传感器技术及应用/“十三五”高等职业教育物联网专业规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《传感器技术及应用/“十三五”高等职业教育物联网专业规划教材》基于一些实用的传感器实训模块，按照“做中学、学中做”的教学理念组织教学内容，旨在培养学生的创新思维和实践能力。主要内容包括认识传感器、光电传感器及其应用、力敏传感器及其应用、温度传感器及其应用、湿度传感器及其应用、气敏传感器及其应用、磁敏传感器及其应用、超声波传感器及其应用、新型传感器及其应用等。
　　《传感器技术及应用/“十三五”高等职业教育物联网专业规划教材》适合作为高职高专院校物联网应用技术、电子信息工程技术、应用电子技术、电气自动化等专业相关课程的教材，也可以作为应用型本科、技能竞赛以及开展创新教育的相关培训教材，还可作为其他相关专业技术人员的参考书。

目录

模块一 认识传感器
项目一 传感器认知
思考与习题
项目二 常用检测电路
思考与习题

模块二 光电传感器及其应用
项目一 光控制照明电路的设计
思考与习题
项目二 红外线自动水龙头电路的设计
思考与习题
项目三 对射式光电传感器构成的简易转速表电路的设计
思考与习题
项目四 人体热释电红外传感器报警电路的设计
思考与习题

模块三 力敏传感器及其应用
项目一 简易电子秤电路的设计
思考与习题
项目二 简易压电式传感器电路设计
思考与习题

模块四 温度传感器及其应用
项目一 热敏电阻温度测量电路的设计
思考与习题
项目二 热电阻温度测量电路的设计
思考与习题
项目三 热电偶温度测量电路的设计
思考与习题
项目四 集成温度传感器温度测量电路的设计
思考与习题

模块五 湿度传感器及其应用
项目一 花盆土壤缺水告警器的设计
思考与习题
项目二 房间湿度控制装置的设计
思考与习题

模块六 气敏传感器及其应用
项目一 简易室内有害气体检测和报警电路的设计
思考与习题
项目二 酒精测试仪电路的设计
思考与习题

模块七 磁敏传感器及其应用
项目一 使用霍尔元件测量电机转速电路的设计
思考与习题
项目二 电子指南针电路（使用磁阻元件）的设计
思考与习题

模块八 超声波传感器及其应用
项目一 简易超声波驱虫器电路的设计
思考与习题
项目二 简易超声波倒车防撞报警器电路的设计
思考与习题
项目三 超声波测距仪的设计
思考与习题

模块九 新型传感器及其应用
项目一 生物传感器应用实例分析
项目二 机器人传感器应用实例分析
项目三 微型传感器实例分析
思考与习题
附录A
参考文献

《智能感知：物联网核心技术与实践》 内容概要 本书聚焦物联网（IoT）领域的核心技术，深入剖析了构成智能感知系统的关键传感器、数据采集与处理技术，以及在不同行业中的典型应用。本书旨在为物联网从业者、技术开发者、项目经理及相关专业学生提供一套全面、系统且富有实践指导意义的参考。 第一部分：感知层的基石——传感器技术 这一部分是本书的重点和核心，详细介绍了物联网感知层的关键组成部分——各类传感器。我们不仅会介绍传感器的基本原理、工作机制，还会对其进行详细分类，并探讨它们在不同应用场景下的优势与劣势。 传感器基础理论与分类： 传感器定义与工作原理： 详细阐述传感器作为物理量或化学量转换为可测量电信号的器件的本质。我们将从传感器转换元件的物理效应出发，例如压电效应、热电效应、磁致伸缩效应、光电效应、霍尔效应、电阻效应、电容效应、电感效应、化学反应等，深入讲解各类传感器的根本工作原理。 传感器分类： 按被测量分类： 针对温度、湿度、压力、位移、速度、加速度、光、声音、气体、液体、生物信号等常见的被测量，逐一介绍相应的传感器类型，如热敏电阻、光敏电阻、超声波传感器、激光测距传感器、陀螺仪、加速度计、气体传感器（如CO、CO2、SO2传感器）、pH传感器、心电传感器等。 按工作原理分类： 详细介绍基于电阻、电容、电感、压电、热电、磁阻、光电、化学反应等原理的传感器。例如，压阻式压力传感器、电容式位移传感器、霍尔效应传感器、光电二极管、火焰传感器、酒精传感器等。 按输出信号分类： 讲解模拟传感器（如电压、电流输出）和数字传感器（如SPI、I2C、UART接口输出）。 按能耗分类： 讨论有源传感器和无源传感器。 按应用领域分类： 简要提及在工业、医疗、环境监测、智能家居等领域的专用传感器。 关键传感器技术详解： 温度传感器： 深入分析热电偶、热敏电阻（NTC、PTC）、热电偶、半导体温度传感器（如LM35、DS18B20）的工作原理、精度、响应时间和适用范围。 湿度传感器： 讲解电阻式、电容式湿度传感器的工作原理，以及它们在环境监测、农业、工业过程控制中的应用。 压力传感器： 介绍压阻式、电容式、应变片式压力传感器，重点阐述其在液位测量、气体压力监测、轮胎压力监测系统（TPMS）中的应用。 位移与位置传感器： 详述光学编码器、磁性编码器、超声波传感器、激光测距传感器、LVDT（线性可变差动变压器）等，并探讨其在机器人、自动化生产线、自动驾驶中的作用。 加速度计与陀螺仪： 深入讲解MEMS（微机电系统）加速度计和陀螺仪的工作原理，它们在姿态测量、运动监测、跌倒检测、惯性导航中的关键作用。 气体传感器： 详细介绍半导体式、电化学式、催化燃烧式气体传感器，重点关注对CO、CO2、CH4、VOCs等气体的检测，以及在环境监测、安全防护、智能家居中的应用。 图像传感器： 介绍CCD和CMOS图像传感器的基本原理，它们如何将光信号转换为电信号，以及在机器视觉、安防监控、工业检测中的重要性。 其他重要传感器： 简要介绍声学传感器（麦克风）、生物传感器（如血糖传感器）、磁性传感器（霍尔传感器）、光敏传感器（光电二极管、光敏电阻）等。 传感器选型原则与考量因素： 技术指标： 精度、分辨率、灵敏度、响应时间、线性度、迟滞、重复性、稳定性、功耗等。 环境适应性： 温度范围、湿度、压力、振动、电磁干扰（EMI）、防水、防爆等。 接口与通信： 模拟输出（4-20mA, 0-5V）、数字接口（I2C, SPI, UART, CAN, USB, Ethernet）、无线通信协议（Zigbee, LoRa, Wi-Fi, Bluetooth）。 成本与可用性： 考虑传感器本身的成本、集成成本、维护成本以及市场供应情况。 可靠性与寿命： 评估传感器的平均无故障时间（MTBF）和预期使用寿命。 第二部分：数据汇聚与智能化——采集、传输与处理 这一部分将探讨如何有效地从传感器收集数据，并将其传输到处理中心进行分析和决策。 数据采集技术： 信号调理： 放大、滤波、隔离、阻抗匹配等。 模数转换（ADC）： 讲解ADC的原理、分辨率、采样率，以及SAR、Sigma-Delta等主流ADC架构。 数据预处理： 噪声抑制、数据校准、单位转换。 通信协议与网络： 有线通信： RS-485, Ethernet, USB等，适用于短距离、高可靠性传输。 无线通信： 短距离无线： Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi，适用于设备互联、家庭自动化。 长距离低功耗无线（LPWAN）： LoRa, NB-IoT, Sigfox，适用于大规模、远距离、低数据量的数据传输，如智慧农业、环境监测。 蜂窝通信： 4G, 5G，适用于高带宽、低延迟的应用场景。 通信协议栈： TCP/IP, UDP, MQTT, CoAP等，重点讲解MQTT在物联网通信中的轻量级和发布/订阅机制。 边缘计算与数据处理： 概念与优势： 阐述边缘计算的理念，即在数据源附近进行数据处理，减少延迟、降低带宽消耗、提升数据安全性。 关键技术： 嵌入式系统、微控制器（MCU）、单板计算机（SBC）、FPGA等在边缘端的应用。 数据分析与存储： 实时数据流处理、时序数据库、数据挖掘算法在边缘端的应用。 第三部分：赋能万物——物联网典型应用场景 本部分将结合前面介绍的技术，展示传感器技术在各个行业的实际应用，帮助读者理解物联网如何落地并产生价值。 智慧农业： 环境监测： 土壤湿度、温度、pH值、光照强度、空气温湿度、CO2浓度等传感器的应用，实现精准灌溉、施肥、病虫害预警。 作物生长监测： 利用图像传感器、光谱传感器监测作物生长状况。 智能温室控制： 自动化调节温湿度、光照，提高农作物产量和品质。 智能工业（工业4.0）： 设备状态监测与预测性维护： 振动、温度、压力、电流传感器监测设备运行状态，提前预警故障，降低停机时间。 生产过程优化： 实时监测生产参数，调整工艺流程，提高生产效率和产品质量。 仓储物流管理： RFID、GPS、温湿度传感器实现对库存、货物位置和状态的实时追踪。 智慧城市： 智能交通： 车辆检测传感器、GPS、摄像头实现交通流量监测、信号灯优化、停车位管理。 环境监测： 空气质量传感器、噪声传感器、水质传感器监测城市环境状况，为市民提供健康信息。 智慧能源： 智能电表、水表、燃气表实现远程抄表、能耗管理、漏损检测。 公共安全： 烟雾传感器、可燃气体传感器、入侵检测传感器提升城市安全水平。 智能家居： 环境感知： 温湿度、光照、空气质量传感器自动调节空调、新风系统、照明。 安全防护： 门窗传感器、人体移动传感器、烟雾报警器提升家居安全。 健康监测： 睡眠监测、活动监测、心率传感器为用户提供健康数据。 家电互联： 通过Wi-Fi、蓝牙连接各类智能家电，实现远程控制和联动。 智慧医疗： 远程健康监测： 可穿戴设备（心率、血氧、体温、活动量传感器）实时监测用户生理数据，传输给医疗机构。 医疗设备管理： 追踪医疗设备位置、状态，优化使用效率。 环境监测： 监测手术室、病房的温湿度、空气质量。 第四部分：安全、挑战与未来展望 物联网安全： 介绍传感器数据采集、传输、存储过程中的安全风险，如数据泄露、设备伪造、拒绝服务攻击等，并探讨相应的安全防护策略，如加密、认证、访问控制。 数据隐私： 讨论物联网应用中涉及的个人隐私问题，以及如何遵守相关法律法规，保护用户数据。 技术挑战与发展趋势： 探讨低功耗广域网技术的进一步发展、边缘AI的普及、传感器小型化与集成化、以及新兴传感器技术的研发（如柔性电子传感器、生物集成传感器）。 标准化与互操作性： 分析当前物联网领域面临的标准化挑战，以及实现设备与平台之间互联互通的重要性。 未来展望： 展望物联网在更广泛领域的应用，如工业互联网、自动驾驶、智能制造、虚拟现实/增强现实（VR/AR）的结合，以及对人类生活和社会的深远影响。 本书特色 理论与实践相结合： 在深入讲解传感器基本原理的同时，结合大量实际应用案例，使读者能够理解技术如何转化为实际价值。 技术深度与广度兼备： 覆盖了物联网感知层的核心技术，并对数据采集、传输、处理以及典型应用进行了详尽阐述。 贴近行业需求： 内容紧跟物联网技术发展前沿和行业应用热点，注重培养读者解决实际问题的能力。 图文并茂： 辅以大量示意图、流程图和实物图片，帮助读者更直观地理解复杂的技术概念。 案例分析详实： 针对不同行业的应用场景，提供具体案例分析，展示传感器技术在解决实际问题中的作用。 本书希望通过全面、深入的讲解，为读者勾勒出物联网感知层技术的全貌，为投身于这一蓬勃发展的领域提供坚实的技术基础和前瞻性的视野。