传感器技术及工程应用 赵凯岐 吴红星 倪风雷 中国电力出版社 9787512322189 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：传感器技术及工程应用

定价：39.00元

作者：赵凯岐 吴红星 倪风雷

出版社：中国电力出版社

出版日期：2012-01-01

ISBN：9787512322189

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书在介绍传感器技术发展概况及主要应用领域的基础上，分别介绍了温度传感器、位置传感器、湿度传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器、红外线传感器视觉和图像传感器、光电传感器、力和力矩传感器的工作原理、技术指标和技术参数，针对其工程应用列举了各种传感器的工程应用实例，还针对红外线测量技术进行分析，探讨了红外辐射的原理及技术指标，叙述了红外测量技术的工程应用。通过本书的学习，读者能基本掌握传感器的应用技术，能在自己负责的项目中正确的使用各种传感器。本书适合从事现代测量和自动控制技术的工程技术人员阅读，也可供大专院校相关专业的师生参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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前沿探索：解密微观世界，驱动智能未来 在现代科技飞速发展的浪潮中，传感器作为信息感知和数据采集的基石，其重要性不言而喻。它们如同人类的感官，能够捕捉环境中的各种物理、化学、生物信号，并将其转化为可被识别和处理的数据，从而为人工智能、物联网、自动驾驶、智慧医疗、工业自动化等众多前沿领域提供源源不断的动力。本书旨在深入剖析传感器技术的核心原理，系统梳理各类传感器的发展脉络与关键特性，并聚焦其在工程应用中的广阔前景，为读者构建一个全面而深入的认知体系。 第一部分：传感器技术概览——感知世界的基石 本部分将从基础理论入手，为读者揭示传感器工作的“秘密”。我们将首先探讨传感器的工作原理，这不仅仅是简单的信号转换，而是涉及物理学、化学、材料学、电子学等多学科的交叉融合。例如，压电效应如何将机械力转化为电信号，热电效应如何感知温度变化，半导体原理如何实现对特定物质的浓度检测，磁阻效应如何测量磁场强度等等。我们将详细阐述不同物理效应在传感器设计中的应用，并对比分析其优劣势。 接着，我们将对各类传感器进行分类和系统介绍。按照被测量对象的不同，可以分为： 物理量传感器：这是最常见的一类传感器，涵盖了温度传感器（如热电偶、热敏电阻、铂电阻），压力传感器（如应变片式、压阻式、电容式），位移传感器（如线性可变差动变压器LVDT、光学尺、电涡流传感器），速度传感器（如编码器、测速发电机），加速度传感器（如压电式、压阻式），力传感器（如应变片式、压电式），流量传感器（如涡轮式、超声波式、电磁式），光传感器（如光电二极管、光敏电阻、CCD/CMOS传感器），声音传感器（如麦克风）等。我们将深入探讨每种传感器的工作机理、关键参数（如灵敏度、精度、响应时间、线性度、迟滞）、选择依据以及典型的应用场景。 化学量传感器：这类传感器能够检测物质的化学成分和浓度，在环境监测、食品安全、医疗诊断等领域发挥着关键作用。例如，气体传感器（如半导体式氧化物气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器）可以检测CO、CO2、O2、CH4等有害或可燃气体；离子选择性电极ISE可以测量水溶液中的特定离子浓度；pH传感器用于测量溶液的酸碱度。我们将分析这些传感器的选择性、灵敏度、响应速度以及易损性等特点。 生物传感器：随着生物技术的发展，生物传感器正日益受到关注。它们通常利用生物分子（如酶、抗体、DNA）与被测物质的特异性相互作用，将生物识别过程转化为可测量的信号。例如，血糖传感器、DNA传感器、免疫传感器等。我们将介绍其生物识别机制、信号转换方式以及在精准医疗、食品安全检测中的应用前景。 除了按被测量分类，我们还将从传感器的工作原理和材料角度进行深入分析： 电阻式传感器：利用被测量引起电阻值变化来工作的传感器，如应变片、热敏电阻、气体传感器。 电容式传感器：利用被测量引起电容值变化来工作的传感器，如压力传感器、位移传感器、湿度传感器。 电感式传感器：利用被测量引起电感值变化来工作的传感器，如LVDT、电涡流传感器。 压电式传感器：利用某些晶体材料在受力或受压时产生电荷的压电效应来工作的传感器，如加速度传感器、力传感器。 半导体传感器：利用半导体材料的导电性、光学特性等随外部环境变化而变化的特性来工作的传感器，如温度传感器、气体传感器、光敏传感器。 光学传感器：利用光信号的产生、传输、接收和转换来工作的传感器，如光电二极管、CCD/CMOS图像传感器。 MEMS（微机电系统）传感器：利用微加工技术制造的微型传感器，具有体积小、功耗低、集成度高等优点，在消费电子、汽车电子领域应用广泛。 第二部分：传感器技术的发展趋势与挑战——迈向智能化与微型化 传感器技术并非一成不变，它正以前所未有的速度演进。本部分将聚焦当前和未来的发展热点： 智能化与集成化：未来的传感器将不再是单纯的信号采集器，而是集成了信号处理、数据分析、自诊断甚至通信功能的智能节点。微处理器、FPGA等嵌入式技术的集成，使得传感器能够进行初步的数据预处理，降低后续系统的负担，并实现更高级的功能。多功能集成传感器（SoC）将是重要的发展方向，将多种传感功能集成于单一芯片，实现小型化、低成本和高性能。 微型化与柔性化：MEMS和纳米技术的进步，使得传感器向微米甚至纳米尺度发展，这使得它们能够植入人体、附着在脆弱物体表面，甚至融入衣物中。柔性电子技术的兴起，催生了可穿戴传感器、可折叠显示器背后的传感技术，为健康监测、人机交互带来了革命性的可能。 高灵敏度、高选择性与高稳定性：对微弱信号的精确捕捉、对特定物质的精准识别以及在复杂环境下的长期可靠工作，始终是传感器追求的目标。新材料的研发，如纳米材料、二维材料（石墨烯、MXene）、智能材料等，为提升传感器的性能提供了可能。 低功耗与无线通信：随着物联网设备的爆炸式增长，传感器的功耗成为关键制约因素。低功耗设计技术以及能量收集技术（如太阳能、振动能收集）将是重要的研究方向。同时，集成无线通信能力的传感器，能够实现无线的部署和数据传输，大大简化了系统架构。 大数据与人工智能的融合：海量传感器数据将为大数据分析和人工智能算法提供丰富的“养料”。机器学习和深度学习技术将能够从传感器数据中挖掘出更深层次的模式和信息，实现更精准的预测、诊断和控制。反过来，人工智能的进步也将指导传感器自身的设计和优化。 安全与隐私：随着传感器在日常生活中的广泛应用，数据安全和用户隐私保护也变得日益重要。如何设计安全的传感器系统，保障数据传输的隐私性，将是未来需要重点关注的问题。 同时，我们也必须认识到传感器技术发展面临的挑战，例如： 传感器的标定与校准：保证传感器长期稳定工作的关键，但往往复杂且耗时。 环境适应性：传感器在极端温度、湿度、腐蚀性介质等环境下的可靠性问题。 成本与批量生产：高性能传感器的制造成本仍然较高，限制了其大规模应用。 标准与互操作性：不同传感器、不同平台之间的数据格式和通信协议不统一，阻碍了系统的集成。 第三部分：传感器在工程应用中的广阔天地——驱动各行各业的变革 本部分将深入探讨传感器在各个工程领域的具体应用，展示其如何成为推动技术进步和社会发展的核心力量。 物联网（IoT）与智慧城市：传感器是物联网的“触角”，感知环境信息，如温度、湿度、光照、空气质量、交通流量、建筑物状态等。这些数据通过网络传输，实现对城市的智能化管理，提高生活品质，节约资源。智慧家居、智慧农业、智能交通、环境监测等都离不开传感器技术的支撑。 工业自动化与智能制造：在工业生产中，传感器用于监测生产过程的各个环节，如设备运行状态、产品质量、工艺参数等。通过传感器数据的实时反馈，实现生产过程的自动化控制、优化生产流程、提高产品质量、降低能耗和故障率。例如，在机器人手臂上安装力传感器和视觉传感器，可以实现高精度抓取和装配。 汽车工业与自动驾驶：汽车是传感器的“集成体”。雷达、激光雷达（LiDAR）、摄像头、超声波传感器、惯性测量单元（IMU）等协同工作，为自动驾驶系统提供全方位的环境感知信息，是实现车辆安全自主导航的关键。此外，发动机状态监测、轮胎压力监测、碰撞安全传感器等也扮演着重要角色。 医疗健康与生物医学工程：传感器在疾病诊断、健康监测、康复治疗等方面发挥着不可替代的作用。血糖传感器、心电传感器、血氧传感器、温度传感器、运动传感器等可穿戴设备，可以实时监测用户的生理健康数据。体内植入式传感器，如起搏器、药物释放控制系统中的传感器，能够实现对人体内部的精确调控。 航空航天与国防：在严苛的环境下，传感器对监测飞机、火箭、卫星的状态，导航定位，以及目标识别至关重要。惯性导航系统、姿态传感器、温度传感器、压力传感器等在确保飞行安全和任务成功方面发挥着关键作用。 环境保护与安全监测：气体传感器、水质传感器、土壤传感器、辐射传感器等，用于监测空气污染、水体污染、土壤质量、核辐射等环境参数，为环境保护和灾害预警提供数据支持。 本书将通过大量的案例分析，生动展现传感器技术是如何解决实际工程问题，驱动创新，并为社会带来积极影响的。我们将探讨不同行业对传感器提出的具体需求，以及传感器技术如何被定制和优化以满足这些需求。 结语 传感器技术是连接物理世界与数字世界的桥梁，是人工智能、物联网等未来技术的核心驱动力。本书的编写，旨在为广大读者，无论是学生、研究人员还是工程实践者，提供一个系统、深入的学习平台，帮助大家理解传感器技术的核心价值，把握技术发展脉搏，并在各自的领域中，善于利用传感器之力，共创智能美好的未来。