图解传感器技术及应用电路-第二版 9787512382459 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈圣林，王东霞 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512382459

商品编码：29595397352

包装：平装

出版时间：2016-04-01

图书基本信息
图书名称	图解传感器技术及应用电路-第二版	作者	陈圣林,王东霞
定价	45.00元	出版社	中国电力出版社
ISBN	9787512382459	出版日期	2016-04-01
字数		页码
版次	2	装帧	平装
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

《图解传感器技术及应用电路（第二版）》是《图解传感器技术及应用电路（第二版）》，全书在版的基础上将原有内容整合为9个项目，内容包括传感器概述、压力传感器、电感式传感器、测速传感器、光电式传感器、温度传感器、气体传感器、特殊类型传感器以及智能传感器。本书保持了版通俗易懂的形式，旨在帮助广大读者理解和认识各类常用传感器的结构、工作原理和应用，提升其综合应用能力。本书可作为普通高等院校电子信息、自动化、应用电子技术等专业的教学用书，也可作为工程技术人员的参考用书，还可作为传感器技术爱好者的自学用书。

作者简介

目录

编辑推荐

畅销7年大尺度修订再版；内容更加丰富；

文摘

序言

探索无形世界的眼睛：传感器技术与创新应用 在我们日常生活的方方面面，从智能手机的指纹识别到汽车的安全气囊，从医疗设备的精准诊断到工业生产的自动化控制，一股看不见的力量正默默地驱动着现代科技的进步。这股力量，便是传感器技术。它们如同人类的感官延伸，能够感知并转化物理世界的各种信息，赋予机器“看”、“听”、“触”、“闻”乃至“感知”环境的能力。本书旨在深入剖析传感器技术的原理、种类、关键参数以及在各个领域令人惊叹的应用，为读者勾勒出一幅波澜壮阔的科技画卷。 第一章：传感器——连接物理世界与数字世界的桥梁 传感器，简单来说，就是一种能够感受被测目标的物理量（如温度、压力、光线、位移、气体成分等），并将其转化为可测量或可输出信号的器件。这一转化过程是实现信息采集、处理和应用的基础。本章将从传感器的基本概念入手，阐述其核心功能——“感知”与“转换”。我们将详细探讨不同传感器的工作原理，例如： 热敏传感器： 基于材料热学性质随温度变化的原理，如热敏电阻（NTC/PTC）、热电偶、红外传感器等，它们是温度测量领域的基石。 压敏传感器： 利用材料在受力时其物理特性发生变化的现象，如压阻式传感器、压电传感器、电容式压力传感器等，广泛应用于压力、力、加速度的测量。 光敏传感器： 感应光信号，包括光电二极管、光电三极管、光敏电阻（LDR）、CCD/CMOS图像传感器等，是光学检测、图像采集的核心。 气敏传感器： 检测气体浓度和成分，如半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式传感器等，在环境监测、安全防护中发挥着至关重要的作用。 磁敏传感器： 感知磁场变化，包括霍尔效应传感器、磁阻传感器（AMR/GMR/TMR）等，广泛应用于位置检测、电流测量、无接触开关等。 位移传感器： 测量物体的位置或变化，如线性可变差动变压器（LVDT）、编码器、超声波传感器、激光测距传感器等，是自动化和精密测量不可或缺的组成部分。 此外，本章还将介绍传感器的关键技术参数，如灵敏度、分辨率、线性度、迟滞、响应时间、精度、稳定性等，这些参数直接决定了传感器的性能和适用范围。理解这些参数，是正确选择和应用传感器的前提。 第二章：传感器的工作原理深度解析 本章将对上一章介绍的各类传感器进行更深入的技术剖析。我们将走进这些微小器件的内部世界，探寻它们如何将物理量的变化转化为可识别的电信号。 电阻式传感器： 深入讲解电阻如何随温度（热敏电阻）、压力（压阻式）或形变（电阻应变片）而变化，以及欧姆定律和惠斯通电桥在其中的应用。 电容式传感器： 探讨电容如何因介电常数变化（如湿度传感器）、极板间距变化（如压力传感器）或物体引入而改变，以及RC充放电电路和电容测量技术。 电感式传感器： 分析线圈的电感量如何受到铁芯位置（LVDT）、金属物体的接近（电感式接近开关）等因素的影响，以及RLC电路在其中的作用。 压电效应传感器： 讲解晶体材料在受力时产生电荷，或在外加电场时发生形变的压电效应，及其在加速度计、超声波换能器等领域的应用。 热电效应传感器： 阐述两种不同金属连接处因温度差异产生电压的塞贝克效应（热电偶），以及珀尔帖效应在加热/制冷中的应用。 半导体传感器： 揭示半导体材料的导电特性如何受光（光电二极管/晶体管）、气体（气敏半导体）、温度（热敏半导体）等因素影响，以及PN结、MOSFET等器件在其中的作用。 光电效应传感器： 详细介绍光子激发电子产生电信号的光电导效应、光伏效应和光电发射效应，以及其在光电探测、光伏发电等领域的应用。 通过本章的学习，读者将对传感器的“内功”有深刻的理解，为后续的应用开发打下坚实的基础。 第三章：面向应用的传感器接口电路设计 传感器本身只是信息采集的第一步，如何将传感器输出的微弱、模拟信号有效地转换为微控制器（MCU）或计算机能够识别的数字信号，并进行必要的信号调理，是传感器应用成功的关键。本章将聚焦于传感器接口电路的设计，涵盖： 信号调理技术： 放大器（同相/反相/仪表放大器）用于增强微弱信号；滤波器（低通/高通/带通）用于去除噪声和干扰；基准电压和采样保持电路用于准确的ADC采样。 模拟-数字转换（ADC）： 介绍不同类型的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型、双斜率型）的工作原理、分辨率和采样率，以及如何选择合适的ADC。 数字信号处理（DSP）基础： 介绍滤波算法、数据平滑、校准算法等，使传感器数据更加准确和可靠。 常见传感器接口电路实例： 电阻式传感器接口： 如使用分压器、惠斯通电桥配合ADC。 电容式传感器接口： 如使用RC充放电时间测量、电荷放大器。 电感式传感器接口： 如使用振荡电路、同步解调。 数字传感器接口： 如I2C、SPI、UART等协议，直接输出数字信号的传感器（如DHT22温湿度传感器、BMP180气压传感器）。 噪声抑制与抗干扰设计： 探讨屏蔽、接地、滤波等多种降低噪声和提高系统稳定性的方法。 本章强调理论与实践的结合，通过丰富的电路图和设计指南，帮助读者掌握传感器接口电路的设计要领。 第四章：智能家居与环境监测中的传感器应用 智能家居系统离不开各种传感器的协同工作，它们构成了家居环境的“感官网络”。本章将重点探讨传感器在智能家居和环境监测领域的创新应用： 环境感知： 温度与湿度传感器： 实现智能空调、加湿器、除湿器的自动调节，保持舒适的室内环境。 空气质量传感器： 检测PM2.5、VOCs（挥发性有机化合物）、CO2、CO等，联动新风系统、空气净化器，保障呼吸健康。 光照传感器： 根据自然光强度自动调节室内照明亮度，实现节能和舒适。 声音传感器： 用于智能安防（如检测异常声响）、语音控制。 安全防护： 红外人体感应传感器： 实现人来灯亮、人走灯灭，以及安防报警。 门窗磁传感器： 检测门窗的开关状态，用于安防报警和自动化联动。 烟雾/燃气泄漏传感器： 及时发现火灾隐患和燃气泄漏，保障生命财产安全。 水浸传感器： 检测漏水，防止水管爆裂等造成的损失。 智能家电控制： 超声波传感器/距离传感器： 应用于扫地机器人导航避障、智能马桶盖感应。 图像传感器： 用于智能冰箱识别食材、智能安防摄像头。 能源管理： 电能计量传感器： 实时监测家庭用电量，实现能源优化。 水位传感器： 用于智能水箱、洗衣机的液位控制。 本章通过大量实例，展示了传感器如何赋能我们的生活，使其更加便捷、舒适和安全。 第五章：工业自动化与智能制造中的传感器应用 传感器是实现工业自动化和智能制造的核心驱动力，它们使得生产过程的监控、控制和优化成为可能。本章将深入探讨这一领域： 过程控制与监测： 压力、流量、液位传感器： 用于化工、制药、食品等行业的精确过程控制。 温度传感器： 在高温、低温、腐蚀性等极端环境下监测和控制工艺温度。 pH、电导率传感器： 用于水处理、化学分析等领域的实时监测。 运动控制与定位： 编码器： 精确测量电机转速和角度，实现伺服控制。 激光测距传感器/超声波传感器： 用于机器人导航、物料定位、尺寸测量。 接近开关/光电开关： 用于工件到位检测、计数、限位。 质量检测与缺陷识别： 视觉传感器/图像传感器： 实现产品外观缺陷检测、字符识别、尺寸测量。 力传感器/扭矩传感器： 用于装配精度控制、产品性能测试。 金属探测器： 用于检测产品中的金属杂质。 安全与健康： 气体检测传感器： 在危险场所监测有毒有害气体，保障作业人员安全。 震动传感器： 用于监测机械设备的运行状态，预测故障。 机器人与协作机器人： 力/力矩传感器： 实现机器人与环境、物体的柔顺交互，提高装配精度。 触觉传感器： 赋予机器人精细的操作能力。 接近传感器： 用于安全区域检测，防止碰撞。 本章将展示传感器如何成为工业4.0时代，实现智能工厂、柔性生产和高效运营的关键技术支撑。 第六章：汽车电子与自动驾驶中的传感器应用 汽车电子系统高度集成化，传感器在其中扮演着至关重要的角色，尤其是在自动驾驶技术飞速发展的今天。 车辆状态监测： 发动机与动力总成传感器： 如氧传感器、曲轴位置传感器、爆震传感器等，用于精确控制发动机运行。 车身与底盘传感器： 如车轮速度传感器（ABS/ESP）、转向角传感器、悬架传感器等，保障行车安全和舒适性。 燃油传感器： 精确测量油箱液位。 驾驶辅助系统（ADAS）： 雷达传感器： 用于自适应巡航控制（ACC）、前方碰撞预警（FCW）、自动紧急制动（AEB）。 摄像头传感器： 用于车道偏离预警（LDW）、交通标志识别（TSR）、泊车辅助。 超声波传感器： 用于泊车辅助、盲区监测。 LiDAR（激光雷达）： 自动驾驶的核心传感器之一，提供高精度三维环境感知。 座舱与舒适性： 温度传感器： 控制自动空调系统。 雨量传感器/光照传感器： 控制雨刮器和自动大灯。 接近传感器： 用于车门自动开启、后备箱感应。 新能源汽车中的传感器： 电池管理系统（BMS）中的温度、电压、电流传感器： 确保电池组的安全高效运行。 充电桩通信与安全传感器。 本章将揭示传感器如何不断提升汽车的安全性、舒适性、燃油经济性，并最终推动自动驾驶时代的到来。 第七章：医疗健康与生物传感器的前沿应用 传感器技术在医疗健康领域的应用，极大地提高了疾病诊断的准确性、治疗的有效性和人们的生活质量。 生命体征监测： 心率传感器/脉搏传感器： 通过光学或电生理信号测量心率。 血氧传感器（脉搏血氧仪）： 检测血液中的氧饱和度。 体温传感器： 精确测量体温。 血压传感器： 用于无创血压监测。 ECG（心电图）传感器： 监测心脏电活动。 疾病诊断与分析： 血糖传感器（连续血糖监测CGM）： 实时监测糖尿病患者的血糖水平。 生物传感器： 如DNA传感器、蛋白质传感器，用于疾病早期筛查和分子诊断。 气体传感器： 用于呼吸分析，辅助诊断肺部疾病。 医学成像传感器（如X射线探测器、MRI线圈）： 构成现代医学影像诊断的基础。 康复与辅助设备： 运动传感器： 用于康复训练效果评估、智能假肢控制。 触觉传感器： 应用于人机交互，提升假肢的操控感。 可穿戴健康设备： 智能手表/手环中的多种传感器： 集成心率、血氧、运动、睡眠监测等功能。 本章将展望生物传感器和微型化传感器在未来精准医疗、个性化健康管理中的巨大潜力。 第八章：传感器技术的发展趋势与未来展望 随着科技的不断进步，传感器技术正朝着更加智能化、微型化、集成化、低功耗和高精度方向发展。本章将探讨： MEMS（微机电系统）技术： 传感器的小型化、集成化和低成本制造的关键。 物联网（IoT）与传感器网络： 大量传感器互联互通，构建海量数据采集平台。 人工智能（AI）与传感器融合： 通过AI算法提升传感器数据的分析能力、预测能力和自主决策能力。 新型传感器材料与原理： 如柔性传感器、可穿戴传感器、纳米传感器、生物电子学传感器等。 高精度与高可靠性： 满足更严苛的应用需求。 能源采集与自供能传感器： 减少对外部电源的依赖。 标准化与互操作性： 促进传感器生态系统的健康发展。 本书希望通过对传感器技术原理、接口电路设计以及广泛应用的全面介绍，能够激发读者对这一领域的兴趣，并为从事相关研究、开发或应用工作的专业人士提供有价值的参考。传感器技术，作为连接物理世界与数字世界的关键纽带，正以前所未有的速度改变着我们的世界，未来，它将继续引领科技创新，创造更多无限可能。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！我一直对电子元器件领域抱有浓厚的兴趣，尤其是那种能与物理世界互动的“眼睛”和“耳朵”——传感器。这本书的封面设计就透露出一种专业又亲切的气息，彩色的图解实在太加分了。我翻开目录，看到从基础的原理讲解到具体电路的实现，覆盖面相当广。最让我惊喜的是，它并没有停留在理论的纸上谈兵，而是大量穿插了实际应用的案例，比如如何用光敏电阻搭建一个自动夜灯，或者如何用温度传感器控制一个小型恒温箱。对于一个初学者来说，这种手把手的指导简直是救星。而且，它的语言风格非常平实，不像一些技术书籍那样晦涩难懂，即便是复杂的半导体物理概念，也能被作者用生动的比喻解释得清清楚楚。我花了整整一个周末来研究其中关于模糊逻辑控制的部分，那种豁然开朗的感觉，真的非常棒。我感觉这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的老工程师在旁边耐心指导，让你在动手的过程中不断巩固理论知识。强烈推荐给所有想从“堆砌零件”升级到“设计系统”的电子爱好者们。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和视觉呈现绝对是加分项，毫不夸张地说，它是我书架上最“赏心悦目”的技术书籍之一。很多技术书籍为了塞进更多内容，往往牺牲了阅读体验，但这本书的作者显然非常注重读者的感受。大面积的留白、清晰的字体和高质量的插图，使得即便是连续阅读几个小时，眼睛也不会感到过度疲劳。那些复杂的IC芯片内部结构图，在书中的呈现方式，简直像艺术品一样——不仅准确，而且美观。我尤其欣赏它对“图解”二字的诠释，很多概念，比如霍尔效应的工作原理，通过几张精心设计的流程图和剖面图，比阅读大段文字要直观和高效得多。我将它推荐给了几位学习电子设计的大龄转行者，他们反馈说，这本书的图文并茂的叙述方式，极大地降低了他们对抽象概念的恐惧感。如果说传统的教科书是冰冷的知识堆砌，那么这本书就像是一本色彩丰富、逻辑清晰的“设计故事集”，让你沉浸其中，自然而然地吸收知识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期从事嵌入式系统开发的程序员，我常常觉得自己的知识结构中存在一块明显的短板——对底层硬件的理解不够深入。这本书恰好弥补了我的这一不足。我过去只是简单地将传感器视为一个“数据输入端口”，但阅读这本书后，我才真正理解了模拟信号到数字信号转换过程中可能出现的非线性误差、漂移问题以及如何通过软件算法去补偿这些硬件固有的缺陷。书中关于ADC选型和采样率设定的讨论，让我对实时数据采集的精度有了全新的认识。它不仅仅停留在“读出值”的层面，而是深入到了“如何保证读出的值是可信的”这一核心问题上。这种自上而下的系统性梳理，极大地提升了我进行上位机软件设计时的鲁棒性意识。我开始学会在代码中为传感器预留更多的校准和线性化处理模块，而不是盲目相信硬件输出的原始数据。这本书无疑帮助我完成了从“代码实现者”向“系统架构思考者”的转变。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书主要是被它所承诺的“应用电路”部分所吸引，我一直在寻找一本能够把传感器技术和实际的电源管理、接口通信协议（如I2C, SPI）串联起来的书籍。这本书在这方面表现得非常全面且实用。它没有将传感器模块孤立看待，而是将它们置于一个完整的微控制器系统中进行讲解。例如，在讲解压力传感器时，书中详细分析了如何设计一个低功耗的电源电路来保证传感器在间歇工作模式下的稳定性，并同时展示了如何配置STM32的硬件接口来高效地读取数据。这种将“前端采集”与“后端处理”无缝衔接的讲解方式，对于从事物联网（IoT）设备开发的人员来说，价值连城。它教会了我如何从整个系统的角度去权衡成本、功耗和性能。这本书中的每一个电路实例，都经过了反复的验证，可以直接作为项目启动的基础模板。对我而言，它不只是一本参考书，更像是一个经过精心组织的“项目开发工具箱”。

评分☆☆☆☆☆

我以一个在职工程师的角度来看待这本书，说实话，在这个快速迭代的技术领域，找到一本既能快速回顾基础，又能涵盖新技术的实用手册非常不易。这本《图解传感器技术及应用电路》的第二版在这方面做得尤为出色。它的深度适中，既避免了入门书籍的肤浅，又没有深入到学院派那样令人望而却步的数学推导。书中对于不同类型传感器的选型标准、抗干扰设计以及信号调理电路的讲解，非常贴合工业现场的实际需求。特别是关于噪声抑制和电磁兼容性（EMC）的章节，我发现其中提到的几种滤波器设计技巧，正是我们项目组前段时间在攻克的难题。书中的电路图绘制得清晰规范，元件参数的选择也给出了合理的参考范围，这对于快速搭建原型验证板非常有帮助。我特别喜欢它在介绍每个传感器时，都会附带一个“常见陷阱与对策”的小栏目，这无疑是无数次踩坑经验的总结，能帮我们这些忙于项目进度的工程师节省大量调试时间。这本书的价值不在于教你如何编程，而在于让你深刻理解“硬件”层面的限制与可能性。