传感器技术大全(上册)

传感器技术大全(上册) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:7-81124
作者:张洪润
出品人:
页数:642
译者:
出版时间:2007-10
价格:78.00元
装帧:
isbn号码:9787811242348
丛书系列:
图书标签:
  • 传感器
  • 自动化
  • 传感器技术
  • 传感器
  • 检测技术
  • 电子技术
  • 仪器仪表
  • 自动化
  • 工业控制
  • 测量技术
  • 物理学
  • 工程技术
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具体描述

本书是《实用工程技术丛书》之一,是根据现代电子技术、信息技术、计算机技术发展的最新趋势,以及广大科学研究人员、工程技术人员的迫切需要,参考国内外1000余种传感器及技术成果,从实用角度出发编写的具有实用性、启发性、资料性、信息性的综合工具书,也是我国第一部最全面、最系统的大型传感器技术工具书。

本书分上、中、下三册,共44章。其中涵盖了详尽示图达5000幅和附表近1000个。本书内容包括传感器的常用术语、材料、信号分析、精确评定、检验标定,以及光电、光纤、光栅、CCD、红外、颜色、激光、码盘、压电、压磁、压阻、电化学、生物、气敏、湿敏、热敏、核辐射、陀螺、超声、电容、电感、变压器、同步器、磁电、霍尔、磁敏、磁栅、涡流、谐振、电位器、电阻应变、半导体、符号、光阵列、荧光(磷光)新型特种传感器等多达数百种的实物外形、特性、工作原理、选用方法和使用技巧等。本书是三册中的中册。

本书适用于各个领域从事自动控制的选件人员,以及科研、生产、设计、开发、计算机应用、管理、维修等部门的有关工程技术人员,也可作为高等院校师生的教学参考书。

精密测量与控制的基石:现代工业的脉动——《工业自动化控制系统设计与实践》 图书简介 在飞速发展的现代工业图景中,效率、精度与可靠性是企业立于不败之地的核心要素。本书,《工业自动化控制系统设计与实践》,正是为深入剖析和掌握支撑这一切的“中枢神经系统”——现代工业自动化控制系统(IACS)而编写的权威指南。我们专注于从理论基石到工程实战的全面覆盖,旨在为系统集成工程师、自动化设计师、设备维护人员以及相关专业的高校师生提供一套详实、前沿且极具操作性的知识体系。 本书摒弃了对单一元器件(如特定的传感器或执行器)的罗列与细枝末节的探讨,转而聚焦于系统级的架构、通信协议、控制算法的实现与全生命周期的管理。我们将自动化控制系统视为一个复杂的、相互关联的有机整体,深入解析如何通过优化系统设计,实现从现场数据采集到云端决策支持的无缝衔接。 第一部分:自动化控制系统的理论基础与架构演进 本部分奠定了理解复杂系统的理论框架。我们首先回顾了反馈控制理论在现代工业中的应用深化,超越了基础的PID控制,重点阐述了先进控制策略的引入,例如模型预测控制(MPC)、自适应控制和鲁棒控制在处理非线性、强耦合过程中的优势与应用场景。 随后,我们将详细剖析当代工业控制系统的主要架构演变。这不仅仅是对传统DCS(集散控制系统)、PLC(可编程逻辑控制器)和SCADA(数据采集与监视控制系统)的简单介绍,而是侧重于融合架构(Hybrid Architectures)的构建哲学。我们探讨了如何有效地将分布式控制的可靠性与集中监控的灵活性结合起来,特别是在大型流程工业和复杂离散制造单元中的最佳实践。书中对软硬件解耦的设计理念进行了深入分析,强调在不依赖特定厂商硬件的前提下,构建可升级、易维护的控制平台。 第二部分:核心通信网络的构建与安全防护 现代自动化系统的核心在于信息的流动速度与准确性。本书将大量的篇幅投入到工业通信协议的深度解析与选型上。我们不再停留在对Modbus或Profibus的表面介绍,而是聚焦于当前工业4.0时代的主流协议: Ethernet/IP与PROFINET的实时性挑战与优化: 探讨时间敏感网络(TSN)技术如何作为下一代工业以太网的基础,解决传统以太网的抖动问题,确保运动控制的毫秒级同步。 OPC UA的互操作性: 详尽解析OPC UA在构建跨平台、安全数据模型方面的能力,以及它如何成为连接操作技术(OT)与信息技术(IT)世界的关键桥梁。 无线与混合网络的部署策略: 针对移动机器人和远程监测场景,分析ISA100.Wireless和WirelessHART等标准的性能边界与环境适应性。 更重要的是,本部分将工业控制系统安全(ICS Security)提升到与功能安全同等重要的地位。我们系统地介绍了基于NIST 800-82和IEC 62443标准的风险评估流程,并提供了具体的网络分段策略(如使用防火墙、DMZ架构)来防御日益复杂的网络威胁,确保生产连续性和数据完整性。 第三部分:人机界面(HMI)的工程化设计与数据可视化 一个优秀的控制系统必须具备直观、高效的交互界面。本书的第三部分专注于人机工程学在HMI设计中的应用,而非仅仅是软件功能的堆砌。 我们深入探讨了如何依据人类认知负荷理论,设计出符合“状态清晰、操作简洁、异常突出”原则的图形化界面。这包括: 信息密度管理: 如何在同一屏幕上有效展示关键绩效指标(KPI)与历史趋势,同时避免“信息过载”。 报警管理系统(AMS)的优化: 遵循EEMUA 191标准,设计出具有优先级排序、抑制冗余、并能引导操作员快速定位和解决问题的智能报警系统。 三维可视化与虚拟现实辅助: 探索利用先进的图形渲染技术,在虚拟环境中进行流程模拟、故障诊断和远程操作指导的可能性。 第四部分:系统集成、调试与全生命周期管理 控制系统的价值体现在其稳定运行的周期内。本部分是本书工程实践的核心,旨在培养读者从蓝图到投运的完整项目管理能力。 我们详细阐述了分层集成方法论:如何将现场设备层、控制层和管理层的数据流进行结构化集成。在系统调试阶段,我们提供了“自下而上”与“自顶向下”相结合的验证方法,特别是针对大型系统进行联锁逻辑的压力测试(Stress Testing)的步骤与工具。 此外,我们重视文档化与知识传承。书中提供了标准化的系统设计说明书(SDS)和调试报告模板,强调维护手册应具备可检索性,以大幅缩短系统停机后的恢复时间。最后,针对设备的预测性维护(PdM),本书介绍了如何利用采集到的过程变量(如电机振动、温度漂移)建立简单的寿命预测模型,实现从被动维修到主动维护的转变。 总结 《工业自动化控制系统设计与实践》是一本面向未来的工程参考书。它提供的知识体系超越了具体产品的界限,聚焦于构建健壮、安全、智能的控制生态。通过对系统架构、网络安全、人机交互以及全生命周期管理的系统性论述,本书将帮助读者真正掌握驱动现代制造业核心动力的技术精髓。

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读后感

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用户评价

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这本书在讲解传感器集成和系统设计方面的内容,为我打开了新的视角。《传感器技术大全(上册)》并没有孤立地看待每一个传感器,而是强调了如何将多个传感器有机地结合起来,构建更复杂、更强大的测量系统。书中详细介绍了传感器接口电路的设计,包括信号的采集、处理、传输等环节,以及如何选择合适的微控制器(MCU)和通信协议来构建一个完整的传感器节点。我特别喜欢书中关于传感器融合的案例分析,例如如何利用GPS、惯性传感器和地图信息来提高车辆的定位精度,或者如何通过集成摄像头、红外传感器和超声波传感器来构建一个更全面的环境感知系统。书中对传感器标定和校准的详细说明,也为我解决实际应用中遇到的问题提供了有力的支持。它不仅教会我如何单独使用传感器,更教会我如何构建一个协同工作的传感器网络,实现更高级别的智能化和自动化。

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《传感器技术大全(上册)》的语言风格非常朴实,却又充满了专业深度,这使得我在阅读过程中能够轻松地吸收大量知识,而不会感到枯燥乏味。作者避免了使用过于华丽的辞藻或故弄玄虚的表达,而是直截了当地阐述每一个概念和原理。例如,在讲解电容式传感器时,书中非常清晰地解释了电容的变化如何反映被测量的大小,并以触屏手机的电容屏为例,生动地说明了这一原理在日常生活中的广泛应用。即使对于一些涉及到量子力学原理的传感器,如霍尔效应传感器,作者也能将其解释得通俗易懂,重点在于强调其工作原理以及在磁场测量中的重要作用。我特别喜欢书中对不同传感器类型之间相互补充性的阐述。例如,在某些场景下,单独使用一种传感器可能无法获得足够的信息,而将几种不同原理的传感器进行数据融合,则可以获得更全面、更精确的测量结果。书中通过大量的图表和示意图,将这些复杂的概念可视化,大大降低了理解的难度。我通过学习这本书,不仅掌握了各种传感器的基本原理,更重要的是学会了如何将这些知识应用于实际问题解决中。它让我意识到,真正的技术书籍,应该是能够激发读者的好奇心,并引导他们不断探索的。

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这本书在讲解传感器数据处理和信号调理方面的内容,是我之前很少接触到的,但却极其重要。《传感器技术大全(上册)》并没有仅仅停留在传感器的物理原理层面,而是进一步深入到如何将传感器产生的原始信号转化为可用的信息。书中详细介绍了放大、滤波、采样、量化等信号处理的基本过程,以及各种常见的滤波器(如低通、高通、带通滤波器)的设计原理和应用。例如,在讲解噪声抑制时,书中不仅分析了不同噪声的来源,还提供了多种有效的降噪方法,并用实际案例展示了如何通过信号调理技术来提高传感器的信噪比。我尤其欣赏书中关于模数转换(ADC)和数模转换(DAC)的讲解,这对于理解数字信号处理至关重要。书中对不同ADC架构(如逐次逼近型、Σ-Δ型)的优缺点对比分析,让我能够根据具体的应用需求来选择合适的ADC。同时,书中还提到了如何通过软件算法来补偿传感器的非线性误差和动态响应,这对于提升测量精度具有非常重要的意义。这本书不仅教会了我传感器的“是什么”,更教会了我如何让传感器“做得更好”。它让我明白,传感器技术是一个完整的链条,从原理到应用,每一个环节都至关重要。

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我必须说,《传感器技术大全(上册)》在讲解位移和力传感器时,其深度和广度都超出了我的预期。书中对位移传感器的分类,从传统的电位器式、LVDT(线性可变差动变压器),到更现代的光学尺、磁栅尺,再到无接触式的超声波和激光测距传感器,都进行了详尽的描述。对于力传感器,书中则涵盖了应变片式、压电式、电容式等多种类型,并深入分析了它们在不同受力模式(拉伸、压缩、剪切)下的响应特性。令我印象深刻的是,书中在讲解应变片式力传感器时,不仅阐述了应变片的工作原理,还详细介绍了箔式应变片、半导体应变片等不同材料的特性,以及如何通过惠斯通电桥电路来放大和补偿信号。此外,书中对位移和力传感器的动态响应特性,如频率响应、阻尼等,也进行了充分的讨论,并提供了相应的测试方法和分析手段。这对于我理解传感器在动态测量场景下的表现,起到了至关重要的作用。

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《传感器技术大全(上册)》在生物传感器领域的介绍,是我阅读这本书最意外也最惊喜的部分。我原本以为这更多是关于物理和电子传感器的书籍,但没想到它对生物传感器也进行了如此细致的阐述。书中介绍了多种生物传感器的基本原理,包括酶基生物传感器、免疫生物传感器、核酸生物传感器等,并详细解释了生物识别元件(如酶、抗体、DNA片段)与待测生物分子之间的相互作用如何转化为可测量的信号。令我特别印象深刻的是,书中以血糖传感器为例,详细说明了葡萄糖氧化酶在电化学传感器中的作用,以及如何通过复杂的信号处理和校准来精确测量血液中的葡萄糖浓度。此外,书中还提及了生物传感器在环境监测、食品安全检测、药物研发等领域的应用,并展望了其在个性化医疗和精准诊断方面的发展潜力。这种跨学科的知识融合,让我看到了传感器技术在生命科学领域的光辉前景,也激发了我对生物技术与信息技术交叉领域的浓厚兴趣。

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读完《传感器技术大全(上册)》,我最大的感受就是作者在处理复杂概念时的游刃有余。传感器技术涉及的领域非常广泛,从基础的物理原理到具体的工程实现,每一个环节都可能隐藏着大量晦涩难懂的知识。然而,这本书的叙述方式却异常流畅,即使是初学者也能循序渐进地掌握核心要点。例如,在讲解温度传感器时,作者并没有直接给出各种热敏电阻的参数,而是先从热力学基本定律讲起,阐述了温度影响物质电学性质的内在机制。然后,再根据不同的材料特性,引出不同类型的温度传感器,如热电偶、热敏电阻、红外测温传感器等,并详细分析了它们的优点、缺点以及适用场景。这种“由宏观到微观,再由微观回到宏观”的逻辑结构,使得整个学习过程充满了条理性和连贯性。我尤其欣赏书中对于非线性问题处理的详尽解释,很多传感器的输出信号并非简单的线性关系,而这本书则通过数学模型和曲线拟合的方法,教会读者如何准确地校准和使用这些传感器。书中的案例分析也非常贴近实际应用,例如在汽车制造领域,如何利用压力传感器监测轮胎气压,以及在医疗领域,如何利用生物传感器监测血糖水平,都给出了非常具体的实现方案和技术细节。这些案例不仅让我对传感器的实际应用有了更直观的认识,也激发了我对传感器技术未来发展的无限遐想。可以说,这本书不仅是一本技术手册,更是一本能够启发思考的著作。

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这本书给我带来的最大惊喜,是它对传感器原理的深入剖析。我一直对“传感器”这个词充满好奇,但很多科普读物都止步于表面,仅仅罗列出各种传感器的应用场景,却很少深入讲解它们是如何工作的。而《传感器技术大全(上册)》则完全不同,它并没有回避那些看似复杂的物理和化学原理,而是用一种非常清晰、易于理解的方式,将它们一一呈现。比如,在讲解压阻式传感器的部分,作者不仅详细解释了应变片材料的性质,还通过图示和公式,生动地展示了压力如何转化为电信号的变化,这种“由内而外”的讲解方式,让我豁然开朗,终于明白了我平日里司空见惯的许多电子设备背后,隐藏着如此精妙的科学原理。更让我印象深刻的是,书中对不同材料在不同环境下的响应特性的对比分析,这对于我理解传感器的局限性以及如何选择合适的传感器起到了至关重要的作用。例如,在高温环境下,有些传感器的精度会大幅下降,而另一些则表现得相当稳定,书中对此进行了详细的论述,并给出了相应的解决方案。这种详实的数据和理论支持,让这本书不仅仅是一本“介绍性”的读物,更是一本“指导性”的工具书。我特别喜欢它在解释光学传感器时,将光的折射、衍射、反射等现象与实际应用相结合,比如激光测距、图像传感器等,都解释得非常到位,甚至还提到了光电效应在不同材料中的表现差异。总而言之,这本书对于那些想要真正理解传感器“为什么”和“怎么样”的读者来说,绝对是一本不可多得的宝藏。它让我对“万物互联”这个概念有了更深层次的认识,也让我对未来科技的发展充满了更多的期待。

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《传感器技术大全(上册)》给我最大的启发,在于它对传感器在物联网(IoT)和智能制造领域应用的深刻洞察。书中不仅涵盖了传统的传感器技术,更着重介绍了近年来新兴的传感器技术及其在这些前沿领域的应用前景。例如,在讲解MEMS(微机电系统)传感器时,书中详细阐述了其微型化、集成化、低功耗等优势,并重点介绍了MEMS加速度计、陀螺仪、压力传感器在智能手机、可穿戴设备、无人机等领域的广泛应用。对于物联网的应用,书中详细分析了无线传感器网络(WSN)的架构和关键技术,以及各种传感器如何在WSN中协同工作,实现对环境的实时监测和数据采集。此外,书中还探讨了如何将人工智能(AI)与传感器技术相结合,例如利用机器学习算法对传感器数据进行智能分析和预测,从而实现设备故障预警、能源优化等功能。这种对新兴技术和未来趋势的关注,让这本书不仅具有很高的学术价值,更具有很强的指导意义。它让我看到,传感器技术正在以前所未有的速度改变着我们的生活和社会。

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这本书对传感器在不同环境下的稳定性进行了非常细致的探讨,这正是我一直以来在学习和实践中遇到的一个难题。《传感器技术大全(上册)》并没有回避这些“不那么完美”的方面,而是坦率地分析了各种影响传感器性能的因素,如温度漂移、湿度影响、电磁干扰等,并针对这些问题提出了相应的解决方案。例如,在讲解振动传感器时,书中详细分析了在机械振动环境中,传感器自身的共振问题以及如何通过材料选择和结构设计来优化传感器的稳定性。对于湿度传感器,书中不仅解释了吸湿材料的原理,还提供了如何通过封装和保护层来提高其长期稳定性的方法。我印象特别深刻的是,书中在介绍惯性传感器时,对陀螺仪和加速度计在运动状态下的误差累积问题进行了深入的分析,并介绍了如卡尔曼滤波等数据融合算法,如何有效地提高导航系统的精度。这种对技术细节的深入挖掘,以及对实际应用中可能遇到的挑战的提前预警,让我觉得这本书的作者是一位真正有实践经验的专家。它不是一本“高高在上”的理论书籍,而是充满了“接地气”的实用建议。我通过学习这本书,对如何在复杂的工业环境或户外场景下选择和使用传感器有了更清晰的认识,也让我对未来的传感器技术在极端环境下的应用充满了信心。

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《传感器技术大全(上册)》在描述各种传感器的工作原理时,并没有回避那些物理和化学上的细节,反而将其以一种非常严谨且易于理解的方式呈现出来。比如,在介绍气体传感器时,书中不仅仅提及了气体的浓度变化会影响传感器的电阻或电压,更深入地阐述了各种气体分子与传感器敏感材料之间发生的电化学反应或物理吸附过程,以及这些过程如何被转化为电信号。这种对底层机制的深入剖析,让我对传感器的可靠性和局限性有了更清晰的认知。它让我明白,为何某些气体传感器在特定的湿度或温度环境下表现不如预期,以及如何通过优化材料或设计来改善其性能。书中对于不同类型气体传感器的比较,如金属氧化物半导体(MOS)气体传感器、电化学气体传感器、光学气体传感器等,更是细致入微,从响应时间、灵敏度、选择性到长期稳定性,都进行了全面的对比分析,并提供了相应的应用建议。这使得我在面对具体的气体检测任务时,能够做出更明智的选择。

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