传感器技术与应用 魏学业 9787560985077 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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魏学业 著

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出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787560985077

商品编码：29700051778

包装：平装

出版时间：2013-07-01

基本信息

书名：传感器技术与应用

定价：35.00元

作者：魏学业

出版社：华中科技大学出版社

出版日期：2013-07-01

ISBN：9787560985077

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.422kg

编辑推荐

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在检测和自动控制领域，传感器是不可或缺的关键元件之一，学习和掌握各种类型传感器的特点特性，对于相关从业人员来说是非常重要的。本书的知识全面，内容详实，是一本不可多得的介绍传感器技术的好书。

内容提要

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传感器技术与应用是自动化、测控仪器等专业的专业课。随着我国物联网相关产业的蓬勃发展,传感器技术也在同时拓展着自身的应用领域。本书的编者们怀着培养应用型人才的愿望，编写了《传感器技术与应用》这本书。
本书在介绍传感器技术的同时，注重理论联系实际；在表达方式上力求做到语言通俗、简洁易懂，以提高学生的学习兴趣。
本书共19章。至17章介绍了传感器的基础知识，以及电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、热电式传感器、流量检测仪表、压电传感器、光电式传感器和集成式温度传感器等内容。这一部分围绕着基本原理、测量电路和应用实例三个方面进行介绍，使学生在掌握基本原理的基础上，学会将传感器得到的微弱信号通过测量电路转换成可测量的信号的方法。8章和9章介绍了温度和力学量参数的检测技术，使学生在掌握前面传感器的基础知识之后，能够扩展一下思路。
为了方便教学，本书还配有电子课件等教学资源包，任课教师和学生可以登录“我们爱读书网”(>.ibook4us.)免费注册下载，也可以发邮件至hustpeiit@163.索取。
本书可作为高等院校，特别是应用型本科院校的自动化、测控仪器、电子信息等专业的教材，也可供从事相关领域的工程技术人员参考。

目录

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章 传感器基础知识
1.1 概述
1.2 传感器的基本特性
1.3 传感器的基本测量电路
思考与练习题
第2章 电阻式传感器
2.1 电阻应变式传感器
2.2 压阻式传感器
2.3 热电阻式传感器
2.4 气敏电阻
2.5 湿敏电阻
思考与练习题
第3章 电容式传感器
3.1 电容式传感器
3.2 电容式传感器的等效电路及输出电路
3.3 影响电容式传感器精度的因素及提高精度的措施
3.4 电容式传感器的应用
思考与练习题
第4章 电感式传感器
4.1 自感式传感器
4.2 差动变压器式互感式传感器
4.3 电涡流式传感器
4.4 电感式传感器的应用
思考与练习题
第5章 热电式传感器
5.1 热电偶温度传感器
5.2 PN结型温度传感器
思考与练习题
第6章 压电传感器
6.1 压电效应
6.2 压电材料
6.3 压电传感器的等效电路和测量电路
6.4 压电传感器的应用
思考与练习题
第7章 光电式传感器
7.1 光电效应
7.2 光电器件
7.3 光电式传感器的应用
思考与练习题
第8章 超声波传感器
8.1 超声检测的物理基础
8.2 超声波传感器
8.3 超声波检测技术的应用
思考与练习题
第9章 流量检测仪表
9.1 流量检测基础知识
9.2 节流式流量计
9.3 转子流量计
9.4 涡街流量计
9.5 电磁流量计
9.6 容积式流量计
9.7 质量流量计
思考与练习题
0章 物位传感器
10.1 概述
10.2 浮力式液位传感器
10.3 静压式物位传感器
10.4 超声波物位传感器
思考与练习题
1章 磁敏传感器
11.1 磁敏电阻器
11.2 磁敏电阻器的应用
11.3 磁敏二极管和磁敏三极管
11.4 磁敏传感器
11.5 磁敏传感器的应用
思考与练习题
2章 红外传感器
12.1 红外辐射的基本知识
12.2 红外探测器
12.3 红外探测器的应用
思考与练习题
3章 成分测量传感器
13.1 湿度及其测量
13.2 气体成分测量
13.3 浓度的测量
13.4 湿敏传感器的应用
思考与练习题
4章 集成式温度传感器
14.1 AD590集成式温度传感器
14.2 DS18B20集成式温度传感器
思考与练习题
5章 光纤传感器
15.1 光纤的基本知识
15.2 光纤传感器的结构与分类
15.3 光纤传感器的应用
思考与练习题
6章 化学传感器
16.1 气体传感器
16.2 湿度传感器
思考与练习题
7章 智能传感器
17.1 概述
17.2 智能传感器的设计
17.3 传感器的智能化实例
17.4 智能式传感器
17.5 智能结构
思考与练习题
8章 温度检测仪表
18.1 概述
18.2 热电偶温度计
18.3 热电阻温度计
18.4 其他接触式温度检测仪表
18.5 非接触式温度检测仪表
思考与练习题
9章 力学量检测技术
19.1 压力的测量
19.2 力的测量
19.3 转矩的测量
19.4 称重系统
思考与练习题
附录A 标准化热电偶分度表
附录B 钨铼热电偶分度表
附录C 热电阻分度表
参考文献

作者介绍

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魏学业，北京交通大学教授，主要教授《检测技术》、《DSP技术及其应用》、《数据结构》、《高级信号检测技术》、《现代检测技术》等课程，曾先后于2002年、2007年和2008年在日本千叶大学、英国利兹大学做访问学者。在相关领域有着丰富的教学和实践经验

文摘

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序言

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传感器技术与应用：无形之眼，洞悉万象 引言： 在这个科技飞速发展的时代，我们赖以生存和感知世界的方式正在发生深刻的变革。而这一切变革的核心，便是那些默默无闻却又无处不在的“传感器”。它们如同我们身体的延伸，将物理世界的各种信息转化为机器能够理解和处理的数据，从而开启了智能化、自动化和高效化的大门。从精准的气象监测到精密的工业控制，从智能家居的便捷舒适到医疗健康的实时守护，传感器技术的身影无处不在，深刻地影响着我们的生活、工作乃至整个社会的运转。 本书《传感器技术与应用》并非简单地罗列各种传感器的参数和性能，而是致力于深入剖析传感器技术的核心原理、发展历程、关键技术以及在各个领域的创新应用。我们将带您走进一个由“无形之眼”构筑的奇妙世界，一同探索它们如何捕捉、感知、转化和传递信息，如何赋能千行百业，又将如何塑造我们更加智能化的未来。 第一部分：传感器之基石——原理与分类 任何复杂的系统都建立在坚实的基础之上。理解传感器，首先要触及它们的“先天基因”—— sensing（感知）原理。本部分将从最基础的物理学、化学学原理出发，系统性地介绍各种传感器的工作机制。 电学原理： 电阻、电容、电感、压电效应、热电效应、磁致伸缩效应等。我们将探讨电阻型传感器如何通过材料的形变、温度或化学成分变化引起电阻值变化来测量；电容型传感器如何利用介电常数或电极间距的变化来感应；压电传感器又如何将机械应力转化为电信号。 光学原理： 光电导效应、光伏效应、光敏电阻、光电二极管、光电三极管等。我们将深入理解光如何与物质相互作用，传感器如何捕捉光的变化，进而测量光强、颜色，甚至实现非接触式的检测。 热学原理： 热敏电阻、热电偶、红外辐射传感器等。我们将解析温度如何影响物质的导电性或产生电压，以及红外辐射如何在非接触状态下被捕捉和量化。 力学原理： 应变片、压力传感器、加速度计、陀螺仪等。我们将探索力、加速度、角速度等机械量如何通过传感器转化为电信号，以及这些力学量的测量精度和动态响应特性。 化学原理： 气体传感器、pH传感器、生物传感器等。我们将了解物质的化学特性如何被传感器捕捉，例如气体浓度、溶液的酸碱度，以及生物分子与传感器的特异性相互作用。 磁学原理： 霍尔效应传感器、磁阻传感器等。我们将解析磁场如何被感应，以及它们在位置检测、电流测量等方面的应用。 基于这些基本原理，传感器被赋予了不同的“天赋”和“专长”。我们将对各类传感器进行系统性的分类，包括： 按测量量程分类： 计量级传感器、工业级传感器、消费级传感器。 按工作原理分类： 电阻式、电容式、压电式、热电式、光电式、磁电式、化学式等。 按输出信号分类： 模拟传感器、数字传感器。 按集成度分类： 分立式传感器、集成传感器、智能传感器。 通过对这些原理和分类的深入学习，读者将建立起对传感器技术坚实的理论基础，为后续的应用探索打下坚实的基础。 第二部分：传感器技术的核心——关键技术与发展趋势 传感器技术并非一成不变，它始终在向前发展，不断突破极限，涌现出更加先进、更加智能化的技术。本部分将聚焦于那些推动传感器技术进步的核心要素。 微机电系统（MEMS）技术： MEMS技术是实现传感器小型化、集成化、低成本化的关键。我们将探讨微加工技术、微机械结构设计以及MEMS传感器在加速度计、陀螺仪、压力传感器等领域的广泛应用。MEMS技术的进步使得传感器可以被集成到更小的设备中，甚至实现大规模的并行生产。 纳米技术与新型材料： 纳米材料以其独特的物理化学性质，为传感器的性能提升带来了新的可能。我们将介绍纳米线、量子点、石墨烯等在传感器设计中的应用，以及它们如何提高传感器的灵敏度、选择性和响应速度。新型智能材料，如形状记忆合金、压电陶瓷等，也在为传感器的功能拓展提供支持。 信号处理与集成电路： 传感器输出的原始信号往往微弱且易受干扰，高效的信号处理技术是获取准确数据的关键。我们将探讨模拟信号调理、数字信号处理（DSP）、模数转换（ADC）、数模转换（DAC）等技术，以及如何将传感器与微控制器、ASIC等集成电路相结合，实现传感器的智能化。 无线传感网络（WSN）与物联网（IoT）： 传感器是物联网感知层的重要组成部分。我们将探讨如何将传感器与无线通信技术相结合，构建大规模的无线传感网络，实现数据的远程采集、传输和分析。WSN和IoT的发展为传感器的应用开辟了更为广阔的空间，使得海量数据的收集和实时分析成为可能。 人工智能（AI）与机器学习（ML）在传感器中的应用： AI和ML技术的融合，正在为传感器赋予“智慧”。我们将探讨如何利用机器学习算法对传感器数据进行模式识别、异常检测、故障诊断，甚至预测性维护。智能传感器能够自主学习和适应环境变化，实现更高级别的感知和决策。 传感器的可靠性、稳定性与标定： 传感器在实际应用中需要面对各种复杂的环境条件，其长期稳定性和可靠性至关重要。我们将讨论影响传感器稳定性的因素，以及标定技术在确保测量准确性中的作用。 第三部分：传感器驱动的变革——跨领域应用详解 传感器技术的价值最终体现在其广泛而深刻的应用。本部分将选取几个典型的领域，深入剖析传感器技术是如何驱动这些领域发生变革的。 工业自动化与智能制造： 过程控制： 温度、压力、流量、液位等传感器的精准测量，是实现工业生产过程稳定、高效运行的基础。例如，化工生产线上的温度传感器确保反应在最佳区间进行；石油天然气管道的压力传感器保障输送安全。 质量检测： 图像传感器、光谱传感器、力传感器等在产品质量检测中的应用，实现无损检测、外观缺陷识别、材料成分分析等，极大提升了产品合格率。 机器人与自动化装备： 加速度计、陀螺仪、编码器、力传感器等是机器人实现精确运动控制、环境感知和人机交互的关键。它们赋予了机器人“触觉”和“空间感”。 设备状态监测与预测性维护： 振动传感器、温度传感器、声学传感器等用于监测设备的运行状态，通过分析数据预测潜在故障，实现主动式维护，降低停机损失。 环境监测与智慧城市： 空气质量监测： 气体传感器（如PM2.5、CO、NOx、SO2传感器）是构建空气质量监测网络、评估城市空气污染水平、为公众健康提供预警的关键。 水质监测： pH传感器、电导率传感器、溶解氧传感器、污染物传感器等用于实时监测河流、湖泊、饮用水源的水质，保障生态安全和饮用水健康。 气象监测： 温度、湿度、气压、风速、风向传感器等是气象站的核心组成部分，为天气预报、灾害预警提供基础数据。 交通管理： 车辆检测传感器（如地感线圈、红外传感器、视频传感器）、GPS/北斗定位传感器等用于交通流量统计、信号灯控制、违章监测，构建智能交通系统。 智能安防： 运动传感器、门磁传感器、烟雾传感器、气体泄漏传感器等用于构建全方位的安防监控系统，提升城市安全水平。 智能家居与消费电子： 环境感知与舒适度调节： 温度、湿度、光照传感器控制空调、新风系统、窗帘的自动调节，为用户创造舒适的居住环境。 安全防护： 烟雾报警器、燃气泄漏传感器、门窗传感器等是智能家居安全体系的重要组成部分。 健康监测： 可穿戴设备中的心率传感器、血氧传感器、运动传感器、体温传感器等，实时监测用户的生理指标，为健康管理提供数据支持。 人机交互： 触摸传感器、接近传感器、语音识别传感器等使得人与设备的交互更加自然便捷。 医疗健康与生命科学： 体外诊断： 生物传感器、化学传感器在血糖仪、尿液分析仪、血液分析仪等医疗设备中发挥核心作用，实现快速、精准的疾病诊断。 体内监测： 微型传感器可植入人体，用于持续监测血压、血糖、心律等生理参数，为慢性病管理和术后恢复提供重要信息。 药物研发与分析： 高灵敏度的传感器在药物筛选、代谢产物分析等环节提供关键数据。 成像技术： CT、MRI等成像设备中都涉及大量的传感器技术，用于捕捉和重建物体的内部结构。 农业与食品安全： 精准农业： 土壤湿度传感器、光照传感器、温度传感器、pH传感器等用于监测农田的生长环境，实现科学灌溉、施肥，提高作物产量和质量。 食品质量与安全监测： 气体传感器、温度传感器、湿度传感器用于监测食品的储存条件，防止变质；光谱传感器可用于检测食品的成分和是否存在非法添加物。 交通运输与航空航天： 汽车电子： 氧传感器、爆震传感器、轮速传感器、胎压传感器、雷达/激光雷达传感器等是现代汽车实现高效、安全、智能驾驶的关键。 航空器与航天器： 各种高精度、高可靠性的传感器用于导航、姿态控制、环境监测、结构健康监测，是保障飞行和太空探索安全的重要前提。 结语： 传感器技术，如同人类感官的延伸，正在以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面。它们是连接物理世界与数字世界的桥梁，是实现智能化、自动化和信息化的基石。理解传感器的原理，掌握其关键技术，洞察其应用前景，不仅是科技工作者和工程技术人员的必备知识，更是每一位希望理解和拥抱未来科技的读者所应掌握的。 本书致力于为您提供一个全面、深入、易于理解的传感器技术知识体系。我们希望通过对传感器技术原理的透彻解析，对其前沿技术发展的梳理，以及对其跨领域应用的细致描绘，能够激发您的探索热情，为您在传感器技术的研究、开发和应用领域提供有力的支持。让我们一同用“无形之眼”，洞悉万象，共创更加智能、美好的未来。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，首先感受到的是一种严谨而扎实的学术氛围。我个人是偏向于动手实践的研究者，所以对教材的实用性要求比较高。这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅停留在理论层面，而是将大量的工程实践经验融入其中。书中对于不同类型传感器的选型、安装、调试以及常见故障排除的描述，简直就像是一位经验丰富的前辈在耳边指导。特别是关于信号处理和数据采集的部分，作者给出了很多业界通用的标准流程和注意事项，这对于我们这些即将步入实际项目的人来说，是无价之宝。我记得有一次在调试一个温湿度传感器阵列时遇到了噪声干扰问题，后来翻阅这本书，找到了对应章节关于抗干扰设计的具体建议，尝试后果然奏效。这种教科书与实践手册的完美结合，让这本书的价值倍增。它不是那种只适合放在书架上“供着”的理论经典，而是真正可以带进实验室、带到生产现场的工具书。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样跨专业学习者来说，最头疼的就是专业术语的理解和背景知识的补充。这本书在这方面提供了非常贴心的支持。在章节的开头或结尾，作者往往会设置“延伸阅读”或“背景知识”的栏目，比如介绍某个传感器的发展简史，或者提及支撑其工作的相关物理学定律。这种设计使得读者在学习新技术的同时，能够自然而然地回顾和巩固相关的基础知识，形成一个良性循环。我发现，通过这本书，我不仅学会了如何“使用”传感器，更重要的是，我理解了“为什么”它能工作。例如，它对霍尔效应的深入浅出地讲解，让我对磁场传感器的非接触测量能力有了更深层次的认知。这本书的知识密度非常高，但组织得井井有条，读起来虽然需要思考，但每读完一个小节，都会有一种“茅塞顿开”的成就感，让人忍不住想立刻去验证所学知识。

评分☆☆☆☆☆

说实话，市面上很多技术书籍的排版和印刷质量都不尽如人意，长时间阅读非常伤眼。但《传感器技术与应用》在装帧和细节处理上绝对是业界良心。纸张的质感非常好，光线反射柔和，即便是长时间在台灯下研读复杂的电路图和波形图，眼睛也不容易感到疲劳。字体和行距的设置也恰到好处，给人一种非常舒适的阅读体验。更值得称赞的是，书中的插图和图表清晰度极高，即便是最微小的元件符号或者最精密的数学推导，也能看得一清二楚，这对于理解一些空间结构和物理模型至关重要。我特别欣赏作者在某些关键公式旁边加入的“注解”小框，用通俗的语言解释了公式背后的物理意义，打破了公式的神秘感，让学习过程变得更加亲切和人性化。这种对读者体验的关注，体现了作者和出版方极高的专业素养。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人赞叹，它并非只局限于某一个窄小的技术分支，而是力求构建一个全面的知识体系。我注意到作者在介绍光电传感器时，不仅详述了光敏电阻、光电二管等基础元件，还花了相当大的篇幅来介绍更先进的机器视觉中的图像传感器原理，这显示了作者对技术发展趋势的敏锐洞察力。更难得的是，书中对于不同技术路线的优劣势进行了客观的比较分析，而不是一味地推崇某一种技术。例如，在讲解位移测量时，对电涡流式、激光式和超声波式传感器的精度、量程、环境适应性做了详尽的对比表格，这种结构化的信息呈现方式，极大地提高了我的信息吸收效率。读完之后，我对传感器领域的全貌有了一个更宏观的认识，也为我未来选择研究方向提供了坚实的理论基础和参考坐标。它让我的知识结构不再是零散的点，而是形成了一个相互关联的网络。

评分☆☆☆☆☆

这本《传感器技术与应用》的封面设计给我留下了深刻印象，那种科技感十足的蓝灰色调，配上清晰简洁的字体，一下子就抓住了我的眼球。我是一个刚刚接触传感器领域的学生，平时看书比较注重内容的前沿性和系统性。这本书的目录结构非常清晰，从基础的原理介绍，到各类传感器的详细解析，再到实际应用案例的分析，逻辑衔接得非常自然。尤其让我惊喜的是，它在介绍一些核心概念时，不仅仅是枯燥的公式堆砌，还穿插了大量生动的图示和生活中的例子，比如讲解压力传感器时，会结合气压计和汽车轮胎压力监测系统进行对比，让我这个初学者也能很快抓住要点。作者在叙述上行文流畅，语言表达非常到位，没有那种生硬的教科书腔调。我特别喜欢它在深入探讨某些复杂算法时，会先给出一个高层次的理解框架，然后再逐步深入细节，这种循序渐进的讲解方式，极大地降低了我的学习门槛。总的来说，这本书为我打开了一扇理解现代智能系统核心技术的大门，让我对这个领域充满了探索的欲望。