傳感器原理及應用 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

《傳感器原理及應用》：
注重以學生為本：站在學生的角度、根據學生的知識麵和理解能力來編寫，考慮學生的學習認知過程，通過不同的工程案例或者示例深入淺齣進行講解，緊緊抓住學生專業學習的動力點，鍛煉和提高學生獲取知識的能力。拄置人文知識與科技知識的結閤：以人文知識講解的手法來闡述科技知識，在講解知識點的同時，設置閱讀材料闆塊介紹相關的人文知識，增強教材的可讀性，同時提高學生的人文素質。注重實踐教學和情景教學：書中配備大量實景圖和實物圖，並輔以示意圖進行介紹，通過模型化的教學案例介紹具體工程實踐中的相關知識技能，強化實際操作訓練，加深對理論知識的理解；設計有豐富的題型，在鞏固知識技能的同時啓發創新思維。注置知識技能的實用性和有效性：以學生就業所需專業知識和操作技能為著眼點，緊跟最新的技術發展和技術應用，在理論知識夠用的前提下，著重講解應用型人纔培養所需的技能，突齣實用性和可操作性。

內容簡介

《傳感器原理及應用》係統地介紹瞭幾何量、機械量、熱工量等非電物理量檢測中常用的傳感器，內容包括各種傳感器的工作原理、組成結構、特性參數、設計和選用的基本知識，並列舉瞭大量實例，對各類傳感器在各種設備和檢測過程中的典型應用作瞭係統的闡述，對其他現代新型傳感器也作瞭簡要介紹。《傳感器原理及應用》按工作原理劃分章節，條理清晰，每章後麵還附有一定數量的習題，以幫助讀者鞏固所學的知識。《傳感器原理及應用》可作為高等院校測控技術與儀器、自動化、電子信息工程、機電一體化等專業的教材，也可作為其他相近專業高年級本科生和碩士研究生的學習參考書，還可作為從事電子儀器儀錶及測控技術行業的工程技術人員的參考用書。

目錄

第1章 傳感器的基本知識
1.1 傳感器的基本概念
1.1.1 傳感器的定義與組成
1.1.2 傳感器的分類
1.1.3 傳感器的物理定律
1.2 傳感器的基本特性
1.2.1 傳感器的靜態特性
1.2.2 傳感器的動態數學模型
1.2.3 傳感器係統實現動態測試不失真的頻率響應特性
1.2.4 典型傳感器係統的動態特性分析
1.3 傳感器的技術性能指標
1.3.1 傳感器的主要性能指標
1.3.2 改善傳感器性能的技術途徑
1.4 傳感器技術的發展
1.4.1 傳感器需求的新動嚮
1.4.2 傳感器技術的發展動嚮
1.5 傳感器的選用原則
本章小結
習題

第2章 電阻應變式傳感器
2.1 電阻應變片的工作原理
2.2 電阻應變片的結構、種類和材料
2.2.1 電阻應變片的基本結構
2.2.2 電阻應變片的種類
2.2.3 電阻應變片的材料
2.3 電阻應變片的主要參數
2.4 電阻應變片的應用
2.4.1 電阻應變片的選擇
2.4.2 電阻應變片的使用
2.5 轉換電路
2.5.1 直流電橋
2.5.2 恒流源電橋
2.5.3 交流電橋
2.6 電阻應變片的溫度誤差及其補償
2.7 電阻應變式傳感器
2.7.1 電阻應變式力傳感器
2.7.2 電阻應變式壓力傳感器
2.7.3 電阻應變式加速度傳感器
2.8 電阻應變儀
2.9 壓阻式傳感器
2.9.1 基本工作原理
2.9.2 半導體應變片
2.9.3 壓阻式傳感器
2.9.4 壓阻式傳感器輸齣信號調理
本章小結
習題

第3章 電感式傳感器
3.1 自感式傳感器工作原理及其特性分析
3.1.1 工作原理
3.1.2 電感計算與輸齣特性分析
3.1.3 傳感器的信號調節電路
3.1.4 影響傳感器精度的因素分析
3.2 差動變壓器式傳感器
3.2.1 螺綫管式差動變壓器
3.2.2 差動變壓器的測量電路
3.3 渦流式傳感器
3.4 電感式傳感器應用舉例
3.4.1 自感式傳感器的應用
3.4.2 差動變壓器的應用
3.4.3 電渦流傳感器的應用
本章小結
習題

第4章 電容式傳感器
4.1 電容式傳感器的工作原理和特性
4.1.1 工作原理及類型
4.1.2 電容傳感器特性分析
4.2 電容式傳感器的特點及設計要點
4.2.1 電容傳感器的特點
4.2.2 電容傳感器設計要點
4.3 電容式傳感器的等效電路
4.4 電容式傳感器的測量電路
4.4.1 調頻測量電路
4.4.2 交流電橋測量電路
4.4.3 運算放大器式測量電路
4.4.4 二極管雙T型交流電橋
4.4.5 差動脈衝調寬電路
4.5 電容式傳感器的應用
4.6 容柵式傳感器
本章小結
習題

第5章 壓電式傳感器
5.1 壓電效應
5.2 壓電材料及其主要特性
5.2.1 石英晶體
5.2.2 壓電陶瓷
5.2.3 壓電材料的主要特性
5.3 壓電元件的常用結構形式
5.3.1 壓電元件的基本變形方式
5.3.2 壓電元件的結構形式
5.4 等效電路與測量電路
5.4.1 壓電式傳感器的等效電路
5.4.2 壓電式傳感器的信號調理電路
5.5 壓電式傳感器的應用
5.5.1 壓電式加速度傳感器
5.5.2 壓電式測力傳感器
5.5.3 壓電式壓力傳感器
本章小結
習題

第6章 磁電式傳感器、
6.1 磁電感應式傳感器
6.1.1 恒磁通式磁電感應傳感器結構與工作原理
6.1.2 變磁通式磁電感應傳感器結構與工作原理
6.1.3 磁電感應式傳感器的應用
6.2 霍爾式傳感器
6.2.1 霍爾傳感器的工作原理
6.2.2 霍爾元件的誤差及補償
6.2.3 霍爾傳感器的應用
6.3 磁柵式傳感器
6.3.1 磁柵式傳感器的工作原理和結構
6.3.2 磁柵式傳感器的信號處理方法
6.3.3 磁柵式傳感器的應用
本章小結
習題

第7章 熱電式傳感器
7.1 概論
7.2 熱電偶
7.2.1 熱電偶的工作原理
7.2.2 熱電偶的常用類型和結構
7.2.3 熱電偶的冷端溫度補償
7.2.4 熱電偶的測量電路及應用
7.3 熱電阻
7.3.1 熱電阻的工作原理
7.3.2 常用熱電阻(RTD)
7.3.3 熱電阻的測量電路
7.4 熱敏電阻
7.4.1 熱敏電阻的結構
7.4.2 熱敏電阻的類型和特性
7.4.3 熱敏電阻的測量電路及應用
7.5 新型溫度傳感器
7.5.1 PN結溫度傳感器及應用
7.5.2 集成溫度傳感器及應用
本章小結
習題

第8章 光電式傳感器
8.1 光電效應
8.1.1 外光電效應
8.1.2 內光電效應
8.2 常用光電轉換器件
8.2.1 外光電效應器件
8.2.2 內光電效應器件
8.2.3 半導體光電器件的應用選擇
8.3 位置敏感器件(PSD)
8.3.1 PSD的工作原理
8.3.2 PSD的特性
8.4 固態圖像傳感器
8.4.1 CCD的結構和基本原理
8.4.2 綫陣CCD圖像傳感器
8.4.3 麵陣CCD圖像傳感器
8.5 光電傳感器的應用
8.5.1 模擬式光電傳感器的應用
8.5.2 數字式光電傳感器的應用
8.6 光柵傳感器
8.6.1 計量光柵的種類
8.6.2 莫爾條紋
8.6.3 光柵式傳感器
8.7 光學編碼器
8.7.1 絕對編碼器
8.7.2 增量編碼器
本章小結
習題

第9章 光縴傳感器
9.1 光縴傳感器的基本知識
9.1.1 光縴的結構
9.1.2 光縴的傳光原理
9.1.3 光縴的種類
9.1.4 光縴傳感器的基本組成
9.2 光縴傳感器的分類及其工作原理
9.2.1 光縴傳感器分類
9.2.2 光調製技術
9.3 光縴傳感器的應用
9.3.1 光縴位移傳感器
9.3.2 光縴液體濃度傳感器
9.3.3 光縴陀螺儀
9.3.4 光縴高溫測量係統
9.3.5 光縴氣體傳感器
本章小結
習題

第10章 紅外傳感器
10.1 紅外輻射的基本知識
10.1.]紅外輻射
10.1.2 紅外輻射的重要參數
10.1.3 黑體、白體和透明體
10.1.4 紅外輻射的基本定律
10.2 紅外傳感器
10.2.1 紅外光子傳感器
10.2.2 紅外熱傳感器
10.3 紅外傳感器的主要性能參數
10.4 紅外傳感器應用舉例
10.4.1 紅外測溫
10.4.2 熱釋電紅外探測器警戒係統
10.4.3 紅外氣體濃度檢測係統
本章小結
習題

第11章 其他傳感器
11.1 氣敏傳感器
11.1.1 氣敏傳感器概述
11.1.2 半導體氣體傳感器
11.1.3 主要特性及其改善
11.1.4 氣敏傳感器的應用
11.2 濕敏傳感器
11.2.1 絕對濕度與相對濕度
11.2.2 濕敏傳感器
11.2.3 濕敏傳感器的應用
11.3 超聲波傳感器
11.3.1 超聲波的傳輸特性
11.3.2 超聲波換能器
11.3.3 超聲波傳感器的應用
11.4 微波傳感器
11.4.1 微波的性質與特點
11.4.2 微波傳感器的組成及其分類
11.4.3 微波傳感器的應用
11.5 光縴光柵傳感器
11.5.1 光縴光柵的形成及其分類
11.5.2 光縴布拉格光柵傳感器的工作原理
11.5.3 光縴光柵傳感器係統的構成
11.5.4 光縴光柵傳感器應用
11.6 智能傳感器
11.6.1 概述
11.6.2 智能傳感器的結構和功能
11.6.3 智能傳感器數據預處理方法
11.6.4 智能傳感器的實現途徑
11.6.5 幾種智能傳感器示例
本章小結
習題

第12章 傳感器的標定
12.1 傳感器靜態特性的標定
12.2 傳感器動態特性的標定
12.3 常用的標定設備
12.3.1 靜態標定設備
12.3.2 動態標定設備
12.4 傳感器標定舉例
本章小結
習題
參考文獻

精彩書摘

從理論上講，凡隨溫度變化，其物理性質也發生變化的物質皆能作為測溫傳感器。在工農業生産和科學研究中溫度測量的範圍極寬，從零下幾百度到零上幾韆度，而各種材料做成的溫度傳感器隻能在一定的溫度範圍內使用。常用的溫度傳感器分類如錶7-1所列。溫度傳感器可以分為接觸式和非接觸式兩大類。所謂接觸式就是傳感器直接與被測物體接觸，這是測溫的基本形式。這種形式是通過接觸方式把被測物體的熱能量傳送給溫敏傳感器，這就降低瞭被測物體的溫度。特彆是被測物較小，熱能量較弱時，不能正確地測得物體的真實溫度。因此，采用接觸方式時，測得物體真實溫度的前提條件是，被測物體的熱容量必須遠大於溫度傳感器。非接觸方式是測量被測物體的輻射熱的一種方式，它可以測量遠距離物體的溫度，這是接觸方式做不到的。
熱電式溫度傳感器是利用敏感元件的電參數隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關的參量進行測量的裝置。在錶7－1中，熱電偶、電阻式、P-N結式都是熱電式溫度傳感器。
按照輸齣信號的模式，又可將溫度傳感器劃分為三大類：模擬式溫度傳感器、邏輯輸齣溫度傳感器、數字式溫度傳感器。1）模擬溫度傳感器模擬溫度傳感器分為兩類：分立式的模擬溫度傳感器和集成式的模擬溫度傳感器。熱電偶、熱敏電阻和鉑電阻（RTD）溫度傳感器等都屬於傳統分立式的模擬溫度傳感器。這些模擬溫度傳感器對溫度的監控，在一些溫度範圍內綫性不好，需要進行冷端補償或引綫補償，熱慣性大，響應時間慢。集成溫度傳感器在20世紀80年代問世，采用矽半導體集成工藝而製成。它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸齣功能的專用IC，因此亦稱為IC溫度傳感器、矽傳感器或單片集成溫度傳感器。其主要特點是功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應速度快、體積小、微功耗，適閤遠距離測溫、控溫，不需要進行非綫性校準，外圍電路簡單。常見的模擬溫度傳感器有電流輸齣型的AD590、電壓輸齣型的MAX6610／6011、LM3911、LM335、LM45等芯片。
……

前言/序言

　　傳感器是科學儀器、自動控製係統中信息獲取的首要環節和關鍵技術，是先進國傢優先發展的重要基礎性技術。掌握傳感器原理與技術，閤理應用傳感器，這是相關工程技術人員必須具備的基本技能與素養。因此，在高等院校的儀器科學與技術、機電工程、電氣工程、自動化等學科專業都開設瞭傳感器類課程。
　　本書在編寫過程中，著眼於傳感器的原理及應用，根據理論與實踐相結閤的原則和由淺入深、循序漸進的認知規律，在論述傳感器結構原理的基礎上，充分結閤傳感器的工程應用來討論傳感器的共性技術以及傳感器的選擇與使用方法，培養讀者的實踐應用能力，為其曰後從事測控及相關領域的科研工作奠定堅實的基礎。同時，注重在內容上充分反映國內外傳感器的最新發展和新型器件的應用。
　　在編寫方法上，本書一改傳統的平鋪直敘的寫作方式，每章均用引例開篇，並配相應的實物照片，圖文並茂，形式活潑。同時，在文中用“小思考”、“特彆提示”等方式提齣關鍵問題或容易引起混淆的概念，供讀者深入思考，以建立正確的概念。書中的每章都給齣瞭大量例題和傳感器應用實例，每章結尾一般都用“知識鏈接”單元來拓展各類傳感器的發展趨勢，使讀者可以掌握傳感器發展的全貌。本書共12章，每章都附有一定數量的習題。本書可適閤研究型、應用型等不同層次的高等教育要求，對工程技術人員也具有使用和參考價值。
　　本書由武漢理工大學的趙燕擔任主編並編寫第1章和第7章，戴蓉編寫第2章、第10章和第12章，陳國良編寫第3章，陳霞編寫第4章，劉傳波編寫第5章，黃安貽編寫第6章和第11章，李威宣編寫第9章，湖北工業大學的譚保華編寫第8章。本書由趙燕和戴蓉統稿。
　　本書承濛武漢理工大學博士生導師譚躍剛教授主審，譚教授提齣瞭很多寶貴意見和建議，在此錶示誠摯的謝意！
　　本書在編寫過程中參考並引用瞭同行和傳感器生産企業的一些文獻資料，在此對文獻資料作者錶示衷心感謝！
　　傳感器種類多，技術發展快，應用領域廣。限於編者的學識水平，書中難免存在不當之處，懇切希望讀者批評指正。

《智控未來：嵌入式係統設計與開發實戰》 內容梗概： 本書是一本深入探討嵌入式係統設計與開發實踐的專業技術書籍，旨在為讀者提供從基礎理論到高級應用的全麵知識體係。全書共分為八章，係統性地梳理瞭嵌入式係統從概念、硬件選型、軟件開發、通信協議到實際項目落地所需的關鍵技術和方法論。本書強調理論與實踐相結閤，通過大量案例分析和代碼示例，幫助讀者掌握在實際工程中解決復雜問題的能力。 第一章：嵌入式係統導論與核心架構 本章首先對嵌入式係統的概念、特點、發展曆程以及其在當今社會中的重要地位進行瞭闡述。我們將深入剖析嵌入式係統的基本組成部分，包括微處理器/微控製器（MCU）、存儲器（RAM、ROM、Flash）、輸入/輸齣（I/O）接口、外圍設備和操作係統（RTOS）。通過對不同類型MCU（如ARM Cortex-M係列、RISC-V架構等）的架構特點、指令集、工作模式以及核心外設（如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC、Timers）的原理進行詳細講解，使讀者對嵌入式係統的硬件基礎有深刻理解。此外，本章還將探討嵌入式係統的功耗管理、實時性要求以及安全防護等關鍵考量因素。 第二章：嵌入式軟件開發環境與基礎 本章將詳細介紹嵌入式軟件開發所需的基礎知識和工具鏈。內容涵蓋瞭C/C++語言在嵌入式開發中的應用，重點講解指針、內存管理、位操作等與硬件緊密相關的語言特性。我們還會深入介紹嵌入式開發環境的搭建，包括交叉編譯器的配置、集成開發環境（IDE）的使用（如Keil MDK、IAR Embedded Workbench、VS Code配閤PlatformIO等），以及調試工具（如JTAG、SWD調試器）的原理與使用方法。此外，本章還將介紹代碼的組織結構、模塊化設計思想、版本控製工具（如Git）的應用，以及嵌入式係統中的基本數據結構和算法，為後續章節的深入開發打下堅實基礎。 第三章：實時操作係統（RTOS）原理與應用 實時操作係統是嵌入式係統實現多任務、高可靠性運行的核心。本章將深入剖析RTOS的核心概念，如任務（Task）、綫程、進程、任務調度（靜態優先級調度、動態優先級調度、時間片輪轉等）、任務間通信（消息隊列、信號量、互斥量、事件標誌組）以及中斷管理。我們將以一個主流的RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread）為例，詳細講解其API接口的使用，並通過具體的代碼示例演示如何創建任務、實現任務間通信、處理中斷以及進行任務同步。本章還將探討RTOS在內存管理、低功耗模式以及驅動程序開發中的應用。 第四章：嵌入式驅動程序設計與設備交互 驅動程序是連接硬件與上層軟件的橋梁。本章將詳細講解嵌入式驅動程序的開發方法與實踐。我們將從通用輸入/輸齣（GPIO）驅動開始，逐步深入到更復雜的外設驅動，如UART、SPI、I2C、ADC、DAC、PWM等。對於每種外設，我們將分析其硬件原理、寄存器配置以及驅動程序的編寫步驟。此外，本章還將介紹如何編寫中斷服務程序（ISR）、如何實現DMA（直接內存訪問）以提高數據傳輸效率，以及如何進行驅動程序的測試和調試。我們還會探討設備樹（Device Tree）在現代嵌入式Linux開發中的作用。 第五章：嵌入式係統通信協議棧 現代嵌入式係統往往需要與其他設備或雲端進行通信。本章將重點介紹嵌入式係統常用的通信協議。我們將從基礎的串行通信協議（如UART）講起，然後深入到同步通信協議（如SPI、I2C）和異步通信協議。隨後，我們將重點講解網絡通信協議，包括TCP/IP協議棧、HTTP協議、MQTT協議等，並結閤實際應用場景（如物聯網設備接入雲平颱）演示如何實現這些協議。本章還將介紹無綫通信技術，如Wi-Fi、Bluetooth、LoRa等，以及相關協議和開發實踐。 第六章：嵌入式係統中的數據采集與處理 數據采集是許多嵌入式應用的核心功能。本章將聚焦於嵌入式係統中的數據采集技術與方法。我們將詳細講解模數轉換器（ADC）的工作原理、采樣定理、量化誤差，以及如何選擇閤適的ADC芯片和配置采集參數。在數據處理方麵，我們將探討數字濾波（如滑動平均濾波、中值濾波、卡爾曼濾波）、數據校準、數據壓縮以及數據格式化等技術。此外，本章還將涉及數據存儲的策略，如使用SD卡、eMMC或NAND Flash等。 第七章：嵌入式係統中的用戶界麵與交互 為嵌入式設備設計直觀易用的用戶界麵至關重要。本章將探討嵌入式係統中的用戶界麵（UI）設計原則和實現技術。我們將介紹圖形用戶界麵（GUI）的開發框架（如LVGL、Qt for Embedded），包括控件（按鈕、文本框、列錶、滑塊等）的使用、屏幕布局、動畫效果以及事件處理。對於資源受限的嵌入式設備，我們將介紹字符型用戶界麵的設計方法。此外，本章還將探討觸摸屏、按鍵、鏇鈕等輸入設備的驅動開發和交互邏輯。 第八章：嵌入式係統項目實踐與案例分析 本章將通過多個實際的嵌入式項目案例，鞏固和深化讀者在前麵章節所學的知識。我們將選取具有代錶性的項目，例如智能傢居傳感器節點、工業自動化控製器、便攜式醫療設備原型等，從需求分析、硬件選型、軟件架構設計、驅動程序開發、通信實現到最終的係統集成與測試，進行詳細的講解。每個案例都將突齣實際開發中遇到的挑戰和解決方案，引導讀者掌握項目開發的完整流程和關鍵技術。通過這些實戰案例，讀者將能夠更清晰地理解嵌入式係統在不同領域的應用潛力，並獲得獨立完成嵌入式項目開發的能力。 目標讀者： 本書適閤高等院校計算機科學、電子工程、自動化等相關專業的在校學生，以及從事嵌入式係統開發、物聯網技術、硬件集成等領域的工程師和技術愛好者。具備C/C++語言基礎和一定的數字電路、微處理器基礎的讀者將更容易掌握本書內容。 閱讀本書，您將收獲： 對嵌入式係統核心原理的深刻理解。 掌握嵌入式軟件開發的全套流程與關鍵技術。 精通RTOS的使用與開發，實現高效率多任務係統。 熟練進行嵌入式驅動程序的設計與調試。 掌握主流通信協議棧在嵌入式領域的應用。 能夠獨立設計與實現嵌入式係統中的數據采集與處理模塊。 掌握嵌入式用戶界麵的設計與開發方法。 通過豐富的項目案例，提升實際工程解決問題的能力。 《智控未來：嵌入式係統設計與開發實戰》將是您進入嵌入式開發領域，乃至探索更廣闊的智能硬件和物聯網世界的得力助手。