传感器原理与实验教程(普通高等教育“十二五”规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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何光宏 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111452669

商品编码：29700137133

包装：平装

出版时间：2014-03-01

基本信息

书名:传感器原理与实验教程(普通高等教育“十二五”规划教材)

定价：28.00元

售价：19.0元,便宜9.0元,折扣67

作者:何光宏

出版社：机械工业出版社

出版日期：2014-03-01

ISBN：9787111452669

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《传感器原理与实验教程/普通高等教育“十二五”规划教材》共分两大部分介绍传感器的基本原理和主要的实验项目。部分是传感器原理部分，共有10章。章和第2章介绍传感器的基本概念和基本特性；第3~10章分别介绍热电式、应变式、电感式、电容式、磁敏、压电式、光电式、射线式和超声波等常见传感器的基本原理、特性和基本应用。第二部分是传感器实验部分，介绍了15个基本的传感器实验项目及实验仪器。
　　本教材根据探究式教学的特点，在结构上采用理论和课外拓展与思考相结合的方法。传感器理论部分在大多数章节后面都给出了课外拓展题，传感器实验部分在主要实验项目后面也给出了课外思考题。
　　本教材可以作为高等院校电子信息、应用物理、检测技术及其他机电类专业相关课程的教材或参考书，也可以作为教师和实验技术人员的参考书。

目录

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前言
传感器原理部分
章 概论
1.1 传感器的定义
1.2 传感器的组成
1.3 传感器的分类
1.4 传感器的应用
1.5 传感器的发展动向
拓展题
习题

第2章 传感器的基本特性
2.1 传感器的静态特性
2.2 传感器的动态特性
2.3 传感器的标定
习题

第3章 热电式传感器
3.1 热电偶传感器
3.2 热电阻传感器
3.3 半导体PN结型温度传感器
拓展题
习题

第4章 应变式传感器
4.1 应变式传感器的工作原理
4.2 应变片的基本结构及主要特性
4.3 测量电路
4.4 应变片的温度误差及补偿
4.5 应变片式传感器
拓展题
习题

第5章 电感式传感器
5.1 自感式传感器
5.2 互感式传感器
5.3 电涡流式传感器
拓展题
习题

第6章 电容式传感器
6.1 电容式传感器的工作原理和结构
6.2 电容式传感器的测量电路
拓展题
习题

第7章 磁敏传感器
7.1 霍尔传感器
7.2 磁敏电阻传感器
7.3 磁敏二极管和磁敏晶体管
拓展题
习题

第8章 压电式传感器
8.1 压电效应及压电材料
8.2 压电式传感器的测量电路
拓展题
习题

第9章 光电式传感器
9.1 光电器件
9.2 光纤传感器
9.3 光栅传感器
拓展题
习题

0章 射线式和超声波传感器
10.1 射线式传感器
10.2 超声波传感器
习题
传感器实验部分
实验1热电偶温差电动势研究
实验2热电阻测温实验
实验3热敏电阻的温度特性研究
实验4金属箔式应变片——1/4电桥、差动半桥和差动全桥
实验5差动变压器的性能测定
实验6电容式传感器的位移特性
实验7霍尔传感器的直流激励特性
实验8压电式传感器实验
实验9测试光电管的光电特性
实验10反射式光纤位移传感器
实验11微弯式光纤位移传感器
实验12光敏二极管和光敏晶体管的基本特性测量
实验13硅光电池的基本特性测量
实验14光敏电阻的基本特性测量
实验15光栅传感器的特性测试
附录
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《微纳器件物理与制备技术》 内容简介 本书深入探讨了微纳器件的物理学基础、关键制备技术以及在现代科技领域中的广泛应用。本书旨在为从事微电子、光电子、MEMS（微机电系统）、纳米技术及相关交叉学科的科研人员、工程师和高年级本科生、研究生提供系统、全面的理论指导和实践参考。 第一部分：微纳器件的物理学基础 本部分将首先回顾和梳理微纳器件运行所依赖的核心物理学原理。这包括： 半导体物理基础： 详细阐述半导体的能带理论，包括本征半导体和杂质半导体的导电机制、载流子统计、PN结的形成与特性。重点分析在微纳尺度下，量子效应（如量子限制效应、量子隧穿效应）对半导体特性的影响，以及如何利用这些效应设计新型器件。我们将深入探讨少数载流子动力学，包括少数载流子的产生、扩散、复合及其在各种半导体器件（如二极管、三极管、MOSFETs）中的作用。此外，还将分析半导体在高电场、低温等极端条件下的物理行为。 介质与金属的微纳尺度特性： 介绍在微纳尺度下，介质材料（如氧化物、氮化物）的介电性能、击穿机制以及与半导体界面的特性。分析金属在微纳结构中的传输特性，包括电阻率的尺寸效应、表面散射、晶界散射等，并探讨其在互连线和电极中的应用。 光与物质的相互作用： 深入讲解光子与电子、空穴在半导体材料中的相互作用，包括吸收、发射、散射等过程。重点介绍光电转换的基本原理，如光生伏特效应、光电导效应，以及光激发下的载流子动力学。这将为理解光电器件（如光电二极管、光电探测器、LED、激光器）的工作原理奠定基础。 压电、压磁及热电效应： 详细阐述这些物理效应在微纳尺度下的表现及其在传感器和执行器中的应用。例如，压电效应在MEMS加速度计、麦克风中的应用；压磁效应在磁传感器的应用；热电效应在能量收集和温差发电中的应用。我们将分析材料的晶体结构与这些效应之间的关系，以及如何通过材料设计优化器件性能。 量子物理在微纳器件中的体现： 随着器件尺寸的缩小，量子效应日益显著。本部分将重点介绍量子囚禁、量子隧穿、量子干涉等现象，以及它们如何影响器件的电学、光学和输运特性。例如，量子阱、量子点、量子线等纳米结构的设计原理和物理特性。我们将探讨这些量子效应如何被应用于设计高性能的晶体管、存储器、激光器和传感器。 第二部分：微纳器件的关键制备技术 本部分系统介绍构建微纳器件所必需的各项关键工艺技术，强调不同技术之间的协同作用和工艺流程的优化。 微纳加工技术概述： 介绍微纳加工的基本思想，包括“自上而下”和“自下而上”两种策略。详细阐述光刻、刻蚀（干法刻蚀如等离子刻蚀、反应离子刻蚀；湿法刻蚀）等关键图案化技术，以及薄膜沉积技术（如化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD、原子层沉积ALD）和外延生长技术。 光刻技术： 深入讲解光刻的原理，包括曝光、显影、蚀刻等步骤。重点介绍不同波长光源（紫外、深紫外、极紫外）及其在提高分辨率方面的作用。还将介绍掩模版制作、对准技术以及先进光刻技术，如多重曝光、相移掩模版、电子束光刻（EBL）、聚焦离子束（FIB）等，它们在制造亚微米乃至纳米级器件中的重要性。 刻蚀技术： 详细阐述干法刻蚀和湿法刻蚀的原理、优缺点及适用范围。重点介绍等离子体刻蚀的物理化学过程，包括反应产物的形成、输运和去除。还将介绍定向刻蚀、各向同性刻蚀、等离子体化学气相沉积（PECVD）等辅助工艺，以及它们如何实现精确的图形转移。 薄膜沉积技术： 详细介绍各种薄膜沉积方法的原理、工艺参数及其对薄膜性能的影响。包括化学气相沉积（CVD）及其变种（LPCVD, PECVD, LPCVD），物理气相沉积（PVD）及其变种（溅射、蒸发），以及原子层沉积（ALD）。重点介绍ALD的原子层控制特性，及其在制备超薄、高均匀性、高密度薄膜中的优势。 外延生长技术： 介绍分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）等外延生长技术，它们能够精确控制薄膜的组分、厚度和结晶质量，是制备高质量半导体异质结和超晶格结构的关键。 表面处理与清洗技术： 强调在微纳器件制造过程中，表面洁净度对器件性能的决定性影响。介绍各种表面处理方法，如化学清洗、等离子体清洗、湿法处理等，以及其作用机理。 封装与测试技术： 简述微纳器件的封装技术，包括键合、引线、应力隔离等。介绍微纳器件的电学、光学、机械性能的测试方法和标准。 第三部分：微纳器件的应用 本部分将聚焦微纳器件在各个高科技领域的具体应用，展示其在推动科技进步中的核心作用。 微电子器件： 介绍现代集成电路（IC）中的核心器件，如CMOS晶体管（MOSFETs），以及其在超大规模集成电路（VLSI）中的发展趋势（如FinFET, Gate-All-Around FET）。探讨存储器技术（DRAM, SRAM, Flash Memory）的微纳化进程，以及新型存储器（如ReRAM, MRAM）的物理原理和应用前景。 光电子器件： 深入介绍发光二极管（LED）、激光二极管（LD）的发光机理及结构特点。分析光电二极管（PD）、光电探测器（APD）的光电转换过程及其在光通信、成像领域的应用。探讨光电器件与其他器件（如光耦合器、光开关）的集成。 微机电系统（MEMS）： 详细介绍MEMS技术在传感器和执行器方面的应用。例如，基于压电效应和应变片技术的加速度计、陀螺仪；微流控芯片在生物医学分析中的应用；微镜阵列在显示和光学系统中的应用。 纳米技术与纳米器件： 探讨纳米材料（如碳纳米管、石墨烯、量子点）在构筑新型纳米器件中的潜力。介绍纳米传感器、纳米电子器件、纳米光学器件及其潜在应用，如高效催化剂、新型能源器件等。 生物与化学传感器： 介绍利用微纳技术制备的用于检测生物分子、化学物质的传感器。例如，基于场效应晶体管（FET）的生物传感器、表面等离子体共振（SPR）传感器、微流控芯片上的化学分析仪。 其他前沿应用： 简要介绍微纳器件在柔性电子、可穿戴设备、量子计算、微型机器人等新兴领域的探索和应用。 本书特色 理论与实践相结合： 本书在深入阐述物理原理的同时，也关注实际的制备技术和工艺流程，为读者提供从理论理解到实际操作的桥梁。 前沿性与系统性并重： 涵盖了当前微纳器件领域最新的研究进展和技术趋势，同时也系统地梳理了该领域的基础知识体系。 多学科交叉视角： 融合了物理学、材料学、电子工程、机械工程等多个学科的知识，展现了微纳器件研究的跨学科特性。 案例分析与应用导向： 通过丰富的应用案例，说明微纳器件在现代科技发展中的重要作用，激发读者的研究兴趣。 本书适合作为高等院校电子信息类、物理类、材料类、自动化类等专业的教材或参考书，也可作为从事相关领域研究和开发的工程师的重要参考资料。通过学习本书，读者将能够深刻理解微纳器件的运行机理，掌握其关键制备技术，并能更好地将其应用于实际的科研和工程实践中。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深工程师的角度来看待这本教材，我发现它最大的价值在于其内容的深度和广度达到了一个非常高的平衡点。它没有陷入过度理论化的泥潭，也没有为了追求新颖而堆砌一些尚不成熟的技术点。相反，它聚焦于那些最核心、最经典、在工业界应用最广泛的传感器原理。例如，在处理信号调理和数据采集部分时，作者对噪声抑制和抗干扰设计的讲解，其深度完全可以作为工程师的案头参考手册。尤其是一些特定类型传感器（比如高精度压力传感器或特定波段的光电传感器）的工作原理剖析，其详尽程度甚至超过了一些专业的应用手册。这本书的特点在于，它让你在理解原理的同时，自然而然地就学会了如何去设计一个稳定可靠的测量系统，这种潜移默化的工程思维训练，是任何速成班都无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我过去对“十二五规划教材”这种官方背景的书籍，总有一种刻板印象，觉得它们可能偏重于理论的完整性，而在教学的趣味性和前沿性上会稍显不足。然而，这本《传感器原理与实验教程》完全打破了我的固有认知。首先，它在引入概念时，总能联系到一些当下热门的应用场景，比如智能家居、环境监测、甚至医疗可穿戴设备，这让枯燥的电学和物理知识瞬间变得“活”了起来，极大地激发了我继续深究的兴趣。其次，书中的一些案例分析非常具有启发性，它不仅告诉你这个传感器能做什么，更会探讨在特定环境下，为什么这个传感器比其他类型的更优越，这种对比分析极大地拓宽了我的技术视野。总而言之，这本书做到了技术的前沿性、理论的严谨性与教学的实用性三者的完美结合，是近年来我接触到的最值得推荐的教材之一。

评分☆☆☆☆☆

这本书的习题设计绝对是下了大功夫的。很多教材的习题往往是简单套用公式的重复劳动，但这里的每一道练习题，似乎都在试图考察你对某一特定知识点的灵活运用能力。有些题目设计得相当巧妙，需要你综合运用前几章学到的不同原理才能得出答案，这极大地锻炼了我的综合分析能力。更棒的是，书后附带的参考答案和详细解析，简直是“神来之笔”。它不是简单地给出一个数值结果，而是完整地展示了解题的思路路径和中间的逻辑跳跃点。我经常会先自己独立思考和计算，然后再对照解析来查漏补缺，这比老师划重点讲一遍效果要好得多，因为整个思考过程是完全自主完成的。这种自我纠错和深度思考的机制，让学习过程变得更加主动和有效率。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚踏入自动化领域的本科生，说实话，刚接触这些前沿技术时心里是有点没底的。这本教材给我的感觉是，它真的非常贴合“实验教程”这个定位。理论部分讲解得深入浅出，但最吸引我的是它对实验操作的指导详略得当。每一个实验项目，从前期的电路连接图、所需的元器件清单，到详细的步骤分解，都描述得一清二楚，几乎没有让人产生歧义的地方。而且，它不仅仅停留在“做什么”的层面，更深入到“为什么这么做”以及“如果出现偏差该如何排查”的层面。书里提到的一些常见故障模拟和解决方案，都是我在实际实验室操作中真真切切遇到的问题，作者似乎是把多年的教学经验都凝练在了这些小小的提示框里。这种实战导向的编排方式，极大地增强了我的动手能力和独立解决问题的信心，让我觉得书本知识真正走出了纸面，成为了可以操作、可以验证的实际技能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和印刷质量真是让人眼前一亮，纸张摸上去很有质感，内页的排版也相当讲究，字体大小适中，行距舒适，长时间阅读下来眼睛也不会感到特别疲劳。图表的绘制清晰度极高，即便是那些结构复杂的电路图和系统框图，也能让人一眼就能抓住重点，这一点对于理解抽象的物理概念和技术原理至关重要。更值得称赞的是，书中一些关键公式和推导过程，作者都非常细致地进行了标注和解释，这对于初学者来说简直是福音。我记得我之前看其他教材时，经常在某个推导步骤卡住，搞不清楚为什么会那样变化，但这本教材在这方面做得非常到位，仿佛有一位经验丰富的老师在旁边手把手地引导。章节之间的逻辑过渡也十分自然流畅，从基础概念的引入，到具体器件的剖析，再到整体系统的应用，层层递进，使得知识体系的构建非常扎实，让人能真正建立起对这门学科的系统认知，而不是零散的知识点堆砌。