傳感器與檢測技術(全國普通高校自動化類專業規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃曉青 著

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302372974

商品編碼：29759148649

包裝：平裝

齣版時間：2014-12-01

基本信息

書名:傳感器與檢測技術(全國普通高校自動化類專業規劃教材)

定價：39.00元

售價：26.5元,便宜12.5元,摺扣67

作者:硃曉青

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2014-12-01

ISBN：9787302372974

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是作者在多年教學工作、工程實踐並結閤國內外該領域的教學和技術發展等基礎上編寫的，本書係統地介紹瞭有關過程檢測與傳感器的基本理論、基本結構以及實際應用的基本方法與基本技術等。全書共分7章，包括自動控製與檢測、信號調理、機械量傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、光學傳感器以及部分其他工業參數測量用的傳感器等。本書可作為自動化專業或相關專業本科生檢測與傳感器類課程教材或教學參考書，也可作為相關工程技術人員的參考資料。

目錄

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章 自動控製與檢測
1.1 控製係統與傳感器
1.1.1 過程控製的基本原理
1.1.2 伺服機械係統
1.1.3 離散狀態控製係統
1.1.4 參數檢測
1.1.5 傳感器及其基本特性
1.2 控製係統與結構圖錶達
1.2.1 結構圖的組成
1.2.2 係統元件
1.3 標準與單位
1.3.1 標準
1.3.2 單位
1.4 誤差與測量結果處理
1.4.1 誤差的基本概念
1.4.2 測量結果處理
1.5 本章小結
習題
參考文獻
第2章 信號調理
2.1 信號調理的基本概念
2.1.1 信號等級與偏置的改變
2.1.2 綫性化
2.1.3 轉換
2.1.4 濾波與阻抗匹配
2.2 運算放大器
2.2.1 運算放大器的基本特徵
2.2.2 傳感器及儀錶用運算放大器
2.3 分壓電路與橋路
2.3.1 分壓電路
2.3.2 分壓電路的負載效應
2.3.3 惠斯登電橋
2.3.4 電橋的靈敏度
2.3.5 電橋放大器
2.3.6 電抗或阻抗電橋
2.4 濾波器
2.4.1 RC低通濾波器
2.4.2 RC高通濾波器
2.4.3 RC帶通濾波器與帶阻濾波器
2.4.4 LC濾波器
2.4.5 有源濾波器
2.4.6 數字濾波器
2.5 本章小結
習題
參考文獻
第3章 機械量傳感器
3.1 位移傳感器
3.1.1 電阻電位計傳感器
3.1.2 電容位移傳感器
3.1.3 電感位移傳感器
3.1.4 壓電位移傳感器
3.2 應變傳感器
3.2.1 應力與應變
3.2.2 應變計的基本原理
3.2.3 金屬應變計
3.2.4 半導體應變計
3.2.5 應變計的信號調理
3.3 其他位移傳感器
3.3.1 渦流式位移傳感器
3.3.2 光縴式位移傳感器
3.3.3 擋闆噴嘴式位移傳感器
3.3.4 超聲波式位移傳感器
3.3.5 編碼器式位移傳感器
3.4 霍爾傳感器
3.4.1 霍爾效應
3.4.2 霍爾元件及檢測電路
3.4.3 霍爾式位移傳感器
3.4.4 霍爾式電流傳感器
3.5 接近開關
3.5.1 接近開關的主要功能與用途
3.5.2 電磁感應型接近開關
3.5.3 霍爾型接近開關
3.5.4 電容型接近開關
3.5.5 光電型接近開關
3.6 物位傳感器
3.6.1 機械型液位傳感器
3.6.2 電氣型液位傳感器
3.6.3 超聲波液位傳感器
3.6.4 壓力型液位傳感器
3.7 運動傳感器
3.7.1 運動類型描述
3.7.2 加速度計的基本原理
3.7.3 加速度計的類型與應用
3.7.4 微加速度傳感器
3.7.5 速度傳感器
3.8 壓力傳感器
3.8.1 壓力測量單位及測量方法
3.8.2 流體壓力傳感器
3.8.3 彈性壓力傳感器
3.8.4 電氣式壓力傳感器
3.8.5 固態壓力傳感器
3.8.6 荷重傳感器與稱重係統
3.8.7 高壓傳感器
3.8.8 低壓傳感器
3.8.9 聲壓傳感器
3.8.10 微壓力傳感器
3.9 本章小結
習題
參考文獻
第4章 流量傳感器
4.1 流體基本特性及測量方法
4.2 流體的體積流量測量
4.2.1 阻塞式流量計
4.2.2 障礙式流量計
4.2.3 其他體積式流量計
4.3 質量流量計
4.3.1 質量流量的推理方法和補償方法
4.3.2 質量流量的直接測量方法
4.4 流體測速傳感器
4.4.1 靜態皮托管
4.4.2 平均皮托管
4.4.3 熱綫流速計
4.5 本章小結
習題
參考文獻
第5章 溫度傳感器
5.1 溫度測量的基本概念
5.1.1 溫度與溫標
5.1.2 測溫方法
5.2 電阻溫度傳感器
5.2.1 金屬電阻與溫度
5.2.2 金屬電阻測溫傳感器
5.2.3 電阻測溫傳感器的信號調理
5.2.4 熱敏電阻溫度傳感器
5.3 熱電偶溫度傳感器
5.3.1 熱電效應
5.3.2 熱電偶測溫傳感器
5.3.3 熱電偶傳感器的信號調理
5.4 其他溫度傳感器
5.4.1 雙金屬測溫傳感器
5.4.2 氣體測溫傳感器
5.4.3 液體膨脹測溫傳感器
5.5 本章小結
習題
參考文獻
第6章 光學傳感器
6.1 電磁輻射的基本概念
6.1.1 電磁輻射的性質
6.1.2 光的基本屬性
6.2 光電傳感器
6.2.1 光發射傳感器
6.2.2 光敏傳感器
6.3 光學高溫計
6.3.1 熱輻射的基本原理
6.3.2 寬帶高溫計
6.3.3 部分輻射高溫計
6.3.4 窄帶高溫計
6.3.5 輸齣信號的調製
6.4 光縴傳感器
6.4.1 光導縴維與光縴傳感器
6.4.2 光縴溫度傳感器
6.5 紅外分析儀
6.5.1 透射介質的性質
6.5.2 紅外氣體分析儀
6.6 光源與光電耦閤器件
6.6.1 光源
6.6.2 光電耦閤器件
6.7 本章小結
習題
參考文獻
第7章 其他工業參數的測量
7.1 參數成分分析類傳感器
7.1.1 熱導式氣體分析儀
7.1.2 氧化鋯氣體分析儀
7.1.3 電導儀
7.1.4 pH傳感器
7.2 本章小結
習題
參考文獻
附錄A 部分熱電阻分度錶
附錄B 部分熱電偶分度錶
部分習題參考答案

作者介紹

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硃曉青，男，1982年畢業於華中科技大學；教授，享受國務院特殊津貼，中國儀器儀錶學會過程檢測控製儀錶分會理事。湖南省儀器儀錶學會理事。曾主持完成國傢“八五”重點科技攻關課題1項、省部級重點項目2項。獲省部級科技進步二等奬2項、三等奬3項、四等奬2項。編寫專著《過程檢測控製技術與應用》，編寫教材FieldbusesandDistributedTechnologiesforProcessControl。在國際國內刊物或會議發錶論文30餘篇。

文摘

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序言

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《現代傳感技術與應用》 內容簡介 本書旨在係統闡述現代傳感技術的基本原理、核心理論、關鍵技術及其在各個領域的廣泛應用。通過深入淺齣的講解，幫助讀者構建紮實的傳感技術理論基礎，並掌握實際工程應用中的設計、選型與優化方法。本書特彆關注傳感器的工作機理、信號處理、集成技術以及前沿發展趨勢，力求為從事自動化、電子信息、儀器儀錶、計算機科學、生物醫學工程等相關專業的學生、研究人員及工程師提供一份全麵而實用的參考。 第一篇 傳感技術基礎 第一章 傳感器概述 本章首先界定傳感器的概念，闡述其在信息采集、過程控製、智能製造等領域不可替代的作用。我們將從傳感器的基本組成、工作原理齣發，深入剖析其分類方式，包括按測量參數、按工作原理、按輸齣信號等。重點將介紹傳感器的性能指標，如靈敏度、綫性度、遲滯、重復性、分辨率、響應時間、穩定性等，並詳細講解這些指標對傳感器選擇和係統設計的影響。通過引入實際案例，展示不同類型傳感器在不同應用場景下的性能考量。 第二章 傳感器的基本原理 本章是全書的理論基石。我們將逐一講解構成傳感器的關鍵物理效應和化學效應。 壓電效應與壓阻效應： 詳細闡述晶體材料在受力後産生電荷或電阻變化的原理，以及半導體材料在應力作用下電阻率變化的特性。重點分析壓電傳感器和壓阻傳感器的結構、製作工藝、性能特點及應用實例，例如壓力傳感器、加速度計等。 電容效應： 講解介質電容、極間距離變化、介電常數變化等引起的電容變化原理。深入分析電容式傳感器的結構設計、靈敏度提升方法，並介紹其在位移、液位、濕度、觸摸屏等領域的應用。 電感效應： 闡述綫圈電感隨鐵芯位置、磁導率變化而變化的原理。詳細介紹電感式傳感器的類型（如LVDT、RVDT），分析其工作機製、優缺點，以及在位移、角度測量等方麵的應用。 光學效應： 涵蓋光電轉換（如光敏電阻、光電二極管、光電晶體管）、光摺變、光緻發光等原理。重點介紹光縴傳感器、CCD/CMOS圖像傳感器、激光傳感器等，並探討其在光照度測量、距離感應、圖像采集、光譜分析等領域的應用。 熱電效應與電阻溫度效應： 闡述溫差産生電壓（塞貝剋效應）、電阻隨溫度變化（熱敏電阻、鉑電阻）的原理。詳細介紹熱電偶、熱敏電阻（NTC/PTC）、鉑電阻（RTD）等溫度傳感器的結構、標定方法、性能特點，以及在溫度監測、熱流測量等方麵的廣泛應用。 磁學效應： 講解霍爾效應、磁緻伸縮效應、磁阻效應等。重點介紹霍爾傳感器、磁阻傳感器（AMR, GMR, TMR），分析其在磁場測量、位置檢測、電流檢測等領域的應用。 化學效應： 介紹離子選擇性電極（ISE）、化學發光、化學阻抗等原理，為理解氣體傳感器、生物傳感器等奠定基礎。 第三章 傳感器信號處理與調理 本章聚焦於傳感器輸齣信號的有效獲取、增強和轉換。 信號放大： 介紹各種放大電路（如同相、反相、差分放大器），分析其在提升微弱信號幅度、抑製噪聲方麵的作用。重點介紹運算放大器（Op-Amp）在信號調理中的應用。 濾波技術： 闡述低通、高通、帶通、帶阻濾波器的原理和設計，以及在去除高頻乾擾、低頻漂移等方麵的作用。介紹有源濾波器和無源濾波器。 信號隔離： 講解隔離放大器、光電耦閤器等隔離技術，說明其在保護傳感器和後續電路、消除地綫乾擾方麵的意義。 激勵信號源： 介紹恒流源、恒壓源、交流信號源等在驅動某些傳感器（如電阻式、電容式）中的作用。 模數轉換（ADC）： 詳細講解ADC的分類（如逐次逼近型、Σ-Δ型、並行型）、參數（如分辨率、采樣率、量化誤差），以及在將模擬信號轉換為數字信號供微控製器處理中的核心地位。 數字信號處理（DSP）： 介紹數字濾波、傅裏葉變換、小波變換等基本DSP技術，以及它們在信號去噪、特徵提取、信息壓縮等方麵的應用。 第二篇 典型傳感器技術 第四章 壓力傳感器 本章深入探討壓力傳感器的分類、工作原理、結構特點、性能指標和應用。 分類： 靜態壓力（絕壓、錶壓、差壓）、動態壓力。 工作原理： 壓阻式、電容式、壓電式、應變片式等。 結構與材料： 膜片設計、敏感元件、封裝技術。 選型與校準： 考慮量程、精度、環境因素。 應用： 工業自動化、航空航天、汽車電子、醫療設備。 第五章 溫度傳感器 本章全麵介紹各種溫度傳感器的原理、特點、性能及應用。 熱電偶： 不同類型（K, J, T, E, R, S, B）的溫電勢特性、應用範圍、補償方法。 熱敏電阻（RTD & Thermistor）： 鉑電阻（Pt100, Pt1000）的綫性度、穩定性；NTC/PTC熱敏電阻的負/正溫度係數特性、非綫性補償。 半導體溫度傳感器： 集成電路溫度傳感器（如LM35, AD590）的優點（集成度高、綫性度好、易於使用）。 紅外溫度傳感器： 非接觸式測溫原理、輻射特性、發射率影響。 應用： 工業過程控製、環境監測、傢電、食品安全。 第六章 位移與速度傳感器 本章聚焦於測量綫性或角嚮位置及運動速度的傳感器。 綫性位移傳感器： 電位器式： 簡單易用，但精度和壽命受限。 LVDT/RVDT（綫性/鏇轉可變差動變壓器）： 高精度、高分辨率、可靠性好，廣泛應用於工業測量。 光柵尺： 高精度直綫和角度測量，常用於數控機床。 激光測距傳感器： 非接觸式，高精度，適用於長距離測量。 超聲波位移傳感器： 成本低，適用於中短距離測量。 角位移傳感器： 鏇轉編碼器（絕對式/增量式）： 數字輸齣，廣泛應用於自動化控製。 電位器式鏇轉傳感器： 角度測量，成本較低。 磁性角度傳感器： 利用霍爾效應或磁阻效應。 速度傳感器： 測速發電機： 將轉速轉換為電壓信號。 編碼器： 通過計算單位時間內的脈衝數獲得轉速。 多普勒傳感器： 利用多普勒效應測量速度。 應用： 機器人、數控機床、自動化生産綫、汽車工業。 第七章 力、力矩與應變傳感器 本章介紹測量力和力矩的傳感器，以及基於應變測量的技術。 應變片： 原理（電阻應變效應），種類（金屬箔式、半導體式），粘貼技術，橋路電路（全橋、半橋、惠斯通電橋）。 力傳感器/稱重傳感器： 基於應變片原理的各種結構（S型、柱型、輪輻式），載荷單元設計。 力矩傳感器： 測量扭轉力矩的原理和結構。 壓電式力傳感器： 適用於動態力測量。 應用： 稱重係統、材料力學測試、工業過程中的力控製、車輛載荷監測。 第八章 氣體與化學傳感器 本章探討用於檢測氣體成分、濃度及化學物質的傳感器。 氣體傳感器原理： 半導體式氣體傳感器（MOS/MOX）： 利用金屬氧化物半導體材料錶麵吸附氣體引起的電導率變化。 電化學式氣體傳感器： 利用電化學反應産生電流或電壓。 催化燃燒式氣體傳感器： 利用可燃氣體在催化劑錶麵燃燒産生的熱量。 紅外吸收式氣體傳感器： 利用特定氣體對紅外綫的吸收特性。 pH傳感器： 玻璃電極、固態電極。 濕度傳感器： 電容式、電阻式、聚閤物式。 應用： 環境監測、安全生産、食品衛生、醫療診斷、智能傢居。 第九章 生物傳感器 本章介紹將生物識彆元件與物理化學換能器結閤，用於檢測生物分子或生物過程的傳感器。 生物識彆元件： 酶、抗體、核酸（DNA/RNA）、微生物、細胞等。 換能器類型： 電化學、光學、壓電、熱學等。 典型應用： 血糖監測、妊娠診斷、藥物檢測、環境汙染物檢測。 第三篇 傳感器集成與應用 第十章 傳感器網絡與物聯網（IoT） 本章探討傳感器在構建分布式感知係統中的作用，以及其在物聯網中的地位。 分布式傳感係統： 多傳感器融閤、協同感知、冗餘設計。 無綫傳感器網絡（WSN）： 節點設計、通信協議（Zigbee, LoRa, Bluetooth）、數據傳輸、能耗管理。 物聯網（IoT）架構： 感知層、網絡層、應用層。 傳感器在IoT中的角色： 數據采集、狀態監測、智能聯動。 應用： 智慧城市、智能農業、工業物聯網（IIoT）、智能傢居。 第十一章 傳感器在工業自動化中的應用 本章聚焦於傳感器在現代工業生産中的具體應用，展示其在提高效率、保障安全、實現智能化方麵的價值。 過程控製： 溫度、壓力、流量、液位、物位等傳感器的閉環控製。 運動控製： 位置、速度、加速度傳感器的伺服係統。 狀態監測與故障診斷： 振動、溫度、壓力等傳感器在設備健康管理中的應用。 質量檢測與視覺引導： 圖像傳感器、激光傳感器在産品尺寸、外觀檢查中的應用。 機器人技術： 力覺、觸覺、視覺、距離傳感器在機器人感知與交互中的應用。 第十二章 傳感器在智能儀器儀錶中的應用 本章探討傳感器如何賦能智能儀器儀錶，使其具備更強的分析、診斷和交互能力。 數據采集與處理： 傳感器與微處理器/FPGA的集成，實現實時數據處理和分析。 智能校準與自適應： 傳感器內部補償、自校準技術。 多參數測量： 集成多種傳感器實現復雜環境或對象的綜閤測量。 人機交互： 觸摸傳感器、力反饋傳感器在用戶界麵中的應用。 應用案例： 智能萬用錶、示波器、頻譜分析儀、醫療診斷設備。 第十三章 傳感器前沿技術與發展趨勢 本章展望傳感器領域的未來發展方嚮。 微納機電係統（MEMS）傳感器： 尺寸更小、集成度更高、功耗更低。 柔性與可穿戴傳感器： 應用於生物醫學、時尚科技等領域。 智能傳感器： 集成微處理器、算法，具備自學習、自適應能力。 新型敏感材料： 納米材料、二維材料在提升傳感器性能方麵的應用。 人工智能與傳感器融閤： 利用AI進行更高級的模式識彆、預測與決策。 低功耗與無綫技術： 推動傳感器在長期監測和分布式應用中的普及。 通過對以上各章節內容的學習，讀者將能夠全麵掌握現代傳感技術的核心知識，並能將其應用於解決實際工程問題，從而在各自的研究和工作領域取得更大的進展。本書力求理論與實踐相結閤，為讀者提供一個深入理解和應用傳感技術的完整框架。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計得非常精美，封麵色彩搭配和諧，給人一種專業而又不失活力的感覺。我注意到紙張的質感也相當不錯，印刷清晰，字體大小適中，長時間閱讀下來眼睛也不會感到疲勞。從整體的製作水平來看，齣版社確實下瞭不少功夫，這對於一本教材來說是非常重要的，它直接影響到讀者的使用體驗。書中的插圖和圖錶設計得尤為齣色，不僅直觀易懂，而且與文字內容的契閤度極高，很多抽象的概念通過這些視覺輔助工具變得豁然開朗。尤其是那些復雜的係統框圖，綫條流暢，邏輯關係一目瞭然。我個人非常看重一本教材的排版，這本書在這方麵做得非常到位，段落之間的留白閤理，使得整個頁麵看起來乾淨、清爽，讓人有繼續閱讀下去的欲望。這種對細節的關注，體現瞭齣版方對知識傳播質量的重視。

評分☆☆☆☆☆

在實際應用案例的選取上，這本書展現齣瞭極強的時代性和針對性。我發現書中收錄的案例並非陳舊過時的理論模型，而是緊密結閤瞭當前工業界和前沿技術的發展趨勢。例如，在討論某一類傳感器的性能評估時，作者沒有停留在傳統的實驗室測試方法上，而是引入瞭基於大數據分析和機器學習模型的優化方案，這對於我們這些準備進入實際工作崗位的學習者來說，提供瞭寶貴的實踐視角。每個案例的分析都非常詳盡，從問題提齣、數據采集、模型建立到結果驗證，步驟清晰，極具操作指導性。這種理論與實踐緊密結閤的編寫方式，極大地提升瞭教材的實用價值，讓人感覺手中拿的不僅僅是知識的集閤，更像是一份實戰手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常具有親和力，讀起來感覺像是一位經驗豐富的導師在耐心地為你講解復雜的課題。敘述中穿插著一些恰到好處的類比和生活化的例子，有效地消解瞭技術內容的枯燥感。作者的文字錶達流暢自然，沒有那種教材特有的刻闆和僵硬感。特彆是在解釋那些需要高度抽象思維纔能理解的部分時，作者總能找到巧妙的角度切入，使得原本復雜的概念變得平易近人。這種‘潤物細無聲’的教學方法，極大地激發瞭我主動探索的興趣，而不是被動地接受信息。這種積極的閱讀體驗，是衡量一本優秀教材的重要標準之一，它成功地將學習的“苦”轉化為“樂”。

評分☆☆☆☆☆

教材的章節組織和內容的邏輯跳轉設計得非常巧妙，體現瞭作者對教學規律的深刻理解。不同知識點之間的過渡自然平滑，幾乎感覺不到生硬的章節切換。例如，前一章講解完信號采集的基本原理，緊接著下一章便自然而然地延伸到噪聲抑製和濾波技術，這種知識點的自然承接，使得學習過程形成瞭一個連續的知識體係，而不是零散的知識點堆砌。此外，書中每章末尾設置的“思考與討論”環節也極具啓發性，它們往往引導讀者跳齣書本的框架，去思考更深層次的問題或探索替代性的解決方案。這種鼓勵批判性思維的設置，對於培養具備創新能力的工程師至關重要，我認為這是這本教材最具前瞻性的設計之一。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度和廣度都令人印象深刻。它在基礎概念的闡述上做到瞭深入淺齣，既沒有為瞭追求“高深”而堆砌晦澀難懂的術語，也沒有因為追求“易懂”而犧牲必要的嚴謹性。我特彆欣賞作者在引入新知識點時所采用的循序漸進的邏輯鏈條，每一步推導都有充分的鋪墊和解釋，使得即便是初次接觸這些領域的讀者也能順利跟進。而且，書中對一些經典理論模型的討論，展示瞭作者紮實的學術功底，能感受到其深厚的專業積纍。對於一些關鍵公式和定理，作者會特意用加粗或突齣顯示的方式標記齣來，這對於我們抓取核心知識點非常有幫助。這種平衡感，在學術教材中是難能可貴的，它既能滿足研究生的深入學習需求，也為本科生打下堅實的基礎提供瞭絕佳的素材。