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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：29729711368

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)

：25.00元

售价：17.0元,便宜8.0元,折扣68

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

内容提要

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

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

文摘

序言

探索感知世界的奥秘：从基础原理到前沿应用 在现代科技飞速发展的浪潮中，传感器扮演着不可或缺的角色。它们如同人类的感官延伸，将物理世界的各种信息转化为可被机器理解和处理的数据，从而驱动着从智能家居到工业自动化，再到生物医疗等各个领域的创新与变革。本书《传感器原理及应用》旨在为读者系统、深入地剖析传感器的核心奥秘，揭示其背后的科学原理，并引领大家领略其在各行各业中的精彩应用。 一、 传感器：无处不在的“眼睛”与“耳朵” 传感器，顾名思义，是用于检测、测量或指示特定物理量、化学量或生物量的设备。它们将外部世界的微妙变化转化为电信号，进而被进一步处理、分析和利用。想象一下，智能手机如何感知你的触摸，汽车如何监测路况，工厂如何实时监控生产流程，医疗设备如何监测病人的生命体征……这一切都离不开传感器的默默工作。 本书将首先为读者构建一个全面的传感器知识体系。我们将从传感器的基本概念入手，阐述其工作原理，介绍其分类方法，并分析影响其性能的关键因素。 基本概念与分类： 传感器是如何工作的？它们能测量什么？本书将从最基础的层面开始，解释传感器的定义、功能以及它们如何实现对物理量（如温度、压力、光、声音、位移、力等）、化学量（如气体浓度、pH值、湿度等）和生物量（如血糖、心率、DNA序列等）的感知。我们将详细介绍不同传感器的工作机理，例如压阻效应、电容效应、压电效应、光电效应、化学反应等，并据此对传感器进行分类，如电阻式传感器、电容式传感器、压电式传感器、光学传感器、化学传感器、生物传感器等。 性能指标与选择： 了解传感器的原理只是第一步，更重要的是如何根据实际需求选择合适的传感器。本书将深入探讨影响传感器性能的关键指标，包括精度、灵敏度、线性度、迟滞、分辨率、响应时间、稳定性、抗干扰能力以及工作温度范围等。我们会详细解释这些指标的含义，并提供如何评估和比较不同传感器性能的方法，帮助读者在复杂的传感器市场中做出明智的选择。 信号处理与接口技术： 传感器输出的原始信号往往需要经过一系列的处理才能被有效利用。本书将介绍传感器的信号调理技术，包括放大、滤波、A/D转换等，以及如何将传感器与微控制器、数据采集系统等进行有效连接。我们将讨论常见的接口协议，如I2C、SPI、UART等，以及它们在传感器系统设计中的作用。 二、 核心传感器原理深度解析 了解了传感器的基本框架后，本书将进一步深入到各种核心传感器的具体原理。我们将精选一批在现代技术中应用最为广泛、最具代表性的传感器，对其工作原理进行细致入微的剖析。 温度传感器： 从简单易用的热敏电阻、热电偶，到高精度、数字化的集成温度传感器，本书将详细讲解它们是如何通过测量电阻变化、电动势产生或半导体结特性来感知温度的。我们会分析不同温度传感器的工作范围、精度和响应速度，并探讨它们在环境监测、工业控制、家用电器等领域的应用。 压力传感器： 压力传感器是实现压力量测的关键。我们将介绍基于膜片变形的压阻式、电容式以及陶瓷压阻式压力传感器。详细阐述它们如何将压力的机械形变转化为可测量的电信号，并分析不同类型在汽车、航空航天、医疗设备以及工业自动化中的优势和应用场景。 位移与位置传感器： 无论是线性的位移测量还是旋转的位置确定，位移和位置传感器都发挥着至关重要的作用。本书将涵盖各种类型的位移传感器，包括电位计、线性磁致伸缩传感器、霍尔效应传感器、编码器（绝对式和增量式）以及超声波、激光测距传感器。我们将深入解析它们的工作原理，并探讨它们在机器人、自动化生产线、测量仪器以及导航系统中的应用。 光学传感器： 光是信息传递的重要载体，光学传感器则能捕捉光的信息。本书将介绍光敏电阻、光电二极管、光电晶体管、CCD和CMOS图像传感器等。我们会讲解它们如何将光强度、颜色、光谱等信息转化为电信号，并展示它们在条形码扫描、光照度测量、图像采集、光通信以及安防监控等领域的广泛应用。 气体与化学传感器： 随着对环境监测和工业过程控制的要求日益提高，气体与化学传感器的重要性愈发凸显。本书将介绍多种类型的气体传感器，如半导体气体传感器、电化学气体传感器、红外气体传感器等，并阐述它们如何通过与特定气体分子的反应或吸收来产生可测量的信号。我们会探讨它们在空气质量监测、有害气体检测、医疗诊断以及食品安全等领域的应用。 力与触觉传感器： 力和触觉是人类与物理世界交互的重要方式。本书将介绍力传感器（如应变片式力传感器）、力矩传感器以及触觉传感器。我们将分析它们如何将受到的力转化为电信号，并讨论它们在工业自动化、医疗康复、人机交互以及智能机器人等方面的应用，例如实现精准的抓取力控制或模拟真实的触觉反馈。 生物传感器： 生物传感器结合了生物识别元件和信号转换器，能够特异性地检测生物分子或生物过程。本书将介绍酶生物传感器、抗体生物传感器、核酸生物传感器以及微生物传感器等。我们会深入探讨它们的构建原理、工作机制，并展望它们在疾病诊断、药物研发、环境保护以及食品安全检测等前沿领域的巨大潜力。 三、 传感器在各领域的创新应用 理论知识的掌握最终是为了更好地应用于实践。本书的最后一个重要部分将聚焦于传感器在各个关键领域的创新应用，通过鲜活的案例，展现传感器如何驱动技术进步，改善人类生活。 智能家居与物联网（IoT）： 传感器是构建智能家居和物联网系统的基石。本书将探讨如何利用温度、湿度、光照、运动、门窗开关等传感器，结合无线通信技术，实现对家居环境的自动化控制、安全监控以及能源管理。我们将分析智能家居设备（如智能灯泡、智能空调、智能门锁）背后的传感器技术，以及它们如何协同工作，为用户提供更舒适、便捷、安全的生活体验。 工业自动化与智能制造： 在工业领域，传感器是实现高效、精准生产的关键。本书将介绍传感器在生产过程监控、质量检测、设备状态监测、预测性维护以及机器人控制等方面的应用。例如，在汽车制造中，各种传感器用于监测装配精度、发动机性能；在食品生产中，传感器用于监测温度、湿度和成分；在机器人领域，传感器则赋予机器人感知环境、进行精确操作的能力。 汽车电子与自动驾驶： 汽车的智能化和自动化程度越来越高，传感器功不可没。本书将详细介绍汽车中应用的各类传感器，包括用于发动机管理的温度、压力传感器，用于安全系统的雷达、激光雷达（LiDAR）、摄像头，以及用于导航和定位的GPS、IMU（惯性测量单元）。我们将探讨这些传感器如何协同工作，实现高级驾驶辅助系统（ADAS）以及自动驾驶技术的落地。 医疗健康与生物医学工程： 传感器在疾病诊断、健康监测、药物输送和康复治疗等方面发挥着越来越重要的作用。本书将介绍可穿戴健康监测设备（如智能手环、智能手表）中集成的生理传感器，如心率传感器、血氧传感器、体温传感器、运动传感器。同时，我们也将探讨用于医学成像、体外诊断以及植入式医疗设备中的各类生物传感器和微型传感器。 环境监测与保护： 随着人们对环境问题的日益关注，传感器在环境监测领域的应用也日益广泛。本书将介绍用于监测空气质量（如PM2.5、CO2、VOCs）、水质（如pH值、溶解氧、污染物浓度）以及土壤状况的各类传感器。我们将探讨这些传感器如何帮助我们了解环境变化，制定有效的环境保护策略。 航空航天与国防： 在高精尖的航空航天和国防领域，传感器的可靠性和性能至关重要。本书将简要介绍在飞行器导航、姿态控制、目标探测、环境感知以及武器系统中应用的各类传感器，突出其在极端环境下的稳定性和高精度要求。 结语 《传感器原理及应用》不仅仅是一本技术手册，更是一扇通往未来科技世界的大门。通过对传感器原理的深入剖析和对前沿应用的广泛探索，我们希望读者能够深刻理解传感器在现代社会中的核心价值，激发对传感技术进一步学习和研究的兴趣。随着科技的不断发展，传感器的种类将更加丰富，性能将更加卓越，应用领域也将不断拓展。本书将为读者打下坚实的基础，使他们能够紧跟时代步伐，参与到这场感知世界的革命中来，共同创造一个更智能、更美好的未来。

评分☆☆☆☆☆

我个人更倾向于那种逻辑严密、论证充分的学术写作风格，这本书在这一点上完全满足了我的需求。作者的语言非常精炼，用词准确，没有丝毫的冗余或含糊不清之处。每一个章节的逻辑递进都如同精密仪器的运行轨迹，环环相扣，步步为营。尤其是在介绍复杂数学模型推导时，作者的推导过程展示得非常清晰，每一步的假设和转换都有明确的依据，这对于需要进行二次开发和模型优化的技术人员来说至关重要。我喜欢这种“把丑话说在前头”的严谨态度，它教会了我如何系统性地分析问题，而不是简单地套用公式。读这本书的过程，与其说是学习知识，不如说是在进行一次严谨的科学思维训练，受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令我印象深刻。我尝试过阅读一些国外引进的教材，它们往往在某些细分领域非常深入，但在知识的全面性上有所欠缺。而这本著作，像是一个全景式的画卷，将传感器技术的大部分重要分支都囊括了进来。从光电、电容、压电，到磁敏感、生化传感器，几乎没有遗漏。更难得的是，作者在平衡深度和广度上把握得恰到好处。对于基础原理，他讲解得足够深入，确保读者理解其物理本质；而在介绍新兴技术时，又能保持足够的概括性，不至于让读者迷失在过多的细节中。读完这本书，我感觉自己对整个传感器领域的认知框架被彻底搭建起来了，不再是零散的知识点，而是一个相互关联的有机整体，这对于我进行跨领域的技术探索非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

我是一个工程实践者，对理论知识的实用性要求很高。很多教科书写得天花乱坠，但真到了项目现场，却发现很多内容脱离实际。然而，这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅停留在“是什么”的层面，更深入到了“怎么做”和“为什么这么做”。书中穿插了大量的工程实例，从工业自动化中的温度、压力传感，到智能交通中的流量检测，每个案例的分析都非常到位，不仅讲解了传感器选型的依据，还分析了常见干扰源的处理方法。尤其是关于数据漂移和线性度校准那几个章节，简直就是一本实战宝典。我根据书里提到的方法，优化了我手头项目中的一个数据采集模块，效果立竿见影。作者显然是站在一线经验的基础上进行阐述的，字里行间透露着解决实际问题的智慧，这比纯理论的堆砌要有价值得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得很有质感，那种深蓝色的背景配上清晰的白色字体，一眼就能感受到它蕴含的专业气息。我拿到手的时候，就忍不住翻了几页。我对传感器技术一直很感兴趣，特别是那种能把物理世界信号精准转化为电信号的“魔法”。这本书的讲解非常细致，从最基础的传感器分类、工作原理，到后期的信号处理和实际应用案例，几乎涵盖了整个领域。我特别欣赏作者在描述复杂概念时所用的类比，那些生动的例子让原本晦涩难懂的理论变得清晰易懂。比如，在讲解应变式传感器时，作者没有直接抛出复杂的数学公式，而是先用一个生活中的例子，让你直观理解应力是如何引起电阻变化的。这种循序渐进的教学方式，对于初学者来说简直是福音，让人很有信心啃下去。整本书的排版也很舒服，图文并茂，那些原理图和实物图都非常清晰，有助于我们构建起完整的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

作为一名教育工作者，我在选择教学参考书时，往往会考虑它的启发性和前瞻性。这本书在这两个方面都做得非常出色。它不仅梳理了成熟的经典理论，更重要的是，作者在很多章节的结尾，都对未来传感技术的发展趋势进行了探讨和展望。比如，关于物联网背景下的分布式传感网络、微纳传感器集成化等热点问题，都有独到的见解。这使得这本书不仅仅是一本“回顾过去”的教材，更是一份“面向未来”的路线图。它激发了我的学生们对前沿技术的热情，不少同学都根据书中的讨论，选择了一些具有挑战性的毕业设计课题。这种引导和启发的作用，是任何一本单纯罗列知识点的书所无法比拟的，它真正体现了知识的生命力和引导力。