Sensors and Signal Conditioning, 2nd Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Ramón Pallás-Areny

出品人:

页数:608

译者:

出版时间:2000-11-06

价格:USD 165.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471332329

丛书系列:

图书标签:

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• Signal Conditioning
• Instrumentation
• Measurement
• Electronics
• Analog Circuits
• Data Acquisition
• Industrial Automation
• Second Edition
• Engineering

《传感器与信号调理》（第二版）图书简介 本书深入探讨了现代电子系统中传感器和信号调理的关键技术，为读者构建起理解和应用这些核心组件的坚实基础。从基础的传感器原理，到复杂的信号处理电路，本书力求全面、深入地剖析每一个环节，旨在帮助工程师、研究人员和相关专业的学生掌握传感器技术的设计、选型、接口设计以及信号的精确提取和转换。 第一部分：传感器基础与类型 本书开篇从传感器最根本的原理入手，清晰地阐述了传感器如何实现物理量到电信号的转换。我们探讨了传感器的基本分类，包括有源传感器和无源传感器，并详细介绍了其工作机制和适用范围。 机械量传感器： 详细介绍了位移、速度、加速度、力、压力等机械量的传感器。读者将了解基于电阻、电容、电感、压电效应、霍尔效应等原理的位移传感器，如 LVDT、电位计、电容式传感器；深入分析加速度计的动量传递和压电效应，以及压力传感器的应变片、陶瓷压力传感器等。 热学传感器： 涵盖了温度传感器的广泛应用，包括热敏电阻（NTC、PTC）、热电偶、RTD（电阻温度检测器）和红外温度传感器。本书不仅讲解了它们的物理特性，还分析了它们在不同环境下的响应速度、精度和稳定性。 电磁传感器： 深入探讨了电压、电流、磁场等电磁量的传感器。读者将学习到基于霍尔效应的电流传感器、互感器、Rogowski 线圈等。 光学传感器： 详尽介绍了光敏电阻、光电二极管、光电三极管、CCD 和 CMOS 图像传感器等。本书将解释它们的光电转换原理，以及在光照度测量、物体检测、图像采集等方面的应用。 化学与生物传感器： 概述了气体传感器（如 CO、O2、NH3 传感器）、pH 传感器、生物传感器等。虽然该部分为入门级介绍，但为读者提供了了解未来传感器发展趋势的窗口。 第二部分：信号调理电路与技术 传感器的输出信号往往微弱、噪声大，或与后续数字处理不兼容，因此信号调理至关重要。本书的第二部分将重点关注如何对这些原始传感器信号进行放大、滤波、隔离、线性化和基准电压生成等处理。 放大器设计： 详细阐述了各种放大器拓扑结构，包括运算放大器（Op-amp）的理想模型和实际参数，以及如何设计跨阻放大器（TIA）用于光电二极管信号，仪表放大器（IA）用于差分信号采集，以及通用电压放大器。书中将深入分析增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗、共模抑制比（CMRR）等关键性能指标。 滤波技术： 介绍了低通、高通、带通和带阻滤波器的设计原理和应用。重点讲解了主动滤波器和无源滤波器的区别，以及如何根据信号的频率特性和噪声干扰选择合适的滤波器类型和阶数。读者将学习到 Butterworth、Chebyshev、Bessel 等滤波器设计规范。 信号隔离： 探讨了不同隔离技术，如光耦合器（Optocoupler）、变压器隔离和数字隔离器。讲解了隔离的必要性，以及如何实现电气隔离以保护敏感电路和人员安全。 线性化与校准： 分析了传感器输出信号的非线性问题，并提供了多种线性化方法，包括软件补偿和硬件电路实现。详细介绍了如何进行传感器校准，以提高测量的准确性和可重复性。 基准电压源： 讲解了精密基准电压源的设计和选择，以及其在模拟信号处理中的重要作用，例如在 A/D 转换和放大器偏置电路中的应用。 多路复用与开关： 介绍了如何使用模拟开关和多路复用器（MUX）有效地处理来自多个传感器的信号，以及 multiplexing 的策略和注意事项。 第三部分：模数转换与接口 在将传感器信号传递给微处理器或数字信号处理器（DSP）之前，必须将其转换为数字格式。本书将深入讲解模数转换器（ADC）的工作原理、关键参数和选型，以及常见的接口协议。 模数转换器（ADC）： 详细介绍了不同类型的 ADC，包括逐次逼近型 ADC（SAR）、Σ-Δ ADC、双积分型 ADC 和流水线型 ADC。本书将深入剖析它们的转换原理、速度、分辨率、精度、功耗和成本等关键参数，并指导读者如何根据应用需求进行合理选型。 数模转换器（DAC）： 简要介绍了数模转换器（DAC）的基本原理及其在信号生成和控制方面的应用。 接口技术： 涵盖了常见的数字接口协议，如 SPI、I2C、UART，以及更高级的传感器接口标准，如 I2S（用于音频）和 LVDS（用于高速数据传输）。本书将分析这些接口的电气特性、时序和通信协议，帮助读者实现传感器与微控制器之间的有效连接。 传感器网络与通信： 探讨了传感器网络的基本概念，以及如何在分布式系统中集成和通信传感器。 第四部分：实际应用与案例分析 为了巩固理论知识，本书提供了丰富的实际应用案例，涵盖了工业自动化、医疗仪器、汽车电子、环境监测等多个领域。通过对真实电路设计的分析，读者可以更直观地理解传感器和信号调理技术的实际挑战和解决方案。 工业自动化中的传感器应用： 例如，在生产线上使用接近传感器、光电传感器进行自动化控制；使用压力传感器和温度传感器监控工艺过程。 医疗仪器中的信号采集： 如心电图（ECG）信号的采集和滤波，血氧饱和度（SpO2）的测量。 汽车电子中的传感器集成： 探讨了车辆的 ABS 系统、发动机控制系统、安全气囊系统中使用的各种传感器及其信号调理。 环境监测系统： 分析了用于监测空气质量、水质、土壤状况的传感器网络设计。 本书的特点： 理论与实践相结合： 强调理论基础的同时，注重实际应用和工程实现。 深入的讲解： 对每个概念和技术都进行了详细的剖析，避免了浅尝辄止。 丰富的图示与表格： 大量使用电路图、波形图、数据表格，直观地辅助理解。 前沿技术的介绍： 关注当前传感器和信号调理领域的发展趋势。 面向读者广阔： 适合电子工程、自动化、仪器仪表等专业的学生，以及从事相关工作的工程师和技术人员。 通过阅读本书，读者将能够： 深刻理解各种传感器的物理原理和工作特性。 掌握设计高效、准确的信号调理电路的方法。 熟练运用模数转换器和常见的数字接口技术。 具备根据具体应用需求选择和集成传感器的能力。 解决实际工程中遇到的传感器和信号处理问题。 本书旨在成为传感器与信号调理领域的一本实用工具书，帮助读者驾驭日新月异的电子技术浪潮。

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这本书，我是在一个推荐清单上看到的，说它对入门者非常友好，尤其是在处理那些看似复杂的传感器数据和信号调理方面。说实话，我一开始还挺担心的，怕里面的内容会过于理论化，或者是一些我已经了解但不够深入的知识的重复。但读下来，发现这本书的侧重点非常实际。它不是那种堆砌公式的教科书，更像是一位经验丰富的工程师在手把手地教你如何从零开始搭建一个可靠的测量系统。比如，它对噪声的分析和处理部分，简直是我的救星。我之前总是头疼于采集到的信号里总有一些莫名的漂移和干扰，这本书里详细讲解了不同类型的噪声源，以及如何通过恰当的滤波和屏蔽技术来有效抑制它们。尤其是关于模拟前端的设计，它用了很多实际案例来阐述电磁兼容性（EMC）和接地技术的关键性，这点是我之前在其他资料中学到的远不如这里的透彻。作者似乎很懂得初学者的痛点，每一步的解释都力求清晰明了，让你在实践中遇到问题时，能很快在书中找到对应的解决方案，而不是被一堆晦涩难懂的术语绕晕。整体来说，这本书的价值在于它的实用性和指导性，绝对是实验室和现场工程师案头必备的工具书，对提升数据采集质量有立竿见影的效果。

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我手里有几本关于电子测量和数据采集的参考书，但坦率地说，很多都流于表面，要么是只讲硬件的连接，要么就是过度专注于软件算法，对于两者之间至关重要的“桥梁”——信号调理环节——着墨不多。然而，这本书给我带来的最大惊喜，恰恰是在这个被很多人忽视的中间环节。它把信号调理这个看似枯燥的过程，描绘成了一门精密的艺术。我特别欣赏作者在阐述放大器选择和非线性误差校正时的那种细致入微的态度。比如，在处理微弱信号时，如何权衡增益带宽积和输入阻抗，书中给出了非常直观的图表和计算流程。此外，对于ADC和DAC的选择，它不只是罗列了参数表，而是深入分析了量化噪声、有效位数（ENOB）与采样率之间的复杂权衡关系，让我明白了为什么有时候提高采样率反而可能引入更多问题。这本书的叙事风格非常沉稳、严谨，但又不失亲和力，仿佛是听一位大师在讲述他多年积累的“行业秘籍”。它强迫我重新审视那些我以为已经掌握的基础知识，并且意识到在实际工程中，一个微小的设计失误，可能导致整个系统的性能功亏一篑。

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这本书的排版和图示质量非常出色，这对于理解复杂的电路原理至关重要。我通常对那种只有密密麻麻文字的书籍感到头疼，但这本书的插图简直是教科书级别的优秀。每一个重要的概念，比如仪表放大器的差模和共模抑制，都有清晰的原理图和波形图来佐证，使得抽象的电子学概念一下子变得具象化了。我记得有一次，我尝试设计一个涉及桥式传感器的系统，一直搞不清楚如何正确进行激励源的设计和补偿。翻阅这本书的相应章节后，我立刻找到了一个包含温度漂移补偿的完整电路示例，并且作者对这个示例进行了深入的剖析，解释了为什么使用恒流源而非恒压源在某些情况下是更优的选择。这种将理论知识与具体应用场景紧密结合的写法，极大地提高了我的学习效率。这本书不是让你死记硬背，而是让你去“理解”信号在系统中流动的物理过程，以及每一步调理对最终结果的影响。它就像一个瑞士军刀，功能全面，而且每一件工具都打磨得锋利无比，随时准备解决你面前的工程难题。

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在我看来，衡量一本技术书籍优秀与否的标准之一，在于它是否能引导读者思考更深层次的问题，而不仅仅是提供现成的答案。这本书在这方面做得非常到位。它不仅仅停留在“如何做”的层面，更深入地探讨了“为什么这样做”。例如，在讨论隔离技术时，它没有简单地说用光耦或电容隔离，而是详细比较了不同隔离方式的带宽限制、共模瞬态抗扰度（CMTI）以及长期漂移特性。这促使我开始思考，在我的应用中，哪种隔离方案的成本效益最高，同时又能满足最苛刻的可靠性要求。这本书的深度是分层的，初学者可以从基础的滤波和放大知识中获益匪浅，而有经验的工程师则可以从它对高精度测量系统中系统误差分析的章节中找到新的启发。它成功地搭建了一座连接基础电子学和前沿传感器技术的桥梁，让读者在学习过程中不断地进行自我校准和知识体系的完善。这本书读完之后，我感觉自己看待传感器数据的方式都变得更加审慎和专业了。

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市场上充斥着许多声称涵盖了信号处理方方面面的书籍，但往往在某一特定领域力不从心。这本书的优势在于它对整个信号链的全面覆盖，并且非常注重系统级思维的培养。它清晰地划分了从物理世界到数字世界的各个阶段，并指出了每个阶段可能出现的瓶颈。尤其值得称赞的是，它对低功耗设计下的信号调理挑战进行了专门的探讨，这对开发便携式或电池供电设备的工程师来说，是非常及时的内容。书中不仅讨论了如何降低功耗，还提供了在功耗受限情况下如何维持所需动态范围和精度的实用技巧，比如脉冲工作模式和睡眠模式下的数据保持策略。这种对现实世界限制的充分考量，使得书中的建议具有极强的可操作性，而不是空中楼阁般的理论。可以说，这本书成功地将理论的严谨性与工程实践的灵活性完美地融合在一起，为任何想要深入理解并优化传感器数据采集流程的人，提供了一个极其扎实和全面的学习框架。

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