传感器技术与应用(普通高等教育应用型人才培养创新教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋德杰著 著

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店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111471219

商品编码：29726851644

包装：平装

出版时间：2014-09-01

基本信息

书名：传感器技术与应用(普通高等教育应用型人才培养创新教材)

定价：35.00元

作者：宋德杰著

出版社：机械工业出版社

出版日期：2014-09-01

ISBN：9787111471219

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书介绍了工程检测中使用的各种传感器原理、结构、特性及应用案例，全书内容分为15章：章介绍了传感器的基本概念和基本特性等有关内容；第2至13章介绍了温度检测传感器、压力检测传感器、流量检测传感器、物位检测传感器、位移、速度、加速度传感器、振动检测传感器、气体成分检测传感器、湿度检测传感器、光检测传感器及数字式传感器的工作原理、基本结构及工程应用案例等；4至15章介绍了目前广泛应用的虚拟仪器概念及传感器的综合应用案例。本书内容全面，具有较强的实用性，是普通高校技术应用型人才培养的教材。

目录

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前言
第l章 传感器技术与应用概述
1.1 传感器的定义、组成及分类
1.1.1 传感器的定义
1.1.2 传感器的组成
1.1.3 传感器的分类
1.2 传感器的特性
1.2.1 传感器的静态特性
1.2.2 传感器的动态特性
1.3 传感器的标定
1.3.1 传感器的静态特性标定
1.3.2 传感器的动态特性标定
1.4 传感器技术与应用的发展
方向
1.4.1 传感器技术的发展方向
1.4.2 传感器的应用发展方向
1.5 传感器工程应用系统典型
结构
1.5.1 测量显示系统的结构
1.5.2 检测控制系统的结构
思考题及习题
第2章 温度传感器及其应用案例
2.1 温度测量概述
2.1.1 温度与温标
2.1.2 温度的测量方法和分类
2.2 热电阻传感器
2.2.1 热电阻的测温原理
2.2.2 常用热电阻
2.2.3 常用热电阻传感器的
结构
2.2.4 热电阻传感器测温电路
2.3 热敏电阻传感器
2.3.1 热敏电阻的测温原理
2.3.2 热敏电阻的分类
2.3.3 热敏电阻的结构及符号
2.3.4 热敏电阻的主要参数
2.4 热电偶传感器
2.4.1 热电偶的测温原理
2.4.2 热电偶的基本定律
2.4.3 热电偶的常用类型及
特点
2.4.4 热电偶传感器的结构
型式
2.4.5 热电偶的冷端处理方法
2.4.6 热电偶测温线路
2.5 集成温度传感器
2.5.1 测温原理及电路结构
2.5.2 常见集成温度传感器
及其应用
2.6 辐射式温度传感器
2.6.1 热辐射基本定律
2.6.2 辐射式温度传感器的
应用
2.7 温度测量与控制系统应用
案例
2.7.1 加热器温度测量显示系统
教学案例
2.7.2 加热器温度检测控制系统
教学案例
思考题及习题
第3章 压力传感器及其应用案例
3.1 压力测量概述
第4章 流量传感器及其应用案例
第5章 物位传感器及其应用案例
第6章 光检测传感器及其应用
第7章 位移传感器及其应用案例
第8章 速度传感器及其应用案例
第9章 加速度传感器及其应用
0章 振动测量传感器及其应用案例
1章 气敏传感器及其应用案例
2章 湿敏传感器及其应用案例
3章 数字式传感器及其应用案例
4章 传感器新技术及其应用案例
5章 传感器综合应用案例介绍
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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探索感官世界的奥秘：传感器技术与应用 我们的世界，是一个由无数信息构成的交响乐。从宏观宇宙的运行，到微观粒子的高速碰撞，再到生命体的微妙脉动，这一切都离不开信息的捕捉与传递。而在这信息捕捉的链条中，传感器扮演着至关重要的角色，它们是连接物理世界与数字世界的桥梁，是实现智能化的基石。 “传感器技术与应用”这本教材，正是带领读者深入探索这个充满奇妙与挑战的感官世界。它不仅仅是一本技术手册，更是一扇开启智慧之门的钥匙，旨在为培养面向未来、具备创新实践能力的应用型人才提供坚实的理论基础和丰富的实践指导。本书紧密结合当前科技发展的前沿动态和产业应用的需求，着力于构建一个既系统全面又深入浅出的知识体系。 一、 传感器基础理论：构建坚实的认知基石 本书的第一部分，将带领读者从最基础的层面认识传感器。我们将深入探讨传感器的基本概念、工作原理以及分类方法。 传感器是什么？ 我们会从定义入手，阐述传感器作为一种能够感知、响应并转换特定物理量（如温度、压力、光、声音、位移、力等）为可测量信号的器件的本质。理解传感器的功能，是掌握后续知识的前提。 传感器的工作原理： 不同的传感器依赖于不同的物理效应来工作。我们将详细介绍几种最经典的传感器工作原理，例如： 压电效应： 某些晶体材料在受力时会产生电荷，反之亦然。基于此原理的压电传感器在压力、加速度测量中有着广泛应用。 热电效应： 两种不同金属在结点处形成温差时会产生电压。这构成了热电偶温度传感器的基础。 磁致伸缩效应： 磁性材料在外加磁场作用下会发生形变，反之亦然。磁致伸缩传感器可用于位移测量。 霍尔效应： 导体或半导体在磁场和电流同时作用下，会产生横向电场。霍尔传感器在磁场检测、电流测量等方面应用广泛。 光电效应： 光照射到半导体材料上会产生电子-空穴对，从而改变材料的导电性或产生电势差。光敏电阻、光电二极管、光电三极管等都基于此原理。 电阻变化原理： 许多物理量的变化会导致材料的电阻值发生改变。例如，温度会影响金属或半导体的电阻（热敏电阻），形变会改变金属丝的电阻（应变片）。 电容变化原理： 介电常数、极板面积或极板间距的变化会引起电容值的改变。电容式传感器在湿度、压力、液位等测量中表现出色。 传感器的分类： 为了更好地理解和应用传感器，我们需要对其进行分类。本书将从多个维度进行阐述： 按测量对象分类： 如温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、声传感器、位移传感器、力传感器、气体传感器、生物传感器等。 按工作原理分类： 如电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式、热电式、磁电式等。 按输出信号分类： 如模拟传感器（输出连续变化的信号）和数字传感器（输出离散的数字信号）。 按能量消耗分类： 如有源传感器（需要外部电源供能）和无源传感器（自身能够产生输出信号）。 传感器性能指标： 了解传感器的性能指标是选择和评估传感器的关键。我们将详细介绍： 灵敏度 (Sensitivity)： 输出量的变化量与输入量的变化量之比。它决定了传感器对微小变化的检测能力。 线性度 (Linearity)： 输出量与输入量之间关系的逼近程度。良好的线性度可以简化信号处理。 迟滞 (Hysteresis)： 同一输入量在上升和下降过程中，输出量不重合的现象。迟滞越小，测量越准确。 分辨率 (Resolution)： 传感器能够检测到的最小输入量变化。 精度 (Accuracy)： 测量值与真实值之间的接近程度。 稳定性 (Stability)： 传感器在长时间工作或不同环境条件下，性能保持不变的能力。 响应时间 (Response Time)： 传感器对输入量变化作出反应所需的时间。 二、 常用传感器技术详解：聚焦主流与前沿 在掌握了基础理论后，本书将深入剖析各种常用传感器的技术细节，涵盖其结构、工作机制、优缺点以及典型应用。 温度传感器： 从传统的电阻温度计（RTD）、热电偶，到半导体类的热敏电阻（NTC、PTC）、集成温度传感器（如LM35、DS18B20），再到红外温度传感器，我们将全面介绍不同类型温度传感器的原理、特性和适用场景。 压力传感器： 涉及应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、电容式压力传感器、陶瓷压力传感器等，探讨它们如何将压力转化为电信号，以及在工业自动化、医疗设备、汽车电子等领域的应用。 位移传感器： 包括线性电位计、LVDT（线性可变差动变压器）、编码器（增量式、绝对式）、激光位移传感器、超声波位移传感器等，重点讲解其测量原理和在机器人、精密测量、物位检测中的作用。 力与力矩传感器： 深入研究应变片式力传感器、压电式力传感器，以及如何测量力的大小和方向，应用于材料测试、工业称重、人机交互等方面。 光传感器： 覆盖光敏电阻、光电二极管、光电三极管、CMOS/CCD图像传感器等，分析其对光的响应特性，以及在照明控制、图像采集、安防监控、条形码扫描等领域的应用。 湿度传感器： 介绍电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器、干湿球湿度传感器，以及它们在气象监测、食品保鲜、空调控制、工业过程控制中的重要性。 气体传感器： 讲解半导体式气体传感器、电化学式气体传感器、催化燃烧式气体传感器等，分析它们如何检测空气中的特定气体浓度，应用于环境监测、安全预警、智能家居等领域。 惯性传感器： 深入探讨加速度计（MEMS加速度计）和陀螺仪（MEMS陀螺仪）的工作原理，它们如何感知物体的运动状态，是智能手机、无人机、自动驾驶等技术的关键组成部分。 生物传感器： 介绍生物传感器的工作原理，即利用生物识别元件（如酶、抗体、DNA）与待测物结合产生可测量信号，并重点关注其在医疗诊断、食品安全、环境保护等领域的潜力。 三、 传感器信号处理与接口技术：让数据“说话” 传感器采集到的原始信号往往需要经过处理才能转化为有用的信息。本部分将重点关注信号处理和接口技术。 信号调理： 讲解放大、滤波、隔离、阻抗匹配等技术，如何去除噪声，增强信号，使其适合后续处理。 模拟-数字转换 (ADC)： 介绍ADC的原理、类型（如逐次逼近型、Σ-Δ型）以及选择标准，为将模拟信号转化为数字信号提供技术支持。 数字信号处理 (DSP)： 介绍数字滤波、傅里叶变换、卡尔曼滤波等基本DSP算法，如何从数字信号中提取有用的信息，进行特征提取和模式识别。 传感器接口技术： 讲解如何将传感器与微控制器、计算机等设备连接。我们将详细介绍： 串行通信接口： 如I2C、SPI、UART，它们在传感器与微控制器之间进行数据交换的便捷性。 并行通信接口： 适用于高速数据传输的场景。 总线技术： 如CAN总线（用于汽车电子）、USB（用于通用连接），以及工业现场总线（如Profibus、Modbus）在工业自动化中的应用。 无线通信技术： 如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee、LoRa等，如何实现传感器的无线连接，构建物联网系统。 四、 传感器应用实例与系统集成：实践与创新 理论结合实际，本书将通过大量具体的应用案例，展示传感器技术在各个领域的强大威力，并引导读者进行系统集成。 工业自动化与智能制造： 探讨传感器在过程控制、质量检测、设备状态监测、机器人导航等方面的应用，例如，利用视觉传感器进行产品缺陷检测，利用力传感器实现机器人精准抓取，利用温度传感器监控生产设备运行状态。 智能家居与智慧城市： 分析传感器如何提升生活品质和城市管理效率，例如，利用温湿度传感器自动调节室内环境，利用光传感器控制灯光，利用气体传感器监测空气质量，利用交通流量传感器优化交通信号灯。 医疗健康与生物医学工程： 介绍传感器在疾病诊断、生命体征监测、药物输送、康复治疗等方面的应用，例如，心电图传感器、血糖传感器、脉搏血氧仪，以及用于假肢控制的肌电传感器。 环境保护与安全监测： 讲解传感器在空气质量监测、水质监测、土壤监测、灾害预警（如地震、洪水）等方面的作用，例如，PM2.5传感器、CO2传感器、pH传感器，以及用于监测结构完整性的应变传感器。 汽车电子与智能交通： 重点介绍传感器在发动机控制、安全气囊、ABS、ESP、ADAS（高级驾驶辅助系统）、自动驾驶等方面的应用，例如，车速传感器、氧传感器、雷达传感器、激光雷达（LiDAR）、摄像头。 物联网 (IoT) 系统集成： 强调传感器在构建物联网系统中的核心地位，讲解如何将多个传感器、通信模块、云平台等集成起来，实现数据的采集、传输、存储、分析和应用，从而创造新的商业模式和价值。 嵌入式系统开发： 引导读者学习如何使用嵌入式开发平台（如Arduino、Raspberry Pi）结合传感器进行项目开发，从原理图设计、电路搭建到程序编写和调试，全方位提升实践能力。 五、 创新发展趋势与展望：面向未来 本书的最后一部分，将着眼于传感器技术未来的发展趋势，激发读者的创新思维。 微型化与集成化： 探讨MEMS（微机电系统）技术如何实现传感器的微型化和多功能集成，以及其对便携式设备和可穿戴设备的影响。 智能化与自学习能力： 展望未来传感器将具备更强的自诊断、自校准和自适应能力，甚至具备一定的“智能”分析和决策能力。 多模态融合与协同感知： 强调不同类型传感器的融合应用，通过多模态信息互补，提高感知的准确性和鲁棒性。 新型传感材料与技术： 介绍柔性传感器、可穿戴传感器、生物相容性传感器、纳米传感器等前沿技术的研究进展。 大数据与人工智能的结合： 探讨如何利用大数据和人工智能技术，深度挖掘传感器数据价值，实现更高级别的智能化应用。 面临的挑战与机遇： 分析传感器技术在功耗、成本、可靠性、隐私安全等方面仍面临的挑战，以及在人工智能、5G、新能源等新兴领域带来的巨大机遇。 “传感器技术与应用”教材，旨在为读者构建一个清晰、完整、深入的知识体系，使其能够深刻理解传感器技术的核心价值，熟练掌握传感器的选型、应用和开发技巧，并能够站在技术前沿，洞察未来发展趋势，最终成为一名能够引领技术创新和产业发展的高素质应用型人才。无论您是初学者还是有一定基础的学习者，本书都将是您探索感官世界、解锁智能时代奥秘的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是艺术品，深邃的蓝色调搭配简洁的白色字体，给人一种既专业又充满未来感的印象。我记得我是在一个学术书店的角落里偶然发现它的，那一刻仿佛被某种无形的力量吸引。书脊上的烫金字体在灯光下闪烁着低调的光芒，让我迫不及待地想翻开它，探寻其中蕴含的奥秘。内页的纸张质感极佳，触感温润，即便是长时间阅读也不会感到疲惫。装帧的工艺也体现了出版方的用心，书页的锁线非常牢固，可以完全平摊在桌面上，这对于需要对照图表和代码进行学习的读者来说，简直是福音。我特别欣赏它在排版上的考究，图文排布疏密有致，每一张示意图都清晰锐利，没有那种廉价印刷品的模糊感。初次翻阅时，我被其精美的外观所折服，它不仅仅是一本教材，更像是一件可以陈列在书架上的工艺品，彰显了阅读者对技术学习的认真态度。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，市面上的教材汗牛充栋，但真正能够跨越理论与实践鸿沟的凤毛麟角。这本书最让我印象深刻的一点，是它对“创新”二字的深刻理解和体现。它并非仅仅是罗列现有技术的堆砌，而是巧妙地引导读者去思考现有技术的局限性，并鼓励他们在这些局限性上进行思考和突破。书中的某些章节，对于未来传感器技术的发展趋势进行了大胆的预测和前瞻性的分析，这些内容激发了我强烈的研究兴趣。它不只是教会你“如何做”，更重要的是启发你“为什么要这样做”以及“未来可以做得更好”。这种对未来视野的培养，对于身处快速变化的技术时代中的学习者来说，无疑是极其宝贵的财富。它让我明白，学习技术不是为了应付考试，而是为了参与到未来的技术构建中去。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节逻辑安排得极其精妙，仿佛一位经验丰富的老教授在为你量身定制学习路径。它没有上来就抛出复杂的公式和晦涩的理论，而是从宏观的应用场景切入，循序渐进地引导我们理解基础的物理原理和信号采集的过程。我记得在学习某一特定传感器原理时，作者用了一个非常生动的比喻，一下子就打通了我脑海中那些原本纠缠不清的概念，那种“豁然开朗”的感觉至今记忆犹新。更难能可贵的是，书中的案例分析并非照本宣科的教科书式演示，而是紧密结合了当前工业界最前沿的实际问题，比如物联网中的环境监测，或者智能制造中的实时反馈控制。每一次读完一个小节，我都能清晰地感觉到自己的知识体系正在被系统地搭建起来，而不是零散地堆砌信息。这种结构化的教学方法，极大地提升了学习效率和兴趣，让人感觉每翻过一页都是在为未来的实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，它既有学术著作的严谨性，又带着一种鼓励探索的亲和力。作者在阐述复杂概念时，很少使用那种让人望而生畏的“学术黑话”，而是用一种非常平实的、近乎对话的语气进行讲解。这使得即便是初次接触该领域的学生，也能较快地进入状态，避免了被术语吓退的窘境。我尤其喜欢其中穿插的一些“技术发展侧记”或者“历史回顾”，这些小插曲不仅丰富了阅读的趣味性，更让人明白了每一项技术的诞生都是一个漫长而曲折的演进过程，从而培养了一种对技术敬畏的心态。这种“润物细无声”的引导方式，比起那种生硬的知识灌输，更能激发读者的内在驱动力，让人从“要我学”转变为“我要学”，真正体会到知识的魅力所在。

评分☆☆☆☆☆

作为一名工程实践者，我最看重的是教材的实用性和可操作性。很多理论书籍读起来很“高大上”，但一旦要动手操作，却发现与现实脱节。然而，这本书在这方面做得非常出色。书中提供的那些实验指导和项目建议，详细到连元件的规格型号都标注得清清楚楚，甚至连调试过程中可能遇到的常见“陷阱”都有温馨提示。我曾经尝试按照书中的一个小型数据采集系统的步骤去搭建，原以为会遇到很多困难，没想到，由于描述的详尽和步骤的清晰，整个过程进行得异常顺利。这种注重“手感”和“实操感”的编写风格，让我感觉作者不仅是理论专家，更是深谙一线工程挑战的“老兵”。它让我有信心去相信，书中所教授的知识不是停留在纸面上的，而是可以直接转化为生产力的有效工具。