傳感器原理與實驗教程(普通高等教育“十二五”規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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何光宏著

圖書標籤:

傳感器原理
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模擬電路

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店鋪：博學精華圖書專營店

齣版社：機械工業齣版社

ISBN：9787111452669

商品編碼：29700398026

包裝：平裝

齣版時間：2014-03-01

具體描述

基本信息

書名:傳感器原理與實驗教程(普通高等教育“十二五”規劃教材)

定價：28.00元

售價：19.0元,便宜9.0元,摺扣67

作者:何光宏

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2014-03-01

ISBN：9787111452669

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：大16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

《傳感器原理與實驗教程/普通高等教育“十二五”規劃教材》共分兩大部分介紹傳感器的基本原理和主要的實驗項目。部分是傳感器原理部分，共有10章。章和第2章介紹傳感器的基本概念和基本特性；第3~10章分彆介紹熱電式、應變式、電感式、電容式、磁敏、壓電式、光電式、射綫式和超聲波等常見傳感器的基本原理、特性和基本應用。第二部分是傳感器實驗部分，介紹瞭15個基本的傳感器實驗項目及實驗儀器。
　　本教材根據探究式教學的特點，在結構上采用理論和課外拓展與思考相結閤的方法。傳感器理論部分在大多數章節後麵都給齣瞭課外拓展題，傳感器實驗部分在主要實驗項目後麵也給齣瞭課外思考題。
　　本教材可以作為高等院校電子信息、應用物理、檢測技術及其他機電類專業相關課程的教材或參考書，也可以作為教師和實驗技術人員的參考書。

0章射綫式和超聲波傳感器
10.1 射綫式傳感器
10.2 超聲波傳感器
習題
傳感器實驗部分
實驗1熱電偶溫差電動勢研究
實驗2熱電阻測溫實驗
實驗3熱敏電阻的溫度特性研究
實驗4金屬箔式應變片——1/4電橋、差動半橋和差動全橋
實驗5差動變壓器的性能測定
實驗6電容式傳感器的位移特性
實驗7霍爾傳感器的直流激勵特性
實驗8壓電式傳感器實驗
實驗9測試光電管的光電特性
實驗10反射式光縴位移傳感器
實驗11微彎式光縴位移傳感器
實驗12光敏二極管和光敏晶體管的基本特性測量
實驗13矽光電池的基本特性測量
實驗14光敏電阻的基本特性測量
實驗15光柵傳感器的特性測試
附錄
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《現代光電檢測技術與應用》內容簡介本書深入探討瞭現代光電檢測技術的核心原理、關鍵技術及其在各個領域的廣泛應用。全書共分為六大部分，係統梳理瞭光電檢測技術的發展脈絡，並聚焦於當前最具活力和應用前景的技術方嚮，旨在為讀者構建一個全麵而深入的知識體係，培養其在光電檢測領域的創新思維和實踐能力。第一部分：光電檢測技術基礎理論本部分為讀者打下堅實的光電檢測理論基礎。首先，我們將從光的本質齣發，迴顧經典電磁理論和量子力學對光的描述，在此基礎上，深入剖析光的傳播、乾涉、衍射、偏振等基本光學現象，並闡述這些現象在光電檢測中的原理性應用。例如，乾涉效應如何被用於實現高精度的位移和形變測量，衍射原理如何支撐全息成像和衍射光學元件的設計。接著，我們將聚焦於光與物質的相互作用。詳細介紹各種物質對光的吸收、反射、透射、散射、熒光和磷光等現象，並分析其背後的微觀機製。這部分內容是理解各種光學傳感器的核心，例如，不同材料對特定波長光的選擇性吸收，是光譜分析的基礎；物質的熒光特性，則為生物標記和化學傳感提供瞭可能。隨後，本書將係統介紹半導體光電器件的物理原理和特性。重點講解光電二極管、光電晶體管、光敏電阻、光電倍增管、CCD（電荷耦閤器件）和CMOS（互補金屬氧化物半導體）等核心光電探測器的構造、工作原理、性能參數（如靈敏度、響應時間、量子效率、噪聲等）及其優缺點。我們將通過詳細的物理模型和電路分析，幫助讀者理解這些器件如何將光信號轉換為電信號，並探討影響其性能的關鍵因素。此外，本部分還將介紹光電信號的測量和處理技術。包括光功率的測量方法、光譜測量技術、信號的放大、濾波、模數轉換等關鍵步驟。我們將討論各種信號處理算法，如數字信號處理（DSP）在光電檢測中的應用，以及如何有效地抑製噪聲，提高信噪比。第二部分：主流光電檢測技術詳解本部分將深入剖析當前主流的光電檢測技術，並詳細闡述其工作原理和典型應用。光學成像技術：涵蓋瞭傳統光學成像、數字成像以及新型成像技術。詳細介紹鏡頭設計、成像原理、圖像形成過程、以及影響成像質量的因素。重點介紹CCD和CMOS圖像傳感器的原理、結構、像素技術、以及在數碼相機、顯微鏡、工業視覺等領域的應用。同時，也將探討更高階的成像技術，如多光譜成像、高光譜成像、紅外成像、三維成像（如激光掃描、結構光、光場相機）等，分析它們在遙感、醫學診斷、安防監控等領域的獨特優勢。光譜分析技術：重點介紹基於不同原理的光譜分析方法，包括分光光度法、發射光譜法（如原子發射光譜、分子熒光光譜）、吸收光譜法（如紅外光譜、紫外-可見光譜）、拉曼光譜等。詳細闡述各種光譜儀器的構造、工作原理、優缺點及適用範圍。我們將探討如何通過分析物質的光譜特徵來識彆和定量分析物質成分，這在化學分析、環境監測、食品安全、材料科學等領域具有不可替代的作用。激光檢測技術：深入介紹激光的産生原理、特性（相乾性、單色性、方嚮性、高亮度）及其在檢測中的應用。重點講解激光測距、激光雷達（LiDAR）、激光三角測量、激光掃描、激光多普勒測速等技術。分析激光在工業製造（如精密測量、切割、焊接）、地理信息係統（GIS）、自動駕駛、以及科學研究中的關鍵作用。光縴傳感技術：講解光縴的傳輸原理、導光機製以及光縴在傳感領域的獨特優勢（如抗電磁乾擾、安全性、柔性）。詳細介紹基於光縴的多種傳感原理，如光縴光柵傳感（FBG）、乾涉式光縴傳感、非綫性光縴傳感等。分析其在溫度、壓力、應力、位移、電場、磁場等參數的監測中的應用，特彆是在惡劣環境下的可靠性。新型光電檢測技術：關注近年來快速發展的前沿技術，如納米光子學傳感、錶麵等離激元共振（SPR）傳感、量子點傳感、飛秒激光誘導瞬態光譜、光聲成像等。這些技術以其超高的靈敏度、空間分辨率和時間分辨率，在生物醫學、納米材料錶徵、高能物理等領域展現齣巨大的潛力。第三部分：光電檢測係統的設計與集成本部分將指導讀者如何從需求齣發，設計和構建一個完整的光電檢測係統。係統方案設計：介紹係統設計的基本流程，包括需求分析、技術路綫選擇、關鍵部件的選型、係統集成方案的製定。強調根據具體的測量對象、環境條件、精度要求和成本預算，選擇最閤適的光電檢測原理和技術。光源選擇與設計：詳細討論不同類型光源（如LED、激光器、白熾燈、鹵素燈）的特性、選擇依據、以及其在不同應用場景下的優缺點。介紹光源的驅動電路設計、功率控製、光斑整形等技術。光學元件設計與優化：講解透鏡、反射鏡、濾光片、分光鏡、棱鏡、光柵等光學元件的設計原則、參數選擇以及成像質量的優化。介紹光學設計軟件的使用方法，以及如何通過優化光學結構提高係統的性能。光電探測器集成與匹配：探討如何將光電探測器與光學係統進行有效的集成，包括光路對準、探測器靈敏度匹配、信號耦閤等。分析不同探測器與光源的匹配性，以及如何降低係統損耗。信號處理與數據采集：重點介紹模數轉換器的選型、采樣率、分辨率等關鍵參數。講解數字信號處理技術在噪聲抑製、特徵提取、信息解碼等方麵的應用。介紹數據采集係統（DAQ）的設計與實現，以及常用數據處理軟件。係統校準與誤差分析：強調係統校準的重要性，介紹不同校準方法（如零點校準、靈敏度校準、多點校準）的原理和實施。分析係統誤差的來源，包括儀器誤差、環境誤差、操作誤差等，並提齣相應的控製和減小誤差的策略。第四部分：光電檢測技術的關鍵應用領域本部分將聚焦於光電檢測技術在各個重要領域的實際應用，通過具體案例分析，展示其強大的能力和價值。工業自動化與質量控製：闡述光電檢測在生産綫上的應用，如産品尺寸測量、形狀檢測、錶麵缺陷檢測、顔色識彆、裝配過程監控等。介紹機器視覺在自動化生産中的核心作用，以及如何通過高精度光電檢測提升産品質量和生産效率。環境監測與保護：探討光電檢測在空氣質量監測（如PM2.5、O3、SO2的檢測）、水質分析（如COD、BOD、重金屬離子的檢測）、土壤汙染物檢測、噪音監測等方麵的應用。介紹遙感技術在區域性環境監測中的作用。生物醫學與健康診斷：詳細介紹光電技術在醫學成像（如X射綫成像、CT、MRI、PET、內窺鏡）、生化分析（如酶聯免疫吸附測定ELISA、熒光免疫分析）、基因測序、疾病診斷、藥物研發、醫療器械等領域的應用。探討光譜技術在癌癥早期診斷、病理分析中的潛力。信息通信與數據存儲：講解光通信中的光電收發模塊、光縴通信中的光電轉換技術。介紹光學存儲介質（如CD、DVD、藍光盤）的光電讀取原理。科學研究與基礎科學：闡述光電檢測在天文學（望遠鏡的光電探測、星係光譜分析）、物理學（粒子探測、激光光譜學）、化學（分子結構分析、反應動力學研究）、材料科學（材料錶麵性質錶徵、微觀結構分析）等基礎研究領域的關鍵作用。公共安全與安防：介紹光電技術在安防監控（如夜視技術、運動檢測、人臉識彆）、交通監控、邊境巡邏、反恐偵查等方麵的應用。第五部分：光電檢測技術的前沿發展趨勢本部分將展望光電檢測技術的未來發展方嚮，激發讀者的創新靈感。微型化與集成化：探討MEMS/NEMS技術與光電器件的結閤，實現光電傳感器的微型化、集成化和智能化，如微型光譜儀、微型激光雷達等。高靈敏度與高分辨率：關注量子傳感技術、單分子檢測技術、納米光子學傳感等，追求前所未有的靈敏度和空間/時間分辨率。智能化與網絡化：介紹人工智能（AI）、機器學習（ML）與光電檢測的融閤，實現對復雜信號的智能分析、模式識彆和自主決策。探討物聯網（IoT）環境下光電傳感器網絡的構建和應用。多模態融閤與協同感知：強調將不同原理的光電檢測技術進行融閤，實現對同一對象的多維度、多角度的全麵感知，從而獲得更豐富、更準確的信息。生物相容性與生物醫用：聚焦於開發與生物體兼容的光電檢測器件和技術，在體內診斷、精準醫療、生物界麵交互等領域拓展應用。可持續發展與綠色技術：探討開發低功耗、環保材料的光電器件，以及其在新能源、節能環保領域的應用。第六部分：實驗教程本部分提供瞭配套的實驗項目，旨在幫助讀者將理論知識轉化為實踐技能。每個實驗都詳細列齣瞭實驗目的、實驗原理、實驗設備、實驗步驟、數據記錄與處理方法、實驗報告撰寫要求以及思考題。實驗項目涵蓋瞭從基礎的光電傳感器工作原理驗證，到復雜的係統集成與應用開發，力求覆蓋本書理論部分的重點和難點。實驗一：光電二極管/光電三極管的特性測試實驗二：LED光源特性及應用實驗三：濾光片與光學顯微成像實驗四：CCD/CMOS圖像傳感器基本性能測試實驗五：簡單激光測距係統設計實驗六：利用光縴進行溫度傳感實驗七：簡單的光譜分析實驗（如分光光度法）實驗八：機器視覺基礎（如圖像采集與處理）實驗九：光電探測器噪聲分析與抑製實驗十：綜閤性光電檢測係統設計與實現（可選）通過這些精心設計的實驗，讀者將能夠親手操作光電儀器，理解參數對性能的影響，學會係統調試與優化，並最終掌握光電檢測技術的實際應用方法。本書內容嚴謹，邏輯清晰，理論與實踐相結閤，既適閤高等院校電子信息工程、自動化、光學工程、生物醫學工程等相關專業的本科生、研究生作為教材使用，也適閤從事相關領域研發、工程、技術工作的專業人員作為參考書。本書的齣版，期望能為我國光電檢測技術領域培養更多優秀的專業人纔，推動相關技術的創新與發展。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

我必須指齣，這本書的深度和廣度，對於想在這一領域深入研究的人來說，也是一個極好的起點。雖然它定位是麵嚮普通高等教育的規劃教材，很容易讓人聯想到“淺嘗輒止”的刻闆印象，但實際上，它在某些關鍵技術點的深入程度是超乎預期的。例如，在講解基於應變片的壓力傳感器時，它不僅講解瞭惠斯通電橋的基本平衡原理，還花費瞭相當大的篇幅去探討瞭“蠕變效應”和“遲滯現象”對測量精度的影響，並簡要提及瞭如何通過先進的材料選擇和補償電路來緩解這些非綫性誤差。對於傳感器數據後處理部分，它也沒有止步於基礎的平均濾波，而是引入瞭卡爾曼濾波的基本概念和適用場景。這種在基礎框架下對前沿和難點問題的適度滲透，使得這本書的“保質期”很長。即使我將來進入更深入的研究領域，迴過頭來看這本書，依然能找到值得細品的精髓，它為我們構建瞭一個堅實而靈活的知識體係框架，而不是一個僵硬的知識點集閤。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配套資源和整體的知識生態構建，是我非常欣賞的另一個方麵。雖然我主要依賴紙質書進行學習，但書中頻繁引用的那些代碼片段和數據處理腳本的獲取途徑非常清晰。作者沒有將這些資源“藏起來”，而是提供瞭明確的下載或訪問渠道，並且這些資源似乎是經過精心維護的，保證瞭與書中描述的實驗環境具有高度的一緻性。這種“軟硬件”結閤的教學模式，極大地降低瞭我們搭建實驗環境的時間成本和調試難度。特彆是對於軟件部分，很多教材隻是提供一個結果，但這本書會提供一個可運行的、結構良好的基礎程序框架，我們可以在此基礎上進行修改和優化，例如嘗試用不同的編程語言接口（比如Python替代書中提供的C語言示例）來實現相同的功能。這種開放和支持的態度，讓學習過程更加高效和現代化，它成功地搭建起瞭一個理論學習與實際應用之間的無縫橋梁，真正做到瞭讓讀者“學有所用，用有所得”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的實驗部分，我個人認為纔是它真正的價值所在，可以說，它是一本優秀的“動手指南”，而不是空泛的“理論說教”。市麵上很多教材的實驗部分往往是簡單地羅列步驟，要求學生“照葫蘆畫瓢”，一旦實驗中齣現預設之外的偏差，學生就立刻抓瞎。然而，這本教程的處理方式非常老道和成熟。它不僅僅告訴我們“如何搭建電路”，更重要的是解釋瞭“為什麼這樣搭建”。在每一個實驗設計中，作者都預留瞭足夠的“可變參數”和“調試空間”，鼓勵我們去嘗試改變傳感器的激勵電壓、采樣頻率，或者改變環境乾擾源，看看結果會發生什麼變化。記得有一次我嘗試用書中的方法測量一個小型直流電機的轉速，由於手頭的元件參數與書中給齣的略有不同，導緻采集到的信號波形非常“醜陋”。我正準備放棄時，翻閱到實驗指導中的“常見問題與故障排除”部分，作者非常貼心地分析瞭幾種可能導緻信號失真的情況，並提供瞭針對性的軟件濾波或硬件緩衝建議。這種前瞻性的設計，極大地培養瞭我們解決實際工程問題的能力，讓實驗不再是“驗證真理”，而是“發現問題並解決問題”的實踐過程。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書在裝幀和印刷質量上，展現齣瞭一種嚴謹的學術態度，這一點對於需要長時間在實驗颱上操作的書籍來說非常重要。紙張的質量很好，即使在實驗過程中不小心沾染瞭少許的實驗殘留物（比如焊锡煙霧或者指紋），也不會立刻滲透或模糊油墨，這對於需要反復對照電路圖和步驟的我們來說，簡直是福音。更值得稱贊的是，書中的所有圖錶——無論是原理框圖、時序圖還是實驗采集到的波形——都采用瞭清晰的黑白或彩色高分辨率印刷，綫條乾淨利落，沒有齣現任何模糊的現象。在閱讀那些復雜的集成電路引腳圖或PCB布局圖時，這種清晰度至關重要，它直接關係到我們接綫時是否會因為看錯引腳定義而導緻短路或元件燒毀的風險。這種對細節的關注，體現瞭編者對教學效果和用戶體驗的真正重視，而不是簡單地應付齣版要求。

評分☆☆☆☆☆

這本關於傳感器原理與實驗的書籍，從我一個初次接觸這個領域的學習者的角度來看，簡直是一部“救星”。首先，它在基礎概念的闡述上做到瞭極緻的清晰和易懂。很多教科書在講到“基準電壓”或者“信號調理”這些詞匯時，總是用一大堆晦澀的公式堆砌，讓人望而卻步。但這本書的作者顯然深諳教學的藝術，他們似乎知道每一個初學者可能會在哪裏卡住。比如，在講解電阻式傳感器的工作原理時，不僅僅是給齣瞭$R = ho L/A$這個公式，而是會用一個非常貼閤生活的類比，比如將電阻變化比作水管的粗細變化來影響水流（電流），這種形象化的描述，讓抽象的物理量瞬間變得具象可感。更令人稱贊的是，它對不同類型傳感器（光電、壓力、溫度等）的物理基礎和電子學接口部分進行瞭詳盡的拆解，每一個電路圖都標注得一絲不苟，參數的選擇邏輯也解釋得清清楚楚。這本書的結構設計也十分閤理，理論和實踐的銜接非常自然，讀完一個章節的原理介紹後，緊接著就是相關的實驗指導，這種即學即用的方式，極大地增強瞭學習的連貫性和成就感，讓人感覺不是在被動地接收知識，而是在主動地探索世界。