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出版者:化学工业

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1997-3

价格:21.00元

装帧:

isbn号码:9787502518042

丛书系列:

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• 化工分析
• 分析仪表
• 工业自动化
• 过程控制
• 化学工程
• 仪器仪表
• 传感器
• 在线监测
• 自动化仪表
• 检测技术

《精微之境：工业传感器原理与应用》 本书旨在揭示现代工业生产中至关重要的“触角”——工业传感器的奥秘。它并非一本介绍分析仪表的工具书，而是深入剖析各类工业传感器的工作原理、关键技术、性能参数及其在不同工业领域的实际应用。 第一章：传感器基础理论 revisited 物理量的电量化： 传感器最核心的功能是将非电物理量（如温度、压力、流量、位移、液位、光强、声音等）转换为可被电子设备识别和处理的电信号。本章将回顾并深入探讨各种物理量与电信号之间的转换机制，包括电阻、电容、电感、电压、电流、频率等基本电学量的变化如何精确地映射物理量的变化。我们将从微观层面理解材料的敏感特性，如热敏电阻的阻温关系、压电效应的电荷产生、霍尔效应的磁场感应等。 信号的获取与预处理： 传感器输出的原始信号往往微弱、易受干扰，且可能存在非线性。本章将重点介绍信号调理电路的设计，包括放大（差分放大、仪表放大）、滤波（低通、高通、带通）、隔离（光电隔离、变压器隔离）等技术，确保信号的准确性和稳定性。我们将探讨不同类型的噪声及其抑制方法，为后续数据采集奠定基础。 关键性能参数解析： 精准理解传感器的性能参数是选择和应用的关键。本章将详细解读灵敏度、线性度、迟滞、重复性、响应时间、分辨率、精度、稳定性、抗干扰能力等核心指标的定义、测量方法及其对实际应用的影响。我们将通过实例说明，为何某些应用场景需要高灵敏度，而另一些则更侧重于高精度或快速响应。 第二章：温度传感技术 deep dive 电阻温度检测器 (RTD)： 深入分析铂、铜、镍等金属丝作为RTD的特性，探讨其材料选择、绕制工艺、封装形式对精度和稳定性的影响。我们将解析三线制和四线制连接方式在补偿引线电阻误差方面的优势，以及PT100、PT1000等型号的标准及其应用范围。 热电偶 (Thermocouple)： 详解塞贝克效应的物理原理，对比不同类型热电偶（J、K、T、E、N、R、S、B等）的材料组合、测量范围、精度等级和适用环境。我们将深入探讨冷端补偿的原理和实现方式，以及热电偶在高温、恶劣环境下的可靠性优势。 热敏电阻 (Thermistor)： 剖析NTC（负温度系数）和PTC（正温度系数）热敏电阻的工作原理，分析其对温度的极高灵敏度，以及在精细温控、补偿电路中的应用。 红外测温技术： 探讨黑体辐射理论，解析非接触式红外测温仪的工作原理，包括辐射率的调整、光谱响应、焦距和视场角对测量结果的影响。 第三章：压力与液位传感器的精细化 应变片式压力传感器： 详细阐述应变效应，分析不同类型的应变片（金属丝、金属箔、半导体）及其在测量中的优劣。我们将深入解析惠斯通电桥的工作原理，以及敷设应变片的位置、粘贴工艺对测量精度的关键作用。 电容式压力传感器： 讲解电容变化与压力之间的关系，分析其高灵敏度、零漂小、响应快的特点，以及在精密测量中的应用。 压阻式压力传感器： 深入探讨半导体材料的压阻效应，分析硅作为敏感元件的优势，以及微机电加工（MEMS）技术在制造高精度、小型化压力传感器方面的作用。 接触式与非接触式液位传感器： 浮子式/磁翻板式： 讲解其机械结构与液位关联原理。 超声波液位传感器： 剖析声波的发射、反射与接收过程，分析温度、湿度、介质成分对声速的影响以及补偿措施。 雷达液位传感器： 探讨电磁波的传播与反射，区分导波雷达和非接触雷达的特点与应用场景。 电容式液位传感器： 分析电容变化与液位高度的关系，探讨电极设计和绝缘材料对性能的影响。 第四章：流量测量技术的演进 差压式流量计（孔板、文丘里管、均速管）： 深入解析伯努利方程在流量测量中的应用，分析节流件的结构参数、流场分布及其对测量精度的影响。 电磁流量计： 详解法拉第电磁感应定律，分析其测量无阻流件、精度高、适用性广的优点，以及电极材料、线圈配置、导电率要求等关键因素。 涡街流量计： 阐述卡门涡街理论，分析旋涡频率与流速的线性关系，以及传感器类型（压电、压阻、电容）的选择。 超声波流量计（时差法、多普勒法）： 深入解析不同测量原理，分析其非接触、安装灵活的特点，以及流速分布、介质成分对测量结果的影响。 质量流量计（科氏力、热式）： 科氏力质量流量计： 详细解释惯性力原理，分析其直接测量质量流量的优势，以及管路设计、振动抑制对精度的要求。 热式质量流量计： 剖析热传导与流体质量流量的关系，分析加热元件和温度传感器的选择。 第五章：位移、力与化学成分的感知 位移传感器： 线性可变差动变压器 (LVDT)： 深入解析电磁耦合原理，分析其高精度、长寿命、抗干扰能力强的特点。 光电编码器（增量式、绝对式）： 讲解光栅、码盘的结构原理，分析其在角度和直线位移测量中的应用。 拉线式编码器： 结合 LVDT 或编码器，分析其实现远程位移测量的机制。 力传感器（称重传感器）： 重点分析各种类型的力传感器，包括基于应变片的传感器、压电传感器、电容式力传感器等，探讨其在称重、力反馈、扭矩测量等领域的应用。 气体传感器基础： 介绍半导体式、电化学式、催化燃烧式等主流气体传感器的基本原理，分析其对特定气体（如O2、CO、CO2、CH4、VOCs等）的敏感机制、响应速度、选择性和寿命。（注意：本章仅介绍传感器原理，不涉及具体分析仪表集成或应用） 第六章：工业应用中的传感器选型与集成 面向不同工业领域的传感器选择策略： 结合实际案例，分析在石油化工、电力、冶金、环保、制药、食品等行业中，针对特定工艺参数（如高温高压、腐蚀性介质、易燃易爆环境、洁净要求等）如何选择最合适的传感器类型。 传感器集成与网络化： 介绍传感器与PLC、DCS、SCADA系统的连接方式，探讨 HART、Modbus、Profibus 等通信协议在传感器数据传输中的作用。 传感器的校准与维护： 强调传感器在使用过程中的定期校准、性能验证和维护保养的重要性，以确保长期稳定可靠的运行。 本书以严谨的科学态度，深入浅出地解析各类工业传感器的核心技术与应用，旨在为工业界的设计者、工程师和技术人员提供坚实的理论基础和实用的参考。它将帮助读者深刻理解“测量”这一工业生命线的基石，为实现更精确、更高效、更安全的工业生产提供技术支撑。

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这本书的封面设计得非常吸引人，那种深邃的蓝色调，配上醒目的白色字体，立刻让人联想到精密和严谨的科学世界。我原本是抱着一种“姑且一看”的心态翻开它的，毕竟在这个领域，信息爆炸的时代，要找到一本真正能让人眼前一亮的著作实在不易。然而，书中的前几章内容，简直像是一场精心编排的视觉盛宴。它没有直接跳入晦涩难懂的公式和参数，而是用一种近乎散文诗的笔法，描绘了现代工业体系中那些无声的守护者——那些传感器和分析仪器的“内心世界”。特别是关于**流体力学在管道输送中的应用**那一部分，作者竟然能把复杂的伯努利原理，用生活中的例子讲得清晰透彻，仿佛我不是在阅读一本技术手册，而是在欣赏一部关于能量转换的微电影。读到此处，我几乎是迫不及待地想知道，接下来的篇章会如何解构那些日常维护中常常被忽视的“小毛病”，是如何用最基础的物理定律来指导我们的故障排除。这种层层递进，将宏大叙事与微观细节完美结合的叙事手法，让人对后续的深入探讨充满了无限的期待与敬畏。

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这本书的论述风格中，隐藏着一种对“不确定性”的坦诚态度，这一点让我深感欣慰，也觉得它比市面上很多标榜“万能解决方案”的书籍来得更为真实可信。在讲解**在线监测的准确度验证**时，作者没有回避实际操作中遇到的各种环境干扰——温度漂移、基线漂移、试剂污染等。他没有给出可以一劳永逸的解决方案，而是详细列举了不同干扰源的特征曲线，并提供了一套基于统计学原理的、具有高度可操作性的“容忍度评估矩阵”。这种基于概率而非绝对值的分析方法，极大地提升了我在进行年度校准计划制定时的信心。毕竟，化工生产的现场从来都不是真空无菌的实验室，任何声称能提供绝对真理的工具都是虚妄的。这本书教会我们的是，如何科学地管理和量化这种“不确定性”，如何在一个充满变量的环境中，依然能做出最可靠的工程决策。这种务实、严谨、不回避矛盾的写作态度，是真正技术大家风范的体现。

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说实话，我对于技术书籍的阅读习惯一向是比较挑剔的，很多作者热衷于堆砌术语，把读者当成行走的词典，但这本书完全不是那回事。它的行文逻辑极其流畅，更像是一位经验丰富的老工程师，坐在你对面，沏上一壶上好的龙井，慢条斯理地跟你分享他几十年的“血泪史”。尤其让我印象深刻的是关于**色谱分析**那一章。在其他教材里，这部分往往是枯燥的理论推导，什么固定相、流动相的迁移率，读起来如同嚼蜡。可在这里，作者仿佛亲自带我走进了实验室，空气中弥漫着试剂的微弱气味，他详细描述了如何通过微调柱温和载气流速，来区分结构极其相似的同分异构体，那种“妙手回春”的临床经验，是任何标准操作程序（SOP）都无法替代的。他没有给出僵硬的步骤，而是赋予了读者一种“直觉”——一种建立在深厚知识基础上的、对系统行为的预判能力。这种传道授业解惑的方式，远比死记硬背公式来得有效和持久，让我感觉自己手中的不仅仅是一本书，而是一份经过时间淬炼的“武功秘籍”。

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这本书的版式设计和印刷质量，绝对是行业内的标杆。在如今这个追求快速、低成本的时代，能够坚守这种对细节的执着，实属难得。内页的纸张选择了一种略带哑光的涂布纸，使得图片和图表的清晰度达到了一个惊人的水平。我尤其关注那些**复杂传感器的内部结构剖面图**，通常这类图示在低质量的印刷品中，线条会模糊，层级关系会混乱，导致理解困难。但在这里，每一根导线、每一个接点、甚至是封装材料的纹理，都清晰可辨，黑白分明。这不仅仅是美学上的追求，更是功能上的保障。对于需要对照实物进行学习和维护的技术人员来说，这种视觉上的准确性至关重要。我可以毫不夸张地说，仅仅通过研究这本书中的那些精细插图，我已经能够在大脑中构建出好几个主流品牌电化学传感器的三维模型。这种对视觉信息传递效率的极致优化，体现了作者和出版方对目标读者的深度尊重和理解，远超出了教科书应有的范畴。

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我注意到这本书在探讨**过程控制系统（PCS）集成**的部分，处理得非常巧妙，没有陷入传统工业自动化书籍那种对单一PLC编程语言的偏执介绍，而是采用了更为宏观的视角来审视整个信息流动的架构。作者将复杂的反馈回路比喻成一个高效运转的生态系统，强调了数据采集的实时性、分析结果的可靠性以及控制指令的滞后性这三者之间微妙的平衡关系。他深入分析了“数据噪音”是如何被错误地解读为“过程异常”，进而导致不必要的停车或调整的案例，这些都是我在实际工作中多次遇到的“幽灵故障”。通过对历史数据和实时数据的交叉验证方法论的介绍，这本书提供了一种系统的思维框架，教会我们如何从“修复”转向“预防”。这种从底层信号处理到顶层系统集成的连贯思考路径，极大地拓宽了我的技术视野，让我开始用更全面的系统工程思维去审视我们车间的每一个自动化环节，而不是仅仅关注手头那个特定的仪表读数。

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