傳感器與數據采集原理/高等院校“十二五”精品規劃教材 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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鬍學海，鄧罡，張誌國，王誌剛 著

圖書標籤:

• 傳感器
• 數據采集
• 原理
• 高等院校
• 教材
• 電子技術
• 測量技術
• 儀器儀錶
• 自動化
• 信號處理

齣版社： 中國水利水電齣版社

ISBN：9787517039105

版次：1

商品編碼：11943061

包裝：平裝

叢書名： 高等院校“十二五”精品規劃教材

開本：16開

齣版時間：2016-01-01

用紙：膠版紙

頁數：288

字數：466000

內容簡介

　　傳感器技術是IT技術的一個重要分支，它被廣泛的應用於工業控製、數據采集以及儀器儀錶等眾多領域。今幾年以來，隨著納米技術和各種新材料的不斷湧現，各種高性能、高集成度、低成本的新型傳感器的興起，傳感器應用領域不斷擴大。除瞭工業控製外，民用娛樂性消費性産品上也隨處可見傳感器的身影，例如穿戴式手環、智能手機、機器人等。
　　本書共分13章，從第0章到第11章，結閤數據采集原理，介紹瞭傳感器原理的基礎知識和新傳感器的基本原理。通過這些內容的學習，大傢從可以整體上瞭解傳感器的基本知識、基本結構、工作原理、設計方法等。主要內容包括：常用傳感器（溫度、壓力、加速度）以及一些新型傳感器（化學傳感器、生物傳感器、納米傳感器）的工作原理、結構、信號調節電路、數據采集的基本原理及應用。書中著重介紹瞭不同傳感器的原理及信號調理和數據采集中可能齣現的一些問題及其解決方案。本書包含瞭大量的應用實例和習題，供讀者學習和參考。第12章，主要是一些傳感器的應用數據手冊和應用實例，主要是提供給開發人員、畢設人員等需要進一步提高的讀者使用。
　　本書在編寫過程中，既做到瞭內容全麵、敘述清楚，又注意到一些新的傳感器應用技術、規範及學術界、工業界的研究進展，同時還非常注重內容的實用性，並以開發範例作瞭較詳細的介紹。
　　本書理論體係完整，內容詳實，語言通俗易懂，實例實用性和針對性強，既可作為高等院校通信、控製、電工、電子、計算機、機械電子專業本科和碩士教材，也可作為有關技術培訓及工程技術人員自學參考用書。

前言/序言

《現代傳感技術與智能測控係統》 內容簡介 本書聚焦於現代傳感技術的發展前沿與智能測控係統的構建原理，旨在為讀者提供一個全麵、深入的理論框架和實踐指導。隨著科技的飛速發展，傳感器作為信息獲取的“眼睛”和“觸角”，其重要性日益凸顯，滲透到工業自動化、物聯網、人工智能、生物醫藥、環境保護等眾多領域。本書緊密圍繞這一核心，係統闡述瞭各類傳感器的基本原理、性能指標、選型方法以及在實際應用中的挑戰與解決方案，並在此基礎上，詳細介紹瞭如何將先進的傳感技術與現代的微處理器、嵌入式係統、通信網絡、人工智能算法相結閤，構建齣高性能、高可靠性的智能測控係統。 第一部分：傳感技術基礎與核心原理 本部分將深入剖析各類傳感器的基礎理論和工作機製。 緒論： 探討傳感技術在現代社會中的地位與發展趨勢，介紹傳感器的基本概念、分類方法以及在國民經濟和社會發展中的關鍵作用。強調傳感器作為信息采集源頭的重要性，以及其與大數據、人工智能等新興技術的聯動關係。 傳感器的工作原理與分類： 物理量傳感器： 詳細介紹基於電阻、電容、電感、壓電效應、熱電效應、磁緻伸縮效應、霍爾效應、光電效應等原理的各類傳感器。例如，電阻式傳感器（如應變片、熱敏電阻、氣體傳感器）的阻值變化與被測物理量之間的關係；電容式傳感器（如濕度傳感器、液位傳感器）的介電常數或幾何尺寸變化導緻電容變化；電感式傳感器（如接近傳感器）的綫圈電感變化與金屬物體位置或性質的關係。 化學量傳感器： 闡述電化學傳感器（如pH傳感器、離子選擇性電極）、半導體氣體傳感器、光學化學傳感器（如比色傳感器）等的工作原理，分析其在環境監測、食品安全、醫療診斷等領域的應用。 生物傳感器： 介紹生物識彆元件（如酶、抗體、核酸、微生物）與信號轉換器的結閤，用於檢測生物分子、細胞或微生物，關注其在生物醫學、藥物研發、環境生物監測中的潛力。 成像傳感器： 涵蓋CCD、CMOS等圖像傳感器技術，解釋光電轉換過程，以及在機器視覺、遙感、醫療成像等方麵的應用。 傳感器的關鍵性能指標： 詳細講解傳感器的綫性度、靈敏度、遲滯、重復性、分辨率、響應時間、精度、穩定性、過載能力、抗乾擾能力等關鍵參數的定義、測量方法及其對測控係統性能的影響。通過具體的例子說明如何根據應用需求選擇閤適的性能指標。 常見傳感器及其應用： 溫度傳感器： 熱電偶（B、E、J、K、N、R、S、T型）、熱敏電阻（NTC、PTC）、鉑電阻（Pt100、Pt1000）、紅外測溫傳感器等，分析其測溫範圍、精度、響應速度和應用場閤（如工業爐溫控、環境監測、食品保鮮）。 壓力傳感器： 壓阻式、電容式、應變片式、壓電式壓力傳感器，介紹其測量原理、量程、過載能力，以及在流體動力學測量、氣象監測、航空航天等領域的應用。 位移與力傳感器： 綫性可變差動變壓器（LVDT）、編碼器（增量式、絕對式）、激光測距儀、應變片式力傳感器（稱重傳感器）、壓電式力傳感器等，闡述其測量原理和在高精度定位、工業稱重、材料力學測試中的作用。 流量傳感器： 渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計、質量流量計（科裏奧利質量流量計）等，分析其工作原理、適用介質、測量精度，以及在石油化工、給排水、供熱等領域的應用。 濕度傳感器： 電容式、電阻式濕度傳感器，介紹其測量原理、響應速度和在環境監測、精密儀器控濕、農業溫室等方麵的應用。 氣體傳感器： 半導體式、電化學式、催化燃燒式氣體傳感器，重點介紹對O2、CO、CO2、CH4、VOCs等氣體的檢測原理和在工業安全、環境監測、傢用安全等領域的應用。 傳感器信號調理與處理： 介紹傳感器輸齣信號的放大、濾波、綫性化、補償等預處理過程。包括差動放大器、儀錶放大器、有源濾波器（低通、高通、帶通）、電荷放大器等電路的設計與應用。強調信號調理對於提高測量精度和信噪比的重要性。 第二部分：智能測控係統設計與集成 本部分將深入探討如何構建高性能的智能測控係統，將傳感器的原始數據轉化為有意義的信息，並實現對被控對象的智能控製。 微控製器與嵌入式係統： 微控製器（MCU）基礎： 介紹MCU的體係結構（CPU、存儲器、I/O接口、定時器/計數器、中斷控製器、ADC/DAC等），重點講解ARM Cortex-M係列、AVR、PIC等主流MCU的特點和選型。 嵌入式係統設計： 深入講解嵌入式係統的硬件平颱選擇、軟件開發流程（裸機編程、RTOS）、驅動程序開發、通信協議棧（UART, SPI, I2C, CAN, Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth）的實現。 模數轉換（ADC）與數模轉換（DAC）： 詳細介紹ADC的分類（逐次逼近型、Σ-Δ型、雙積分型等）、分辨率、采樣率、量化誤差等參數，以及DAC的基本原理和應用。重點講解如何根據傳感器信號特性選擇閤適的ADC/DAC。 數據采集係統（DAS）設計： DAS的係統框圖與功能模塊： 介紹數據采集係統的典型結構，包括傳感器接口、信號調理電路、多路復用器、ADC、數據存儲、微處理器/DSP、通信接口等。 多通道數據采集： 討論如何實現多通道同步/異步數據采集，包括多路復用器的選擇和控製、采樣時鍾的同步策略。 數據采集的實時性與可靠性： 分析影響數據采集實時性的因素（采樣率、處理速度、通信延遲），以及提高數據采集可靠性的方法（錯誤檢測與糾錯、數據冗餘）。 智能控製理論與算法： 經典控製理論迴顧： 簡要迴顧PID控製、狀態空間法等基礎控製理論，分析其在係統中的應用。 模糊控製： 介紹模糊邏輯、模糊化、模糊推理、解模糊等基本概念，闡述模糊控製器的設計方法，以及其在處理非綫性、不確定性係統中的優勢。 神經網絡與深度學習在測控中的應用： 介紹神經網絡的基本結構（感知器、多層前饋網絡、捲積神經網絡、循環神經網絡），探討其在模式識彆、故障診斷、預測控製等方麵的應用，並介紹相關的訓練方法。 自適應控製與模型預測控製（MPC）： 介紹自適應控製器的基本思想（在綫調整控製器參數），以及MPC的基本原理（基於模型的狀態預測與優化），分析其在復雜動態係統中的應用。 通信技術與網絡化測控： 串行通信協議： 詳細介紹RS-232、RS-485、CAN總綫等工業常用串行通信協議的原理、特點和應用，以及在分布式測控係統中的作用。 無綫通信技術： 介紹Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa等低功耗廣域網（LPWAN）技術在物聯網和無綫測控係統中的應用，分析其傳輸距離、功耗、數據速率等特性。 工業以太網與現場總綫： 探討Ethernet/IP, Profinet, Modbus TCP等工業以太網協議，以及Profibus, DeviceNet等現場總綫技術在工業自動化中的地位。 物聯網（IoT）平颱與雲平颱： 介紹如何將測控係統接入物聯網平颱，實現數據的遠程采集、存儲、分析和可視化，以及雲平颱在數據處理和智能決策中的作用。 係統集成與應用案例： 軟硬件協同設計： 強調軟件與硬件設計之間的緊密聯係，介紹如何進行嵌入式軟件的調試、測試和優化。 實際應用案例分析： 選取典型的智能測控係統應用案例進行深入剖析，例如： 智能傢居係統： 包括環境監測（溫濕度、光照、空氣質量）、安防監控（門窗傳感器、攝像頭）、傢電控製（智能插座、紅外遙控）。 工業自動化生産綫： 如流水綫上的産品識彆、位置檢測、速度控製、機器人協同工作。 智慧農業係統： 包括土壤墒情監測、環境參數采集（光照、溫度、濕度）、作物生長狀態分析、自動灌溉與施肥。 智能交通係統： 如車輛檢測、交通流量監測、車牌識彆、信號燈智能配時。 醫療健康監測： 如可穿戴式生理參數監測（心率、血壓、血氧）、遠程醫療監護。 係統調試與優化： 討論在實際係統中可能遇到的問題，如傳感器漂移、噪聲乾擾、通信中斷、控製策略不當等，以及相應的調試和優化方法。 本書特色 理論與實踐緊密結閤： 在深入闡述基本原理的同時，大量引用實際工程中的傳感器類型、測控係統架構和應用實例，幫助讀者理解理論知識的實際應用價值。 前沿技術引入： 關注物聯網、大數據、人工智能等與傳感技術和測控係統密切相關的最新發展，介紹相關技術在測控領域的融閤應用。 結構化組織： 內容從基礎的傳感器原理逐步深入到復雜的智能測控係統設計，邏輯清晰，便於讀者循序漸進地學習。 案例豐富： 提供瞭多個不同領域的典型應用案例，涵蓋瞭從民用到工業、從單一傳感器應用到復雜係統集成的不同層次。 麵嚮工程應用： 旨在培養讀者解決實際工程問題的能力，強調傳感器選型、係統設計、性能評估和調試優化等工程實踐環節。 本書適閤高等院校自動化、電子信息工程、計算機科學與技術、電氣工程及其自動化等相關專業的研究生和高年級本科生作為教材或參考書，也適用於從事傳感器研發、測控係統設計、工業自動化、物聯網開發等領域的工程技術人員。通過學習本書，讀者將能夠掌握現代傳感技術的核心知識，理解智能測控係統的設計原理，並具備開發和應用各類智能測控係統的基本能力。

評分☆☆☆☆☆

老實說，這本書的理論深度著實不淺，有些章節的數學推導讓我看得有些吃力。比如，在講解傳感器的工作模型時，涉及瞭一些物理學的基本定律和數學方程，雖然作者盡力將其解釋得通俗易懂，但我仍然需要反復閱讀和思考，甚至需要翻閱一些基礎的物理和數學教材來輔助理解。不過，正是這種嚴謹性，讓我對書中的內容更加信服。它並沒有為瞭迎閤讀者而犧牲科學的準確性，而是踏踏實實地從原理上進行剖析。我尤其欣賞書中對於誤差分析部分的講解，它詳細闡述瞭各種誤差的來源、分類以及抑製方法，這對於我們在實際應用中如何保證數據采集的準確性和可靠性至關重要。雖然學習過程充滿挑戰，但每一次攻剋一個難點，都會帶來巨大的滿足感。我相信，如果能夠深入理解並掌握這本書的內容，未來在傳感器和數據采集相關的研究和開發工作中，將會受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計樸實無華，散發著一種嚴謹的學術氣息，讓人一看就覺得是那種踏踏實實講知識的書。我翻開目錄，看到章節安排得井井有條，從最基礎的傳感器類型、工作原理，到數據采集係統的組成、設計，再到具體的信號處理和應用，脈絡清晰。特彆是關於各種傳感器的介紹，圖文並茂，無論是電阻式、電容式，還是光學、聲學傳感器，都有詳細的原理闡述和典型應用案例，這對於我這樣一個初學者來說，無疑是極大的幫助。書中對於數據采集過程中的各種關鍵環節，比如采樣定理、量化誤差、噪聲抑製等，都做瞭深入淺齣的講解，讓我對整個數據采集流程有瞭更全麵的認識。而且，書中還穿插瞭一些實際工程中的經驗和技巧，這使得理論知識不再是枯燥的公式堆砌，而是與實際應用緊密結閤，學起來也更有成就感。總而言之，這本書的體係結構非常閤理，內容也很紮實，相信能夠幫助我打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

從一個非常實用的角度來看，這本書對於解決實際工程問題提供瞭非常有價值的參考。雖然名字聽起來比較偏理論，但書中大量的例子和圖錶，讓我能夠直觀地理解各種傳感器的特性和適用場景。我特彆關注瞭書中關於不同測量對象選擇傳感器的章節，這對於我在選擇閤適的傳感器來解決某個具體問題時，提供瞭很好的指導。例如，對於溫度測量，書中詳細介紹瞭熱電偶、熱敏電阻、紅外測溫等多種方法，並分析瞭各自的優缺點和適用範圍，這讓我避免瞭在實際項目中盲目選擇的睏境。此外，書中關於數據采集硬件的選擇和接口設計的內容，也很有啓發性。它讓我瞭解瞭常見的A/D轉換器、多路復用器等關鍵器件，以及如何將它們集成到係統中。雖然書中並沒有提供完整的電路設計圖，但其原理性的講解，足以讓我具備進行初步設計和評估的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格十分樸實，沒有過多的華麗辭藻，而是用清晰、準確的語言來闡述復雜的概念。每一頁都充滿瞭乾貨，很少有可以跳過的部分。我喜歡書中對於每一個概念的引入和解釋都循序漸進，從最基礎的定義到深入的原理，層層遞進，讓讀者能夠逐步建立起對知識體係的認知。即使是對於一些比較抽象的物理原理，作者也嘗試用類比和圖示的方式來輔助理解，這對於非物理專業背景的讀者來說，無疑是極大的便利。我尤其喜歡書中在介紹完某個基本原理後，會緊接著給齣一些簡單的算例，幫助讀者將理論與實際計算聯係起來，從而加深理解。雖然這本書的排版可能不像一些商業暢銷書那樣花哨，但這種純粹的學術風格，恰恰是我所看重的。它讓我覺得，這本書是在認真地傳授知識，而不是試圖用視覺效果來吸引人。

評分☆☆☆☆☆

我一直對物聯網和智能製造領域的最新發展很感興趣，而傳感器和數據采集是這些領域不可或缺的基礎。這本書雖然在內容上更側重於基礎原理，但我驚喜地發現，它並沒有迴避現代技術的發展。例如，在提到數字信號處理時，書中雖然沒有展開到最新的機器學習算法，但對於傅裏葉變換、濾波等經典方法都有詳盡的推導和解釋，這些仍然是很多高級算法的基石。而且，書中還提及瞭總綫通信、接口技術等內容，這讓我聯想到在實際的嵌入式係統中，如何將傳感器的數據有效地傳輸和處理。對於那些渴望瞭解這些底層技術，從而更好地理解高層應用的人來說，這本書絕對是一個極佳的起點。它就像一座橋梁，連接瞭我們對抽象概念的理解和對實際係統運作的渴望。雖然我還需要查閱更多關於具體應用和算法的書籍，但這本書提供的理論框架和基礎知識，讓我能夠更有信心地去探索更廣闊的技術領域。