传感器与检测技术（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李增国，戚玉强，冷芳 等 编

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• 传感器
• 检测技术
• 电子技术
• 自动化
• 测量
• 仪器仪表
• 工业控制
• 信号处理
• 物联网
• 电子工程

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512417977

版次：3

商品编码：11795351

包装：平装

丛书名： 高职高专“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2015-08-01

用纸：胶版纸

页数：182

字数：307000

正文语种：中文

内容简介

　　《传感器与检测技术（第3版）》主要介绍了常用传感器的构成、工作原理、特性参数、选型及安装调试等方面的知识，对测量电路的基本概念、抗干扰技术及新型传感器的应用也做了介绍。
　　书中列举了各类传感器在工业、科研和日常生活中的应用实例，每章均附有习题，注重培养和提高学生的应用能力与分析能力。
　　《传感器与检测技术（第3版）》可作为高职高专机电设备类、自动化类、电子信息类及计算机应用类专业教学用书，也可供相关领域工程技术人员参考。
　　《传感器与检测技术（第3版）》配有教学课件和试卷供任课教师参考，请发送邮件至goodtextbook@126.com或致电010～82317037申请索取。

目录

第0章 绪论
0.1 传感器技术的由来、现状与发展
0.2 传感技术的基本概念
0.3 课程性质及主要任务

第1章 传感器简论
1.1 传感器的基本概念
1.2 传感器的组成与分类
1.2.1 传感器的组成
1.2.2 传感器的分类
1.3 传感器的基本特性
1.3.1 传感器的静态特性
1.3.2 传感器的动态特性
习题

第2章 传感器测量电路
2.1 传感器测量电路的作用
2.1.1 测量电路的基本概念及要求
2.1.2 测量电路的作用
2.1.3 测量电路的要求
2.2 传感器测量电路的类型及组成
2.2.1 模拟电路
2.2.2 开关型测量电路
2.2.3 数字式测量电路
2.3 噪声与抗干扰技术
2.3.1 噪声源
2.3.2 耦合通道
2.3.3 抗干扰技术
习题

第3章 电阻式传感器
3.1 电阻应变片式传感器
3.1.1 应变效应
3.1.2 应变片的结构类型与主要参数
3.1.3 应变片的粘贴
3.1.4 测量转换电路
3.1.5 温度误差及补偿
3.1.6 电阻应变片式传感器的集成与应用
3.2 气敏电阻传感器
3.2.1 基本概念
3.2.2 工作原理
3.2.3 结构特性
3.2.4 气敏传感器的应用
3.3 湿敏电阻传感器
3.3.1 基本概念
3.3.2 工作原理
3.3.3 结构特性
3.3.4 测量电路与应用
3.4 热电阻式传感器
3.4.1 基本概念
3.4.2 工作原理
3.4.3 热电阻的主要参数与特性
3.4.4 热电阻传感器的应用
3.5 热敏电阻
3.5.1 基本概念
3.5.2 工作原理
3.5.3 热敏电阻的主要特性与技术参数
3.5.4 热敏电阻的应用
习题

第4章 电容式传感器
4.1 电容式传感器的工作原理及结构形式
4.1.1 变面积型电容式传感器
4.1.2 变极距型电容式传感器
4.1.3 变介电常数型电容式传感器
4.2 电容式传感器测量转换电路
4.2.1 交流电桥电路
4.2.2 调频电路
4.2.3 脉冲宽度调制电路
4.3 电容式传感器的应用
4.3.1 压力测量
4.3.2 电容测厚仪
4.3.3 电容式料位传感器
4.3.4 电容式接近开关
习题

第5章 电感式传感器
5.1 自感式传感器
5.1.1 变间隙式电感传感器
5.1.2 变截面积式电感传感器
5.1.3 螺线管式电感传感器
5.1.4 差分式电感传感器
5.1.5 测量转换电路
5.2 差分变压器式传感器
5.2.1 工作原理
5.2.2 测量转换电路
5.3 电涡流式传感器
5.3.1 结构原理与特性
5.3.2 测量电路
5.4 电感式传感器的应用
5.4.1 位移测量
5.4.2 力和压力的测量
5.4.3 液位测量
5.4.4 涡流探伤
习题

第6章 压电式传感器
6.1 压电式传感器的工作原理
6.1.1 压电效应
6.1.2 压电材料
6.2 压电式传感器的测量转换电路
6.2.1 压电式传感器的等效电路
6.2.2 压电式传感器的测量电路
6.2.3 压电传感器的串联与并联
6.3 压电式传感器的结构与应用
6.3.1 压电式力传感器
6.3.2 压电式加速度传感器
习题

第7章 霍尔式传感器
7.1 霍尔元件的基本工作原理
7.1.1 霍尔效应
7.1.2 霍尔元件的基本结构和特性参数
7.1.3 基本误差及其补偿
7.1.4 霍尔元件的应用电路
7.2 霍尔集成电路
7.2.1 霍尔线性集成器件
7.2.2 霍尔开关集成器件
7.3 霍尔传感器的应用
7.3.1 霍尔式位移传感器
7.3.2 霍尔电流传感器
7.3.3 霍尔功率传感器
7.3.4 霍尔转速传感器
7.3.5 霍尔式无触点汽车电子点火装置
习题

第8章 热电偶传感器
8.1 热电效应及测温原理
8.1.1 接触电势
8.1.2 温差电势
8.1.3 总电势
8.2 热电偶的基本定律
8.2.1 均质导体定律
8.2.2 中间温度定律
8.2.3 中间导体定律
8.3 热电极的材料及热电偶的类型结构
8.3.1 热电极材料
8.3.2 热电偶类型
8.4 热电偶的冷端温度补偿
8.4.1 补偿导线法
8.4.2 0 ℃恒温器
8.4.3 冷端温度校正法
8.5 热电偶的实用测温电路
8.5.1 测量某点温度的基本电路
8.5.2 温差测量线路
8.5.3 热电偶串联测量线路
8.5.4 热电偶并联测量线路
8.5.5 热电偶炉温测量系统
习题

第9章 光电式传感器
9.1 光电效应
9.1.1 外光电效应
9.1.2 内光电效应
9.2 光电器件
9.2.1 光电管
9.2.2 光电倍增管及其基本特性
9.2.3 光敏电阻
9.2.4 光敏二极管
9.2.5 光敏三极管
9.2.6 光敏晶闸管
9.2.7 光电池
9.3 光电式传感器的应用
9.3.1 光电式浊度仪
9.3.2 光电式转速表
9.3.3 路灯光电控制器
9.3.4 火焰探测报警器
9.3.5 光电式带材跑偏检测装置
习题

第10章 数字式传感器
10.1 光栅式传感器
10.1.1 光栅的结构和类型
10.1.2 光栅的基本工作原理
10.2 光电编码器
10.2.1 增量式光电编码器
10.2.2 **式光电编码器
10.2.3 光电编码器的应用
10.3 磁栅式传感器
10.3.1 磁栅的组成及类型
10.3.2 磁栅传感器的工作原理
10.3.3 磁栅式传感器的应用
10.4 感应同步器
10.4.1 感应同步器的结构和类型
10.4.2 感应同步器的工作原理
10.4.3 感应同步器在数控机床闭环系统中的应用
习题

第11章 新型传感器
11.1 集成温度传感器及应用
11.1.1 集成温度传感器的测温原理
11.1.2 集成温度传感器的类型
11.2 磁敏传感器
11.2.1 磁敏电阻
11.2.2 磁敏二极管
11.2.3 磁敏三极管
11.2.4 磁敏式传感器的应用
11.3 光纤传感器
11.3.1 光纤的结构
11.3.2 光纤传感器的原理及分类
11.3.3 光纤传感器的特点
11.3.4 光纤传感器的应用举例
11.4 传感器在机器人中的应用
11.4.1 机器人传感器的分类
11.4.2 触觉传感器
习题

第12章 智能传感器和网络传感器
12.1 智能传感器
12.1.1 智能传感器的结构
12.1.2 智能传感器的功能
12.1.3 智能传感器的实现途径
12.1.4 智能传感器的应用和发展
12.1.5 智能传感器的设计
12.1.6 智能传感器的应用实例
12.2 网络传感器
12.2.1 基于IEEE1451标准的网络传感器
12.2.2 基于ZigBee技术的无线传感器网络
12.2.3 网络传感器的应用及发展
12.2.4 网络传感器的应用实例
习题

第13章 传感器实验
13.1 电阻式传感器
13.2 电容式传感器
13.3 电感式传感器
13.4 电涡流式传感器
13.5 压电式传感器
13.5.1 压电式传感器的动态响应
13.5.2 压电传感器的引线电容对电压放大器的影响
13.6 霍尔式传感器
13.7 热电偶传感器
13.8 光电式传感器
13.9 数字式传感器
附录 实验仪使用说明
参考文献

精彩书摘

　　《传感器与检测技术（第3版）》：
　　2.3.1噪声源
　　噪声按其产生的来源，一般可分为外部干扰噪声和内部干扰噪声两大类。
　　1.内部干扰噪声
　　内部干扰噪声指传感器测量装置元器件的性能或电气参数随机变动时对传感器及其测量电路形成的干扰。常见的内部干扰噪声有：由电阻中自由电子和不规则热运动所引起的电阻热噪声；由半导体内带电粒子的不规则和不连续运动所引起的半导体散弹噪声；由两种材料之间的不完全接触所引起的接触噪声等。
　　2.外部干扰噪声
　　外部干扰噪声包括：机械振动或冲击，使传感器中的元器件发生振动变形而引起的噪声；射线辐射干扰引起的噪声及测量装置以外的各种因素对传感器及其测量电路造成的噪声；由各种电气设备、高压电网、雷电和放电器等的火花放电、弧光放电、电晕放电、辉光放电所产生的放电噪声；由工频、高频和射频等大功率设备、电子开关、脉冲发生器等的感应干扰所产生的电磁噪声；由环境温度、湿度、光照及振动等生成的环境噪声等。
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《电子系统设计与实现》 简介 《电子系统设计与实现》是一部深入探讨现代电子系统从概念到实际成品全过程的著作。本书旨在为读者提供一套全面、系统且实用的知识框架，使他们能够理解并掌握电子系统的设计流程、关键技术以及实现方法。本书涵盖了从基础的电路分析，到复杂的系统集成，再到最终的优化与验证等各个环节，力求为读者构建一个扎实的理论基础和丰富的实践经验。 第一部分：电子系统基础与架构 本书的开篇将带领读者回顾和巩固电子系统设计所必需的基础知识。我们将从电学基本定律出发，深入解析电阻、电容、电感等基本元件的特性及其在电路中的作用。在此基础上，本书将详细阐述各种模拟电路和数字电路的基本构成原理，包括放大电路、滤波器、振荡器、逻辑门、触发器、计数器等。读者将学习如何利用这些基本单元搭建更为复杂的电路模块。 接着，本书将重点介绍现代电子系统的整体架构。我们将分析不同类型的电子系统，如嵌入式系统、通信系统、控制系统、信号处理系统等，并探讨它们各自的典型架构和设计思路。读者将了解系统级的设计方法，包括模块化设计、接口设计、总线结构以及层次化设计等概念。通过对不同系统架构的剖析，读者将能够理解各种电子系统是如何协同工作的，以及在设计过程中需要考虑的关键约束和权衡。 第二部分：关键设计方法与技术 在掌握了基础知识和系统架构后，本书将深入探讨电子系统设计中至关重要的各类方法与技术。 2.1 模拟电路设计 模拟电路是许多电子系统的基石，尤其在信号的采集、处理和输出方面扮演着不可或缺的角色。本书将详细介绍模拟电路设计的核心内容，包括： 运算放大器（Op-Amp）设计： 深入讲解运算放大器的基本原理、理想模型与实际模型、各种反馈配置（同相、反相、差分）及其应用。我们将探讨运算放大器在滤波器、信号发生器、信号调理电路中的应用，并分析实际运放器件的选型考量，如带宽、噪声、失真等。 滤波器设计： 详细介绍低通、高通、带通、带阻等基本滤波器类型，以及巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等不同逼近逼近方式。本书将引导读者掌握从技术指标到滤波器电路实现的设计流程，包括有源滤波器和无源滤波器的设计方法。 电源管理设计： 探讨各种电源转换技术，包括线性稳压器和开关稳压器。我们将分析它们的工作原理、效率、纹波抑制能力，并指导读者根据应用需求选择合适的电源解决方案，设计稳定可靠的电源模块。 信号调理与放大： 介绍如何对来自传感器的原始信号进行预处理，包括放大、滤波、阻抗匹配、隔离等。我们将讨论不同信号源的特性以及相应的调理电路设计，以确保后续处理的信号质量。 2.2 数字电路与微控制器设计 数字电路是实现逻辑功能和信息处理的核心。本书将系统性地介绍数字电路的设计方法： 组合逻辑与时序逻辑： 详细讲解逻辑门、编码器、译码器、多路选择器、加法器等组合逻辑电路的设计与分析。同时，也将深入阐述触发器、寄存器、计数器、状态机等时序逻辑电路的设计原理，以及如何利用它们实现复杂的数字功能。 硬件描述语言（HDL）： 重点介绍Verilog或VHDL等硬件描述语言，以及如何利用HDL进行数字电路的设计、仿真和综合。读者将学习编写HDL代码来描述硬件功能，并通过仿真验证设计的正确性。 微控制器（MCU）原理与应用： 详细介绍微控制器的内部结构，包括CPU核、存储器、外设接口（GPIO、UART、SPI、I2C、ADC、DAC等）。本书将指导读者如何选择合适的微控制器，并学习使用汇编语言或C语言进行嵌入式软件开发，实现对硬件的控制和数据处理。 2.3 混合信号集成设计 许多实际的电子系统需要处理模拟和数字信号的交互。本书将探讨混合信号集成设计，重点关注： 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： 详细介绍不同类型的ADC和DAC（如逐次逼近型、Σ-Δ型、SAR型等）的工作原理、转换精度、采样率等关键参数，以及如何选择合适的ADC/DAC以满足特定应用的需求。 接口与协议： 介绍各种常用的串行和并行通信接口，如UART、SPI、I2C、USB、Ethernet等，以及它们的通信协议。读者将学习如何在不同的硬件模块之间实现高效可靠的数据交换。 第三部分：系统集成与实现 将各个设计模块有机地整合在一起，是电子系统实现的关键步骤。本书将在这一部分提供详实的指导。 3.1 电路板（PCB）设计 PCB布局与布线： 详细介绍PCB设计流程，包括原理图输入、元器件封装、PCB布局、布线规则（如走线宽度、间距、过孔、电源/地平面设计）以及信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的考量。我们将探讨如何优化布局布线以减少噪声、提高信号质量并简化生产。 多层PCB设计： 介绍多层PCB的结构和设计方法，以及如何利用内层进行信号传输和电源/地分配，以提高布线密度和信号完整性。 EMC/EMI设计： 讲解电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）的基本原理，以及如何在PCB设计中采取措施来减小辐射和提高抗干扰能力，例如合理的接地、屏蔽、滤波等。 3.2 系统集成与模块化设计 模块化设计理念： 强调模块化设计在大型电子系统中的重要性，包括如何划分功能模块、定义模块接口、以及如何进行模块间的协同设计。 硬件接口与连接： 探讨不同模块之间的硬件接口设计，包括连接器选择、信号电平匹配、时序匹配等，确保模块间的顺畅通信。 系统总线与通信： 介绍各种系统总线架构，如ISA、PCI、USB、CAN等，以及它们在多处理器或多模块系统中的作用。 3.3 软件与固件开发 对于嵌入式系统而言，软件和固件的开发是实现系统功能不可或缺的一部分。 嵌入式软件开发流程： 介绍嵌入式软件的开发流程，包括需求分析、架构设计、代码编写、编译链接、调试部署等。 操作系统（OS）与实时操作系统（RTOS）： 探讨嵌入式操作系统和实时操作系统的概念、原理和应用，以及如何利用它们管理系统资源、调度任务，实现对时间严格要求的应用。 驱动程序开发： 介绍如何编写硬件驱动程序，使操作系统能够访问和控制底层硬件设备。 固件更新与升级： 探讨在产品生命周期中，如何进行固件的远程更新和升级，以修复bug、增加新功能或提升性能。 第四部分：测试、验证与优化 电子系统的成功实现离不开严格的测试和验证。本书将深入探讨这一关键阶段。 4.1 功能测试与验证 测试计划制定： 介绍如何根据系统需求和设计规范，制定详细的功能测试计划。 测试用例设计： 学习如何设计各种测试用例，覆盖正常情况、边界条件和异常情况。 测试工具与方法： 介绍各种常用的测试仪器和设备，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等，以及如何利用它们进行功能测试。 自动化测试： 探讨自动化测试在提高测试效率和准确性方面的作用，包括脚本编写和自动化测试框架的应用。 4.2 性能测试与优化 关键性能指标（KPI）测量： 介绍如何测量电子系统的关键性能指标，如速度、功耗、精度、响应时间等。 瓶颈分析与识别： 学习如何通过测试数据分析，识别系统中的性能瓶颈。 性能优化策略： 探讨针对不同瓶颈的优化策略，包括算法优化、硬件改进、软件调优等。 功耗管理与优化： 重点关注电子系统的功耗问题，介绍各种低功耗设计技术和功耗优化方法，以延长电池寿命或降低运行成本。 4.3 可靠性与环境测试 可靠性设计原则： 介绍提高电子系统可靠性的设计原则，包括冗余设计、容错设计、故障检测与恢复机制等。 环境测试： 探讨电子系统在各种环境条件下的性能表现，如温度、湿度、振动、电磁干扰等，以及如何进行相应的环境测试。 第五部分：前沿技术与未来发展 为了让读者站在技术前沿，《电子系统设计与实现》还将展望电子系统设计领域的前沿技术和未来发展趋势。 物联网（IoT）系统设计： 探讨物联网设备的硬件设计、通信协议、云平台对接等关键技术。 人工智能（AI）与机器学习（ML）在电子系统中的应用： 介绍如何将AI和ML算法部署到嵌入式设备中，实现智能化的数据处理和决策。 5G通信与嵌入式系统： 探讨5G技术对嵌入式系统带来的影响，以及在5G通信场景下的系统设计挑战。 低功耗设计与能源采集： 展望更高效的低功耗设计技术和能源采集技术，以应对日益增长的移动化和智能化需求。 《电子系统设计与实现》将通过大量的实际案例分析、图表说明和实践指导，帮助读者将理论知识转化为实际的工程能力。本书适用于电子工程、计算机科学、自动化等专业的学生、研究人员以及致力于电子系统设计的工程师，是他们深入理解并掌握现代电子系统设计与实现技术的宝贵参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当朴实，没有过多花哨的图饰，给人一种沉稳扎实的感觉。翻开第一页，目录的编排条理清晰，章节划分细致，预示着内容深度和广度。我尤其对其中关于“光电传感器原理及应用”的章节充满了期待。我对光学传感器一直很感兴趣，它们在工业自动化、医疗设备以及消费电子产品中扮演着至关重要的角色。我希望这本书能深入浅出地解释各种光电传感器的基本工作原理，比如光敏电阻、光电二极管、光电三极管等，并详细介绍它们在不同场景下的具体应用案例。例如，在智能家居中，光传感器如何感知环境光线自动调节灯光亮度；在安防系统中，红外传感器如何侦测入侵者；在工业生产线上，如何利用视觉传感器进行产品缺陷检测。我希望书中能提供丰富的图示和电路示意图，帮助我更好地理解抽象的物理原理和复杂的电路设计。同时，我也期待书中能够提及一些最新的光电传感器技术发展趋势，比如MEMS光传感器、量子点传感器等，让我能够对这个领域有一个更前瞻性的了解。总的来说，这本书的初步印象非常符合我对一本专业技术书籍的期望，简洁、直观，且内容扎实。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电子工程专业的学生，我对嵌入式系统和自动化控制有着浓厚的兴趣。这本书在“温度传感器”和“气体传感器”的部分，给了我很大的启发。我一直好奇，我们身边无处不在的智能设备，如空调、冰箱、智能烟雾报警器等，是如何感知环境变化的。这本书详细介绍了多种温度传感器的原理，包括热敏电阻（NTC/PTC）、热电偶、集成温度传感器（如LM35）等，并分析了它们在不同温度范围和精度要求下的适用性。对于气体传感器，它也进行了深入的探讨，包括半导体式、电化学式、催化燃烧式等，以及它们在检测有害气体（如CO、H2S）、易燃气体（如甲烷）以及环境污染物方面的应用。书中对传感器选择、校准和数据采集的建议，对于实际的嵌入式系统开发非常有指导意义。我特别关注了书中关于传感器融合的讨论，它提到了如何结合多个传感器的数据来提高系统的鲁棒性和准确性，这对于构建更复杂的智能系统至关重要。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在拿到这本书之前，我对“传感器”这个概念的理解还停留在比较基础的层面，比如温度计、压力计之类。但读了这本书之后，我才意识到传感器技术已经发展得如此丰富和精妙。书中关于“位移传感器”的部分，让我印象尤为深刻。我一直很好奇，在精密仪器、机器人手臂或者汽车悬挂系统中，是如何做到如此精确的位置测量和控制的。这本书详细介绍了包括电位计式、LVDT（线性可变差分变压器）、编码器、霍尔传感器以及激光测距等多种位移传感器的原理和特点。我特别喜欢它在讲解LVDT时，通过详细的电磁感应原理和结构图，将复杂的测量过程可视化。此外，关于编码器的分类，如增量式和绝对式，以及它们在不同应用中的优劣势分析，也让我茅塞顿开。通过书中列举的实际案例，我了解到位移传感器不仅用于简单的位置反馈，还能在动平衡、形变检测甚至流体测量中发挥关键作用。这本书的讲解方式非常适合初学者，它循序渐进，从基本原理到具体实现，再到应用场景，层层递进，让我能够建立起一个完整的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对物联网（IoT）技术充满热情的学生，一直想深入了解驱动物联网设备运行的“触角”——传感器。这本书在这方面的内容确实令我眼前一亮。关于“力与压力传感器”的章节，我花费了大量时间去研读。我之前对这些传感器知之甚少，但通过这本书，我逐渐理解了它们如何将物理的力、压力、应变等信号转化为可读的电信号。书中不仅介绍了压阻式、电容式、压电式等主流力与压力传感器的基本工作机理，还重点阐述了它们在不同工业和生活场景中的广泛应用。比如，在智能体重秤中，通过加载在传感器上的重量产生形变，进而改变电阻或电容值；在汽车安全气囊系统中，通过检测碰撞瞬间的压力变化来触发气囊；在环境监测中，用于测量大气压强或水体压力。我尤其欣赏书中关于应变片桥路和信号调理电路的讲解，这部分内容对于理解传感器的精度和稳定性至关重要。它不仅提供了理论知识，还暗示了实际的工程挑战，让我对传感器系统的设计有了更深的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直对工业自动化和智能制造领域非常感兴趣，而传感器技术是实现这一切的关键。这本书中关于“惯性传感器”和“声学传感器”的内容，可以说是我的“启蒙”。我之前对陀螺仪、加速度计这些词汇仅限于概念了解，但通过这本书，我真正理解了它们是如何工作的。书中详细阐述了MEMS（微机电系统）技术的应用，解释了加速度计如何通过测量微小质量块的位移来感应加速度，以及陀螺仪如何利用科里奥利力来测量角速度。书中关于姿态解算和传感器融合的章节，对于理解无人机、智能手机、自动驾驶汽车等设备如何实现精确的运动追踪和导航，提供了坚实的理论基础。此外，关于声学传感器（如麦克风、超声波传感器）的讲解，也让我意识到声音在工业检测（如故障诊断）、医疗成像（如超声波检查）以及环境监测中的重要作用。这本书以一种非常贴近实际应用的方式，将这些相对高深的传感器技术展现在我面前，让我看到了传感器技术在推动现代科技发展中的巨大潜力。