傳感器與檢測技術 宋雪臣,單振清,郭永欣 9787115259714 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

書名：傳感器與檢測技術

定價：32.00元

作者：宋雪臣,單振清,郭永欣

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2011-11-01

ISBN：9787115259714

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.359kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書從實用角度齣發，主要介紹常用傳感器的工作原理、外特性及基本應用電路，並介紹瞭選擇和應用傳感器的基本技能。全書共10章，主要內容包括：檢測技術基礎、力學量傳感器及應用、幾何量傳感器及應用、溫度量傳感器及應用、環境量傳感器及應用、光學量傳感器及應用、磁學量傳感器及應用、數字量傳感器及應用、傳感器選用與標定和抗乾擾技術及微機接口技術。
傳感器與檢測技術是整個自動化技術中的重要基礎，是一門理論與實踐結閤十分密切的技術基礎課程，在整個機電一體化學科體係中占有非常重要的地位。
　　本書可作為高等職業教育機電一體化技術類、電子信息類等專業的教材，也可作為成人教育、職業培訓的教材，還可作為生産技術管理人員及其他工程技術人員參考和自學用書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《光電傳感器的原理、應用與前沿技術》 內容簡介 本書深入探討瞭光電傳感器的核心原理、多樣化的應用領域以及當前最前沿的發展技術。全書共分為八章，以嚴謹的學術態度和豐富的工程實踐相結閤的方式，為讀者構建瞭一個全麵而係統的光電傳感器知識體係。 第一章 光電傳感器的基礎理論 本章首先對光電傳感器的基本概念、分類以及其在現代科技中的重要性進行瞭界定。我們將從光與物質相互作用的基本物理原理齣發，詳細闡述光電轉換的機製，包括光電效應、光緻發光、光緻變色等。隨後，我們將深入剖析幾種常見的光學元器件，如透鏡、棱鏡、濾光片、衍射光柵等，講解它們在光信號的産生、傳輸、調製和解調過程中的關鍵作用。此外，本章還會介紹光電探測器的基本工作原理，包括光電導效應、光伏效應、光電倍增效應等，以及各種探測器的響應特性、靈敏度、噪聲等關鍵性能指標。最後，對光電信號的放大、濾波和處理電路進行初步介紹，為後續章節的學習打下堅實的理論基礎。 第二章 光電傳感器的類型與結構 本章將係統性地介紹不同類型光電傳感器的原理、結構及其特點。我們將從其工作方式進行分類，如： 接觸式光電傳感器： 主要包括光電開關（漫反射式、鏡反射式、對射式）、光電編碼器等，詳細解析其內部的光源、受光器以及信號處理電路的設計。 非接觸式光電傳感器： 測距傳感器： 詳細介紹基於三角測量法、時間飛行法（TOF）、相位差法、相位調製法等原理的光學測距技術，如激光測距儀、超聲波測距儀（雖然不完全是光電，但常與光電技術結閤）、結構光等。 位置和角度傳感器： 重點講解光電編碼盤（增量式、絕對式）、光柵尺、傾角傳感器等，分析其在精確測量位移和角度方麵的應用。 顔色傳感器： 闡述基於三原色（RGB）濾光片或分光原理的顔色識彆技術，包括其工作流程和校準方法。 圖像傳感器： 深入介紹CCD（Charge-Coupled Device）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）圖像傳感器的結構、工作原理、像素成像過程、讀齣方式以及各自的優缺點，為後續的機器視覺應用奠定基礎。 光縴傳感器： 講解基於光縴傳輸和傳感原理的傳感器，包括光強度型、光時域反射計（OTDR）、光縴光柵傳感器（FBG）等，分析其在惡劣環境下的優勢和應用。 其他類型： 簡要介紹如光電導傳感器、光電二極管陣列、光電倍增管等及其典型應用。 第三章 光電傳感器的關鍵技術參數與選型 理解傳感器的性能參數對於正確選型和應用至關重要。本章將詳細解析光電傳感器的關鍵技術參數，包括： 靈敏度 (Sensitivity)： 定義、測量方法及其對傳感器性能的影響。 分辨率 (Resolution)： 區分可辨彆的最小信號變化量，以及其與噪聲和動態範圍的關係。 響應時間 (Response Time)： 傳感器對輸入信號變化的反應速度，包括上升時間和下降時間。 精度 (Accuracy)： 傳感器測量值與真實值之間的接近程度。 綫性度 (Linearity)： 傳感器輸齣與輸入之間的綫性關係程度。 重復性 (Repeatability)： 在相同條件下連續測量同一目標多次時，測量結果的一緻性。 噪聲 (Noise)： 影響測量精度的隨機信號，包括熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲等。 動態範圍 (Dynamic Range)： 傳感器能夠有效測量信號的範圍。 工作溫度範圍、濕度範圍、防護等級 (IP Rating)： 傳感器在不同環境下的可靠性指標。 光波長、光強度、光束角等與光源和接收相關的參數。 在此基礎上，本章將提供一套係統性的傳感器選型指南，指導讀者根據具體的應用需求、測量對象、環境條件、精度要求、成本預算等因素，選擇最閤適的光電傳感器。 第四章 光電傳感器的信號處理與接口技術 光電傳感器産生的信號往往是模擬的、微弱的，並且容易受到乾擾。本章將深入探討如何對這些信號進行有效的處理和轉換為可用的數字信號，以便與微控製器、PLC（可編程邏輯控製器）等係統進行接口。 信號調理電路： 詳細介紹各種模擬信號處理技術，包括信號放大（如運算放大器、儀錶放大器）、濾波（如低通、高通、帶通濾波）、偏置補償、校準等，以提高信號的信噪比和穩定性。 模數轉換 (ADC)： 講解不同類型的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型、閃式ADC）的工作原理、分辨率、采樣率、量化誤差等，以及如何根據應用需求選擇閤適的ADC。 數字信號處理 (DSP)： 介紹基本的數字濾波算法（如移動平均濾波、中值濾波）、信號平均化、峰值檢測、閾值比較等，以及DSP在提高測量精度和魯棒性方麵的作用。 接口技術： 詳細介紹光電傳感器與嵌入式係統、PLC、上位機之間常用的通信接口，如TTL電平、RS-232、RS-485、SPI、I2C、Ethernet、USB等，講解其通信協議、電氣特性和應用實例。 第五章 光電傳感器在工業自動化中的應用 工業自動化是光電傳感器最廣泛和最重要的應用領域之一。本章將聚焦於光電傳感器在現代工業生産中的各種典型應用場景。 物料檢測與識彆： 講解如何利用光電傳感器進行工件的有無檢測、尺寸測量、形狀識彆、錶麵缺陷檢測、顔色區分等。 定位與導航： 闡述光電傳感器在機器人導航、AGV（自動導引車）路徑跟蹤、生産綫工件精確定位等方麵的應用。 計數與計量： 介紹如何利用光電傳感器實現産品的高速計數、包裝檢測、長度計量等。 過程監控與反饋： 講解光電傳感器在液位測量、壓力監測、溫度測量（通過紅外測溫）等過程參數的實時監控中的作用。 安全防護： 介紹光電傳感器在安全門、障礙物檢測、人員闖入報警等方麵的應用。 機器視覺基礎： 簡要介紹圖像傳感器在工業相機中的應用，為後續的機器視覺章節打下基礎。 第六章 光電傳感器在環境監測與測量中的應用 本章將探討光電傳感器在環境監測、科學研究和測量領域的重要應用。 大氣監測： 講解如何利用光譜分析、激光雷達等技術監測空氣質量、顆粒物濃度、溫室氣體含量等。 水質監測： 介紹光度法、熒光法等在水體濁度、溶解氧、pH值、特定汙染物濃度監測中的應用。 地質與地理測量： 闡述激光測距、傾斜測量、形變監測等在地形測繪、地質勘探、建築物安全監測中的應用。 氣象探測： 介紹可見光、紅外、紫外傳感器在雲層探測、降水測量、溫度和濕度測量等方麵的應用。 生物與醫學測量： 簡要介紹光電傳感器在血氧飽和度監測、心率檢測、血糖測量（非侵入式）、顯微鏡成像等生物醫學領域的應用。 第七章 機器視覺與圖像處理 機器視覺是光電傳感器技術的高級應用，它賦予機器“看”的能力。本章將深入探討機器視覺的核心技術。 圖像采集： 重點講解工業相機、圖像傳感器（CCD/CMOS）的選型、接口（如GigE Vision, USB3 Vision）和參數設置。 圖像預處理： 介紹常見的圖像增強技術，如灰度化、二值化、對比度調整、降噪等，以及幾何變換，如縮放、鏇轉、平移。 圖像特徵提取： 講解如何提取圖像中的有用信息，如邊緣檢測（Sobel, Canny）、角點檢測（Harris）、紋理分析、顔色特徵等。 圖像識彆與匹配： 介紹模闆匹配、特徵匹配、機器學習（如CNN）在目標識彆、定位、分類中的應用。 測量與尺寸分析： 講解如何利用圖像信息進行精確的尺寸測量、麵積計算、形狀分析等。 應用案例： 通過具體的工業應用案例，如産品錶麵缺陷檢測、條形碼/二維碼識彆、裝配校準、OCR（光學字符識彆）等，展示機器視覺的強大能力。 第八章 光電傳感器的前沿技術與發展趨勢 本章將展望光電傳感器技術的未來發展方嚮，介紹當前的研究熱點和新興技術。 微型化與集成化： 探討MEMS（微機電係統）技術與光電傳感器的結閤，實現傳感器的小型化、集成化和多功能化。 智能化與自適應性： 介紹如何通過嵌入AI算法，使傳感器具備自主學習、智能判斷和自適應調整的能力，例如智能避障傳感器、自校準傳感器。 多模態融閤： 探討如何將不同類型傳感器（如光電、熱、聲、電磁）的數據進行融閤，以獲得更豐富、更準確的環境信息。 新型材料與器件： 介紹量子點、鈣鈦礦、有機半導體等新型材料在光電傳感器領域的應用潛力，以及其在提高靈敏度、響應速度和降低成本方麵的優勢。 柔性與可穿戴傳感器： 探討將光電傳感器集成到柔性基闆或織物中，實現可穿戴設備的應用，如智能服裝、健康監測設備。 光通信與傳感的融閤： 探討光通信技術在傳感器網絡中的應用，以及光傳感技術在通信領域的拓展。 工業物聯網（IIoT）與智慧城市： 分析光電傳感器在構建智能工廠、智慧城市基礎設施中的關鍵作用，以及其與大數據、雲計算等技術的協同發展。 本書適閤高等院校相關專業的本科生、研究生，以及從事工業自動化、儀器儀錶、機器視覺、電子工程、自動化控製等領域的工程技術人員閱讀。通過學習本書，讀者將能夠深刻理解光電傳感器的基本原理，掌握其關鍵技術參數和選型方法，熟悉其在各領域的廣泛應用，並對光電傳感器的未來發展趨勢有清晰的認識。