传感技术与应用教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:325

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出版时间:2009-2

价格:35.00元

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isbn号码:9787302189503

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好的，这是一本关于微纳流控芯片设计与制造的专业技术书籍的详细简介： --- 微纳流控芯片设计与制造：从理论基础到前沿应用 （面向生物医学工程、材料科学、精密仪器等领域的研究人员、工程师及高年级本科生/研究生） ISBN：978-7-XXX-XXXX-X 定价：188.00 元 --- 内容概述 本书系统、深入地阐述了微纳流控芯片（Micro/Nano-fluidic Chips，简称 MFCs）的设计原理、关键制造工艺、集成化技术及其在生命科学、化学分析和生物医学领域的前沿应用。在当代科学研究日益追求高通量、微量化和集成化的背景下，微纳流控技术已成为生物分析、即时检测（POCT）、细胞操纵和器官芯片（Organ-on-a-Chip）研究的核心支撑。 本书旨在提供一个从基础理论到工程实践的完整知识体系，特别强调了多物理场耦合效应在微尺度下的特殊行为，以及如何利用先进的微纳加工技术实现复杂流道结构的精确构建和功能集成。全书内容覆盖了流体力学基础、材料选择、结构设计、加工制造、流体控制与检测集成等多个维度，力求使读者能够独立完成一个微纳流控系统的概念设计、原型制作与性能评估。 详细章节结构与核心内容 全书共分为八章，由浅入深，逻辑清晰： 第一章：微纳流控技术概论与发展趋势 (约 150 字) 本章首先界定了微纳流控技术的概念、物理特性和相较于宏观流体的显著差异（如雷诺数急剧降低、表面张力与扩散主导）。随后，系统回顾了微纳流控技术的发展历程，重点分析了其在单细胞分析、药物筛选、微反应器等领域的战略地位，并展望了与人工智能、3D 打印技术融合的未来发展方向。 第二章：微尺度流体力学与传质传热基础 (约 220 字) 本章是理解微纳流控行为的理论基石。核心内容包括： 1. 微尺度流体动力学模型： 详细推导和分析了适用于微纳尺度的 Navier-Stokes 方程的简化形式，深入讨论了低雷诺数（Stokes 流）下的流场特性。 2. 表面效应与界面现象： 重点讲解了毛细作用力、润湿性（接触角）、表面张力梯度驱动（Marangoni 效应）在微通道中的主导作用及其对流体输运的影响。 3. 传质与传热： 阐述了扩散、电泳、电渗流在微通道内的耦合机制，并提供了精确预测微尺度反应速率和温度梯度的计算方法。 第三章：微纳流控芯片材料的选择与表征 (约 180 字) 材料是实现芯片功能的前提。本章对比了常用的芯片基底材料的优缺点： 1. 聚合物材料： 重点分析了 PDMS（聚二甲基硅氧烷）的优势（透明性、柔韧性、易加工性）及其缺陷（气体渗透性、溶剂溶胀、表面吸附），并介绍了 SU-8、PMMA 等工程塑料的应用场景。 2. 无机材料： 讨论了硅（Si）和玻璃（Glass）的超高精度加工潜力，及其在电化学检测集成上的优势。 3. 新型功能材料： 介绍了可降解材料、光敏聚合物在生物相容性及快速原型制作中的应用。同时，涵盖了材料表面化学修饰技术，以调控流体动力学行为和生物分子固定化效率。 第四章：微纳流控芯片的关键制造工艺 (约 350 字) 本章是本书的工程实践核心，详细介绍了从“设计图纸”到“实体芯片”的完整流程： 1. 光刻技术 (Photolithography)： 深入讲解了掩模版制作、光刻胶涂布、曝光、显影等全流程，特别关注了高深宽比结构的实现。 2. 软光刻技术 (Soft Lithography)： 重点阐述了 PDMS 预聚物的配制、脱气、浇铸、硫化成型以及与基底的键合技术（如等离子体键合、热键合），这是微流控研究中最为常用的方法。 3. 精密机械加工与成型： 介绍了深层反应离子刻蚀（DRIE）在硅基芯片制造中的应用，以及热压印（Hot Embossing）和注塑成型（Injection Molding）在大规模制备中的工艺参数控制。 4. 微纳结构制备： 探讨了聚焦离子束（FIB）、电子束光刻（EBL）在亚微米乃至纳米尺度结构构建中的应用。 5. 多层与三维集成： 讲解了如何通过堆叠和侧向集成技术，构建复杂的三维流体网络，以模拟真实生物环境。 第五章：微流控芯片的设计与仿真工具 (约 250 字) 本章指导读者如何利用计算工具优化设计： 1. 流场建模： 使用有限元方法（FEM）和有限体积法（FVM）对流场、浓度场和温度场进行稳态及瞬态仿真。重点介绍如何准确输入微尺度边界条件和材料参数。 2. 关键设计参数： 讨论了通道尺寸、长宽比、弯曲半径、混合区设计（如赫斯曼混合器、人字形混合器）对芯片性能的影响。 3. 软件应用实践： 以 COMSOL Multiphysics 或 ANSYS Fluent 为例，提供具体案例，展示如何进行参数扫描和设计优化，降低实验试错成本。 第六章：流体精确控制与集成化接口技术 (约 200 字) 高效的流体控制是微纳流控系统的关键： 1. 主动控制技术： 详细介绍压力泵（如注射泵、蠕动泵）、微阀门（机械式、电磁式、热驱动式）的工作原理与选型。 2. 被动控制技术： 深入分析了毛细作用力、重力驱动以及差压驱动在无源流体输运中的应用。 3. 集成化接口： 讲解了如何设计可靠的流体输入/输出接口（Tubing Connection），以及如何将微流控芯片与外部检测系统进行有效的电学或光学耦合。 第七章：微纳流控芯片的前沿应用实例 (约 200 字) 本章通过具体案例展示芯片的技术潜力： 1. 单细胞分析： 介绍基于微滴或捕获阵列的细胞分选、活性检测与基因表达分析技术。 2. 即时诊断（POCT）： 重点阐述了如何利用芯片实现快速、便携的生物标志物检测，包括免疫层析与分子诊断的微流控化。 3. 器官芯片与类器官模型： 探讨了微流控技术如何提供精确的生理流速、剪切应力、营养供给和代谢物清除，以构建更贴近体内环境的体外模型。 第八章：芯片的测试、表征与质量控制 (约 100 字) 本章关注系统投入实际应用前的验证工作： 1. 性能评估指标： 如何量化芯片的流速稳定性、混合效率、检测灵敏度与特异性。 2. 流场可视化技术： 介绍利用示踪粒子、激光诱导荧光（LIF）等方法对微尺度流场进行原位观测的技术。 3. 可靠性与标准化： 讨论芯片的批次一致性、长期稳定性和生物相容性测试规范。 本书特色 理论与工程并重： 不仅深入讲解了物理学机制，更将大量的篇幅用于介绍可操作的工程实现路径，适合工程技术人员。 前沿案例驱动： 选取了近年来生物医学领域中热点应用（如类器官、微液滴数字 PCR），确保内容的实用性和先进性。 图示丰富： 包含大量原理示意图、工艺流程图及仿真结果图，辅助读者理解抽象的微纳尺度现象。 --- 本书旨在成为微纳流控领域从概念到产品的桥梁，是推动下一代生物分析和精准医疗仪器开发不可或缺的参考手册。

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阅读过程中，我深刻体会到作者在结构编排上的严谨逻辑。它似乎遵循了从宏观到微观，再到系统集成的学习路径。前几章奠定了物理学和电子学基础，随后迅速过渡到对各类传感器的分类介绍，从基本的温度、压力到更复杂的生物传感器，脉络清晰，过渡自然。我特别欣赏的是，每介绍完一类传感器，作者都会穿插一些“设计考量”的小节。这些小节讨论的都是实际工程中常常被忽略的细节，比如传感器的漂移问题、线性度的标定方法、以及不同温度环境下补偿电路的设计。这些内容远超出了普通教材的范畴，更像是一本资深工程师的经验总结集。虽然部分电路图的绘制风格略显传统，有些细节需要借助放大镜才能看清，但其包含的原理和参数选择的依据却是非常宝贵的。这本书更像是一位经验丰富的老教授在给你“手把手”地传授经验，而不是简单地罗列知识点。

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这本书的封面设计得相当朴实，那种硬朗的工业风让人一眼就能感受到它的专业气息。我翻开目录，首先注意到的是它对基础理论的梳理，非常扎实，不像有些教程上来就堆砌复杂的公式和晦涩的术语。作者似乎很懂得初学者的困境，用非常平实的语言解释了传感器的工作原理，比如压电效应、电阻应变这些核心概念，讲得深入浅出。我特别喜欢它在讲解光学传感器时，加入了大量实际的工程案例图，让我能立刻明白理论是如何转化为实际应用的。比如在讲解光纤传感器用于结构健康监测时，图示清晰地展示了光纤的弯曲如何影响传输损耗，这个过程描述得非常细致到位，避免了许多教科书那种干巴巴的纯文字叙述。尽管我对信号处理的部分理解得还不够透彻，但能感受到作者在内容组织上的匠心，它把复杂的信号调理和转换过程，分阶段、模块化地呈现出来，降低了学习的陡坡感。整体而言，这本书在入门阶段提供了非常坚实的知识基石，让人在后续深入学习时能有底气。

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拿到这本教材时，我正在为毕业设计寻找可靠的参考资料，希望能找到一本既有深度又贴近实际的读物。这本书的优点在于它的“应用”二字。书中不仅仅停留在“是什么”的层面，更是花了大篇幅去探讨“怎么用”和“为什么这么用”。比如在介绍MEMS技术在加速度计中的应用时，它详细对比了不同制程工艺的优缺点，并分析了它们在无人机姿态控制系统中的适用性。这种对比分析的深度是我之前阅读的其他资料中很少见到的。更让我惊喜的是，作者似乎很关注当前的技术前沿，书中关于环境监测领域中新型气体传感器的章节，内容非常新颖，提到了量子点传感器的最新进展，这对于我拓展研究方向很有启发。不过，我个人认为在软件接口和编程实践方面可以再增加一些篇幅，比如如何使用MATLAB或Python库来快速搭建一个传感器数据采集和分析的原型，这样对工程实践者来说会更加友好和实用。

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我购买这本书的初衷是想系统性地梳理一下自己对工业自动化领域传感器应用的知识体系。这本书在覆盖面上表现得非常全面，几乎囊括了工业界主流的测量参数和对应的传感技术。我尤其关注了对非接触式测量的章节，比如涡流传感器和激光位移传感器，书中对它们的工作原理差异、抗干扰能力以及测量范围的优劣势进行了非常细致的辨析，这种横向比较有助于读者快速做出技术选型决策。它给出的结论往往是基于大量实验数据和实际工况分析得出的，而不是空泛的理论推导。阅读过程中，我发现这本书的配图质量非常高，很多剖面图和系统框图清晰地揭示了内部结构和信号流向，这比仅仅通过文字描述要高效得多。总的来说，这是一本厚重且实在的工具书，它更侧重于原理的深刻理解和工程应用的落地性，对于致力于成为领域专家的学习者来说，无疑是一笔宝贵的财富，能够陪伴我度过从学生到职场初期的关键阶段。

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这本书的语言风格带着一种克制而严谨的学术气质，但绝不枯燥。最吸引我的是，它大量引入了国际标准和行业规范作为佐证。例如，在讨论压力传感器选型时，它明确引用了ISO的相关标准，这极大地增强了内容的可信度和权威性。对于我这种需要撰写技术文档的读者来说，这种规范性的引用是非常重要的参考资料。在对传感器噪声进行分析的那一章，作者没有停留在定性的描述，而是引入了功率谱密度（PSD）的概念，并详细讲解了如何通过傅里叶变换来识别和抑制不同频率范围的随机噪声。虽然这部分内容对数学要求较高，但作者配上的分析曲线和仿真结果图，有效地帮助我理解了理论的物理意义。唯一的遗憾是，与前沿的无线传感网络（WSN）集成应用案例相对较少，如果能增加一些低功耗设计和网络化部署的实例，这本书的实用价值将会更上一层楼。

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很实用，好书。

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