾波電路（低通、高通、帶通濾波器）、采樣與量化（ADC）、信號復原與校準等。重點分析如何設計低噪聲、高精度、寬帶寬的信號處理電路，以最大化傳感器信號的利用率，並抑製環境噪聲的乾擾。 微處理器與嵌入式係統集成： 介紹如何將光電傳感器與微處理器或嵌入式係統集成，實現傳感數據的采集、處理、分析和決策。討論常見的微控製器架構、接口技術（如I2C、SPI、UART、USB）以及實時操作係統（RTOS）的應用。本書將重點講解如何編寫嵌入式軟件來控製傳感器工作、讀取傳感數據、執行算法分析，並將結果輸齣或傳輸。 係統標定與誤差分析： 強調係統標定在保證測量準確性中的重要性，介紹常見的標定方法，如零點校準、斜率校準、多點校準等。深入分析光電傳感係統中可能存在的誤差來源，如器件固有的不穩定性、環境因素（溫度、濕度、振動）、光學器件的缺陷、電路噪聲等，並提齣相應的誤差補償和抑製策略。 第四部分：光電傳感器的應用實例 本部分將通過一係列典型應用實例，展示光電傳感技術在不同領域的強大威力。 工業自動化與過程控製： 介紹光電傳感器在位移測量、位置檢測、速度測量、物體計數、形狀識彆、液位檢測、氣體濃度監測等方麵的應用。例如，講解如何利用激光測距傳感器實現高精度距離測量，如何利用光電開關實現自動化生産綫上的物體定位，如何利用光譜傳感器進行産品質量檢測。 環境監測與安全防護： 闡述光電傳感器在空氣質量監測（如PM2.5、CO、NOx檢測）、水質監測（如濁度、pH值、汙染物檢測）、光汙染監測、火災探測、入侵檢測等方麵的應用。例如，分析如何利用氣體傳感器監測環境汙染物濃度，如何利用火焰傳感器實現火災預警。 生物醫學與健康監測： 探討光電傳感器在生理參數測量（如心率、血氧飽和度、體溫）、醫學成像（如內窺鏡、X射綫探測器）、藥物檢測、細胞分析等方麵的應用。例如，詳細介紹脈搏血氧儀的工作原理，以及如何利用光譜技術進行疾病診斷。 消費電子與智能傢居： 展示光電傳感器在智能手機（如環境光傳感器、距離傳感器、攝像頭）、智能電視、智能傢居設備（如人體存在傳感器、安防傳感器）、VR/AR設備等方麵的廣泛應用。例如，分析手機如何通過環境光傳感器自動調節屏幕亮度，如何利用距離傳感器實現人臉識彆解鎖。 交通運輸與導航： 介紹光電傳感器在交通信號控製、車輛檢測、道路監測、自動駕駛輔助係統（ADAS）、GPS/GNSS輔助導航等方麵的應用。例如，講解如何利用攝像頭和雷達實現車輛碰撞預警和車道保持。 第五部分：前沿技術與發展趨勢 本部分將展望光電傳感技術的未來發展方嚮，介紹新興技術和研究熱點。 微型化與集成化： 探討MEMS（微機電係統）和NEMS（納米機電係統）技術在光電傳感器領域的應用，以及如何實現傳感器的小型化、集成化和低功耗化。 柔性與可穿戴傳感器： 介紹柔性電子技術在光電傳感器領域的應用，以及如何開發可穿戴、可植入的光電傳感器，實現連續、無創的健康監測。 智能化與網絡化： 探討人工智能、機器學習等技術在光電傳感數據分析中的應用，以及如何構建物聯網（IoT）環境下的智能光電傳感網絡。 新型光電材料與器件： 介紹量子點、鈣鈦礦、有機半導體等新型光電材料在傳感器領域的最新研究進展，以及其在高性能、低成本傳感器開發中的潛力。 光譜傳感與多模態融閤： 深入探討高光譜、超光譜成像技術在物質識彆與定量分析中的應用，以及如何融閤多種傳感模態（如光學、電學、聲學）以獲取更豐富、更可靠的信息。 本書以其係統性的知識結構、深入的技術分析和豐富的應用案例，旨在成為一本兼具理論指導性和實踐參考性的光電傳感技術領域的權威參考書。無論您是初學者還是資深工程師，都能從中獲得寶貴的知識和啓發，共同推動光電傳感技術的創新與發展。

評分☆☆☆☆☆

《傳感器原理及應用》這本書，我拿到手已經有段時間瞭，當初選擇它，純粹是被其“原理”和“應用”這兩個詞吸引。我一直覺得，要真正理解一個技術，不能隻停留在錶麵，必須深入到它背後的原理。這本書在這方麵做得怎麼樣呢？嗯，首先，從內容的組織上看，它似乎是循序漸進的，從最基礎的傳感器分類、工作方式講起，然後逐步深入到各種類型傳感器的具體工作原理，比如電阻式、電容式、壓電式、半導體式等等。每一類傳感器都盡可能地解釋瞭其物理基礎，例如應力、應變、溫度變化如何轉化為電信號，以及其中的關鍵物理效應。我特彆喜歡它在解釋原理時，會涉及到相關的物理定律和數學模型，這讓整個過程顯得非常嚴謹。舉個例子，在講應變片的時候，它會詳細介紹電阻應變效應，並給齣計算公式，告訴我應變如何影響電阻率和幾何形狀，進而影響傳感器的輸齣。這種深入的講解，對於我這樣想要徹底搞懂的讀者來說，非常有幫助。雖然書很厚，但很多時候，我都會沉浸在對那些基礎原理的探索中，覺得豁然開朗。而且，它還觸及瞭一些高級傳感器，比如MEMS傳感器，這在當前科技發展中非常重要。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到這本書的初衷，是想找一本能幫我快速上手、解決實際問題的參考書。而這本書在“應用”的闡述上，確實給瞭我不少直接的幫助。它不僅僅停留在理論層麵，還給齣瞭一些實際的係統設計思路和案例分析。比如，在介紹某個傳感器時，它可能會附帶一個簡單的電路設計，或者一個數據采集的示例。雖然這些示例並不一定能直接套用到我遇到的所有問題上，但它們提供瞭一個很好的起點，讓我能夠理解如何將傳感器集成到實際係統中，以及如何處理傳感器輸齣的信號。我特彆留意瞭它關於傳感器選型和參數選擇的建議，這對於在實際項目中避免“踩坑”非常有價值。它會提醒你在選擇傳感器時需要考慮的因素，比如精度、響應時間、功耗、成本等等。這本書就像一個經驗豐富的工程師，在分享他的實踐經驗。雖然有時候，我感覺某些部分的細節處理還可以更深入一些，但總體來說，它為我提供瞭一個堅實的實踐基礎，讓我對接下來的傳感器應用開發更有信心。

評分☆☆☆☆☆

我一直對“智能”這個詞很感興趣，而傳感器無疑是實現智能的關鍵。這本書在“應用”部分的論述，給瞭我很多關於傳感器如何賦予物體“智能”的啓示。它不僅僅是羅列瞭各種傳感器，更重要的是，它討論瞭這些傳感器如何被集成到更大的係統中，以及如何通過數據處理和算法，將原始的傳感信號轉化為有意義的信息。我看到瞭傳感器在物聯網、人工智能、機器人等前沿領域的應用案例。比如，在智能傢居方麵，它會介紹如何利用溫濕度傳感器、人體感應傳感器、光照傳感器等，構建一個能夠自動調節環境、提升生活便利性的係統。在工業4.0方麵，它會談到如何利用各種傳感器監測設備運行狀態，預測故障，實現預測性維護。這本書的亮點在於，它不僅僅關注傳感器本身，更著眼於傳感器在整個智能生態係統中的角色，以及它們如何與其他技術協同工作。這種宏觀的視角，讓我對傳感器的未來發展和潛力有瞭更深的認識。它讓我意識到，傳感器不再是孤立的器件，而是構成未來智能世界的重要組成部分。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，怎麼說呢，有點像是在啃一本厚重的技術手冊，但又不像純粹的理論書籍那樣枯燥。它的排版清晰，圖文並茂，這在技術類書籍中尤為重要。很多原理的講解，都會配上相應的圖示，比如各種傳感器的內部結構示意圖、工作原理的流程圖、以及輸齣信號的波形圖。這些圖錶對於理解抽象的概念非常有幫助。我尤其欣賞它在介紹復雜傳感器時，會將其分解成更小的功能模塊，然後逐一講解。例如，在講解磁阻傳感器時，它會先解釋磁場對材料電阻率的影響，然後介紹不同類型的磁阻效應，比如霍爾效應、巨磁阻效應等，並配上相應的物理模型和實驗示意圖。這種拆解式的講解方式，大大降低瞭理解難度。另外，它的章節劃分也很閤理，每個章節都聚焦於一個特定的傳感器類型或應用領域，讀者可以根據自己的興趣和需求進行選擇性閱讀。盡管有時候會覺得某些部分的講解稍微偏學術化，但整體而言，這本書為想要深入理解傳感器技術的人提供瞭一個非常好的學習平颱，它不會讓你在概念的海洋裏迷失，而是引導你一步步地走嚮清晰。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本書的時候，是抱著一種“萬金油”的心態，想著它應該能涵蓋絕大多數我可能用到的傳感器知識。結果呢？它確實給瞭我一個相當全麵的概覽。從工業自動化領域的壓力、溫度、流量傳感器，到環境監測的空氣質量、水質傳感器，再到我們生活中常見的生物傳感器、慣性傳感器，基本上你能想到的，它都有所涉及。每個應用場景的介紹都比較紮實，會分析特定應用對傳感器性能的要求，然後介紹哪些類型的傳感器最適閤，以及它們在實際係統中是如何集成的。例如，在汽車電子領域，它會提到車輛的加速計、陀螺儀，以及它們如何用於安全氣囊、電子穩定控製等。在醫療健康方麵，它會談到血糖傳感器、心電傳感器，以及它們在診斷和監測中的作用。我感覺這本書更像是給一個想要快速瞭解傳感器應用版圖的讀者準備的“導遊圖”，讓你對不同行業中使用傳感器的普遍性和重要性有一個清晰的認識。雖然在某些具體應用的細節上可能不夠深入，但作為入門或者拓展視野，這本書絕對稱得上是“量大管飽”，足以讓你對傳感器在現代科技中的 ubiquity（普遍性）有一個深刻的體會。