自動控製原理實驗技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:哈爾濱工程大學齣版社

作者:彭秀艷,孫宏放

出品人:

頁數:241

译者:

出版時間:2006-12

價格:21.00元

裝幀:

isbn號碼:9787810738521

叢書系列:

圖書標籤:

• 自動控製
• 控製原理
• 實驗技術
• 自動化
• 控製係統
• 電路分析
• MATLAB
• Simulink
• 傳感器
• 執行器

《現代傳感器技術與應用》 本書深入探討瞭現代傳感器技術的核心原理、關鍵技術以及廣泛的應用領域，旨在為讀者提供一個全麵而深入的理解。內容涵蓋瞭各類主流傳感器的設計、製造、性能錶徵和信號處理方法，並重點關注瞭其在工業自動化、環境監測、醫療健康、智能交通等前沿領域的實際部署與創新實踐。 第一部分：傳感器原理與分類 本部分首先建立讀者對傳感器的基本認知。我們將從傳感器最根本的定義齣發，闡述其作為信息獲取前端的核心作用。隨後，係統性地介紹傳感器的分類方法，包括但不限於： 按工作原理分類： 詳細講解電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱敏式、光電式、磁阻式、半導體式、生物傳感器等多種傳感機製。針對每種原理，深入剖析其物理學基礎、工作模型以及優缺點。例如，在電阻式傳感器章節，會深入講解應變片的工作原理，分析其靈敏度、綫性度和溫度漂移等關鍵參數；在光電式傳感器部分，則會介紹光敏電阻、光電二極管、光電晶體管等器件的光電轉換機製。 按測量參數分類： 涵蓋瞭對溫度、壓力、流量、位移、力、加速度、濕度、氣體濃度、光照強度、磁場等常見物理量和化學量的傳感技術。對於每一種測量參數，會列舉並詳細介紹相關的傳感器類型及其工作原理。例如，在溫度傳感器部分，將詳述熱電偶、熱敏電阻（NTC、PTC）、鉑電阻（RTD）、紅外測溫儀等的工作特性和適用範圍。 按應用領域分類： 宏觀層麵概括傳感器在不同行業中的典型應用，為後續深入研究奠定基礎。 第二部分：關鍵傳感器技術詳解 本部分將聚焦於當前發展迅速且具有代錶性的幾類傳感器技術，對其進行深入的技術剖析： MEMS（微機電係統）傳感器： 詳細介紹MEMS技術在傳感器製造中的優勢，如尺寸小、功耗低、集成度高。重點講解MEMS加速度計、陀螺儀、壓力傳感器、麥剋風等的結構設計、微加工工藝（如深矽刻蝕、薄膜沉積）以及工作原理。 光學傳感器： 深入研究不同類型光學傳感器的技術細節，包括CCD、CMOS圖像傳感器的工作原理、像素結構、讀齣方式；光縴傳感器的復用技術（時分、頻分、波分復用）及其在光縴光柵傳感陣列中的應用；激光雷達（LiDAR）的工作原理、掃描方式及數據處理。 化學與生物傳感器： 探討利用化學反應或生物分子識彆原理的傳感器。包括氣體傳感器（如金屬氧化物半導體氣體傳感器、電化學氣體傳感器）、pH傳感器、酶傳感器、抗原抗體傳感器等。重點關注傳感界麵的設計、識彆層材料的選擇以及信號的産生與放大。 新型傳感器材料與器件： 關注前沿材料在傳感器領域的應用，如納米材料（碳納米管、石墨烯）在氣體傳感、應變傳感中的潛力；柔性電子材料在可穿戴傳感器中的應用；壓電材料與熱釋電材料在能量收集與傳感耦閤中的研究進展。 第三部分：傳感器信號處理與接口技術 傳感器輸齣的原始信號往往需要經過一係列處理纔能被有效利用。本部分將係統介紹： 信號調理技術： 講解放大電路（儀錶放大器、運算放大器）、濾波電路（低通、高通、帶通濾波）、阻抗匹配等基本信號調理方法，以及針對不同傳感器類型所需的特定調理電路設計。 模數轉換（ADC）： 介紹ADC的基本原理、類型（如逐次逼近型、Σ-Δ型）、分辨率、采樣率等關鍵參數，以及如何根據傳感器特性選擇閤適的ADC。 數字信號處理（DSP）： 探討常用的數字濾波算法（如移動平均、卡爾曼濾波）、校準算法（如綫性校準、多項式校準）、數據融閤技術，以及如何利用DSP實現傳感器的性能優化和特徵提取。 傳感器接口與通信協議： 介紹常見的傳感器接口標準，如I2C、SPI、UART、USB等，以及工業通信協議（如Modbus、CAN總綫）在多傳感器係統中的應用。 第四部分：傳感器在各領域的應用實例 本部分通過豐富的案例研究，展示傳感器技術在不同行業的實際應用與價值： 工業自動化與過程控製： 講解傳感器在生産綫監測、機器人感知、質量檢測、設備狀態監測（如振動、溫度、壓力監測）中的應用。 環境監測與安全保障： 探討傳感器在空氣質量監測、水質分析、土壤墒情監測、火災探測、氣體泄漏報警等方麵的應用。 醫療健康與生命科學： 介紹可穿戴健康監測設備（心率、血氧、血糖監測）、醫學影像傳感器、體內植入式傳感器、體外診斷傳感器等。 智能交通與自動駕駛： 闡述雷達、激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器、GPS等在車輛感知、環境識彆、導航定位中的作用，以及車聯網中的傳感器數據應用。 消費電子與智能傢居： 分析智能手機中的加速度計、陀螺儀、光綫傳感器、指紋傳感器等，以及智能傢居設備（如智能門鎖、環境控製器）中傳感器的集成與聯動。 第五部分：傳感器技術發展趨勢與挑戰 最後，本書將展望傳感器技術未來的發展方嚮： 智能化與集成化： 討論傳感器與AI、邊緣計算的結閤，實現更高級的數據分析和決策能力。 微型化與柔性化： 預測微納傳感器和柔性傳感器的發展前景，以及其在可穿戴設備、生物醫學工程中的潛力。 低功耗與無綫化： 探討如何進一步降低傳感器功耗，實現真正的無綫部署，延長設備續航。 高精度與高可靠性： 分析提升傳感器精度、穩定性和長期可靠性的關鍵技術挑戰。 新興傳感技術： 簡要介紹量子傳感器、腦機接口傳感器等前沿探索領域。 本書結構清晰，內容嚴謹，語言通俗易懂，輔以大量的圖示和實例，旨在為從事傳感器研發、應用、係統集成及相關研究的讀者提供一本不可或缺的參考書。

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說實話，這本書的編排方式讓我感到非常驚喜，它完全顛覆瞭我對傳統實驗教材的刻闆印象。一般教材要麼就是堆砌理論，要麼就是機械地羅列步驟，但《自動控製原理實驗技術》明顯是下瞭大功夫在“教學設計”上的。它不僅僅是告訴你“該做什麼”，更重要的是解釋瞭“為什麼這麼做”。比如在講解狀態空間法實驗時，書中並沒有直接給齣算法，而是先用一個非常貼近實際的工程案例來引入問題，然後再逐步引導我們利用軟件工具實現狀態觀測器和反饋控製器。這種層層遞進的敘事結構，非常符閤工程思維的培養路徑。而且，書中對實驗結果的分析部分也相當到位，它不僅僅關注於“是否成功運行”，更注重於對誤差來源的剖析和對係統特性的深入挖掘。我特彆欣賞它在錯誤排查和常見問題處理方麵的章節，那些細節處理得非常到位，很多我在實際操作中遇到的“卡殼”點，都能在書裏找到對應的解決思路。這使得實驗過程中的挫敗感大大降低，取而代之的是解決問題的成就感。

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這本書給我最大的觸動，是它對“係統思維”的培養。在很多基礎實驗中，我們往往隻關注於完成特定的任務目標，而忽略瞭整個控製鏈條中各個組件之間的相互作用和影響。但這本《自動控製原理實驗技術》在每個實驗模塊的設計中，都巧妙地嵌入瞭“係統級”的考量。例如，在進行傳感器量化誤差分析的實驗時，它會引導我們反思這種誤差對最終控製器性能的影響，而不是僅僅停留在計算誤差值的層麵。這種引導性的提問和討論，迫使我們跳齣單個環節，去審視整個控製係統的健壯性和可靠性。它教會我的不是如何快速得到一個看似正確的輸齣，而是如何構建一個穩定、可預測、且易於維護的控製係統。這種注重底層邏輯和全局觀的訓練，對於未來從事復雜的工業自動化項目來說，是無價的寶貴財富。

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作為一名在自動化領域摸爬滾打瞭一段時間的工程師，我拿到這本書時，是抱著“看看現在的教材能提供哪些新的視角”的心態的。坦白說，市麵上關於自動控製實驗的書籍並不少見，但大多都停留在傳統的拉氏變換和根軌跡分析層麵。然而，這本書的亮點在於它緊跟瞭現代控製理論的發展，引入瞭大量基於計算機輔助設計（CAD）和實時仿真技術的內容。書中詳細介紹瞭如何使用主流的MATLAB/Simulink環境來搭建復雜的非綫性係統模型，這一點對於我們進行更高級的魯棒控製或最優控製實驗時，提供瞭極大的便利。它的實驗內容不再局限於簡單的二階係統，而是擴展到瞭實際的機電耦閤係統，比如機械臂或者伺服電機的控製。這種從理論到前沿技術的過渡，使得這本書的適用性大大增強，不再是單純的入門教材，更像是一本能夠指導我們進行深度實踐的參考手冊。即便是我這樣的老手，也從中汲取瞭不少關於實驗環境配置和高級建模技巧的知識。

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這本《自動控製原理實驗技術》的實驗指導書，對於我這個初次接觸自動控製領域的學習者來說，簡直是一場及時的甘霖。我記得我當時拿到書的時候，心裏是有些忐忑的，因為課本上的那些傳遞函數、閉環係統、傳遞函數矩陣什麼的，對我來說就像是天書一樣晦澀難懂。這本書的齣現，極大地緩解瞭我的焦慮。它並沒有直接把我拉進那些復雜的數學推導中，而是非常巧妙地將理論與實踐緊密結閤。每一個實驗項目都配有非常詳盡的步驟說明，從儀器的準備到數據的采集，再到最後的係統辨識和性能分析，每一步都寫得清清楚楚，連我這個新手都能照著做。特彆是關於PID控製器的設計與調試部分，書中提供的仿真模型和實際操作的對應性非常好，讓我對“調參”這個過去隻停留在口頭上的概念有瞭直觀的認識。通過實際動手，我終於明白，理論上的穩定性裕度，在實際操作中是如何體現在係統的響應速度和超調量上的。這種“做中學”的過程，遠比死記硬背公式來得有效。我個人感覺，這本書的價值不僅僅在於提供瞭一套實驗流程，更在於它為我們搭建瞭一個從理論到工程應用的堅實橋梁，讓我對這門學科的興趣也因此大大提升。

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這本書的排版和圖示質量，是讓我印象深刻的細節之一。在學習技術類書籍時，如果插圖模糊不清或者關鍵數據標注不清晰，會嚴重影響理解效率。《自動控製原理實驗技術》在這方麵做得非常齣色。無論是係統框圖、電路連接圖，還是示波器捕捉到的波形截圖，都清晰銳利，層次分明。尤其是那些描述硬件接綫的部分，幾乎可以用“手把手”的指導來形容，避免瞭因為接綫錯誤而浪費大量調試時間的問題。更值得稱贊的是，書中對關鍵公式的推導過程，雖然沒有長篇纍牘地展開，但每一步的邏輯跳躍點都做瞭清晰的注釋，確保瞭讀者不會因為中間環節的缺失而感到睏惑。這種對細節的極緻追求，體現瞭編者深厚的教學功底和對學習者體驗的重視。一本好的實驗書，硬件的直觀性和軟件的邏輯性同等重要，這本書完美地平衡瞭這兩者。

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