具体描述
好的，这是一本名为《现代传感器原理与应用》的图书的详细简介： --- 现代传感器原理与应用 导论：信息时代的基石 在二十一世纪的科技浪潮中，我们正以前所未有的速度迈向一个万物互联、数据驱动的智能时代。在这个宏伟的图景中，传感器扮演着至关重要的角色。它们如同人类的感觉器官延伸至机器和环境之中，是连接物理世界与数字世界的桥梁。它们负责捕获、转换和传输关于温度、压力、光照、湿度、化学成分乃至生物信号等各种物理量和化学量的实时信息，是实现自动化、精确控制、环境监测、医疗诊断以及物联网（IoT）等前沿技术的核心基础。 《现代传感器原理与应用》旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践指导意义的知识体系，系统地阐述各类主流传感器的工作原理、关键特性、设计考量及其在当代工程领域的广泛应用。本书不仅适合高等院校电子工程、自动化、仪器仪表、材料科学等专业的本科生和研究生作为教材或参考书，也面向一线工程师、研发人员和技术爱好者，帮助他们快速掌握传感器技术的最新进展与应用技巧。 第一部分：传感器基础理论与信号调理 本书的开篇着眼于建立坚实的理论基础。我们首先深入探讨了传感器的基本概念、分类方法（如按工作原理、输出信号类型分类）以及关键性能指标的量化描述，包括灵敏度、精度、线性度、迟滞、漂移和响应时间等。理解这些指标是评估和选择合适传感器的前提。 随后，重点解析了信号调理电路的设计与实现。传感器输出的微弱、非标准信号（如毫伏级电压或微安级电流）必须经过放大、滤波、线性化和模数转换（ADC）等处理才能被微处理器或数据采集系统有效利用。本书详细剖析了仪表放大器、有源滤波器（如Sallen-Key结构）、开关电容电路以及高分辨率ADC（如Sigma-Delta架构）在噪声抑制和信号保真度维持中的作用。特别强调了噪声源的识别与抑制技术，确保数据采集的可靠性。 第二部分：主流传感器技术深度剖析 本书的核心内容聚焦于当前应用最为广泛和最具发展潜力的几大类传感器技术： 1. 机械量传感器 压力与力学测量： 详细介绍了基于应变计原理的电阻式压力传感器，包括薄膜、集成硅（MEMS）技术在压力变送器中的应用。对电容式、压电式传感器的工作机制进行了对比分析，并探讨了它们在轮胎压力监测系统（TPMS）和称重设备中的具体实现。 位移、速度与加速度测量： 对电涡流传感器、LVDT（线性可变差动变压器）进行了原理分析。重点阐述了MEMS加速度计和陀螺仪的微机械结构、电容耦合原理以及在惯性导航系统（INS）中的姿态解算方法。光电编码器在角度和线速度测量中的应用与误差分析也是本章节的重点。 2. 热学与光学传感器 温度测量： 对比了热电偶、电阻温度检测器（RTD，尤其是Pt100/Pt1000）、热敏电阻（NTC/PTC）的优缺点及适用温度范围。深入解析了基于半导体的集成式温度传感器，如IC温度传感器，及其在数字输出和校准方面的优势。 光电探测： 全面覆盖了光敏电阻、光电二极管、光电三极管以及CCD/CMOS图像传感器的基本原理。特别关注了红外辐射测量（热成像）技术，包括热释电红外传感器和微测辐射热计（Microbolometer）的工作流程，以及它们在非接触测温和安防监控中的应用。 3. 化学与生物传感器 随着对环境和健康监测需求的激增，本章节的地位日益重要。我们探讨了电化学传感器的基础，如电位法、安培法和库仑法传感器，并以氧气传感器、pH传感器和气体传感器（如NDIR红外气体分析仪）为例进行深入讲解。 生物传感器部分介绍了酶电极、免疫传感器和光学生物传感器的基本构筑模块——识别元件（酶、抗体、核酸）和换能器（电化学、压电或光学）的耦合机制，并展望了其在快速诊断试剂盒中的潜力。 第三部分：先进技术与系统集成 在理解了单一传感器技术后，本书转向更复杂的系统集成和新兴技术。 智能传感器系统： 智能传感器不仅仅是采集数据，它集成了信号处理、数据转换、微处理器和通信接口于一体。本章详细讨论了如何利用片上微控制器（MCU）实现本地数据融合、自校准和诊断功能，从而提高系统的鲁棒性和可靠性。 MEMS与纳米传感器： 深入探讨了微电子机械系统（MEMS）的制造工艺，如深反应离子刻蚀（DRIE），以及如何利用这些微纳加工技术制造出高集成度、低功耗的传感器件，如微镜、微泵和高灵敏度生物探针。 无线传感与网络（WSN）： 讨论了将传感器节点接入无线网络（如ZigBee, LoRa, NB-IoT）所面临的挑战，包括功耗优化、多跳路由协议以及时间同步技术，这是构建大规模工业物联网（IIoT）的关键环节。 总结与展望 《现代传感器原理与应用》力求在理论深度与工程实践之间找到完美的平衡点。本书通过大量精选的实例和图示，帮助读者理解从物理现象到精确数字信号转化的全过程。学完本书，读者不仅能“读懂”传感器的数据手册，更能“设计”出符合特定应用场景的高性能传感系统，为未来在先进制造、环境监测、智能医疗等领域实现创新打下坚实的基础。本书最终的目标是激发读者对信息捕获技术的热情，并推动他们将这些前沿技术转化为解决实际工程问题的有效方案。
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