《感測器系統：基礎及套用》是2019年機械工業出版社出版的圖書，作者是【加】克拉倫斯·W·德席爾瓦（Clarence W. de Silva）。
基本介紹
- 書名：感測器系統：基礎及套用
- 作者：【加】克拉倫斯·W·德席爾瓦（Clarence W. de Silva）
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2019年6月27日
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787111628798
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書包括感測器相關的數學、物理、電路等基礎理論，介紹了相關的性能指標、性能選擇以及集成到工程系統所需的軟硬體，講述了先進的感測器技術、分析建模、實際套用和設計研究實例。全書共12章，前面7章是感測器的基礎知識，第8~11章分別討論了不同種類感測器的結構及實際套用，第12章涉及先進的感測器技術。 本書可以作為高等學校測控技術與儀器、自動化、機電一體化、電氣工程等專業高年級本科生和研究生教材，也可供相關科研和工程技術人員學習參考。
目錄
譯者序
前言
作者簡介
第1章 工程中的感測器系統1
1.1 感測器和感測器系統的作用1
1.1.1 感測過程中估計的重要性2
1.1.2 創新的感測器技術3
1.2 套用場景3
1.3 人體感官系統5
1.4 機電一體化工程5
1.4.1 機電一體化的方法6
1.4.2 機電一體化儀器的瓶頸6
1.5 控制系統的架構7
1.5.1 反饋和前饋控制8
1.5.2 數字控制10
1.5.3 可程式邏輯控制器11
1.5.4 分散式控制12
1.6 儀表化過程14
1.6.1 儀表化步驟15
1.6.2 套用實例15
1.7 本書的組織結構21
關鍵術語22
思考題24
第2章 組件互連27
2.1 引言27
2.1.1 組件互連概述27
2.1.2 本章內容28
2.2 阻抗28
2.2.1 阻抗的定義28
2.2.2 在組件互連中阻抗匹配的重要性28
2.3 阻抗匹配的方法29
2.3.1 最大功率傳輸29
2.3.2 效率最高的功率傳輸31
2.3.3 信號傳輸中的反射預防31
2.3.4 負載效應的降低32
2.3.5 機械系統中的阻抗匹配34
關鍵術語42
思考題42
第3章 放大器和濾波器45
3.1 信號修整與調理45
3.1.1 信號調理45
3.1.2 本章內容45
3.2 放大器46
3.2.1 運算放大器46
3.2.2 放大器的性能等級48
3.2.3 電壓、電流和功率放大器51
3.2.4 儀表放大器53
3.2.5 噪聲和接地迴路55
3.3 模擬濾波器57
3.3.2 低通濾波器59
3.3.3 高通濾波器64
3.3.4 帶通濾波器65
3.3.5 帶阻濾波器68
3.3.6 數字濾波器69
關鍵術語70
思考題71
第4章 信號轉換方法74
4.1 信號修整與轉換74
4.1.1 信號轉換74
4.1.2 本章內容75
4.2 調製器和解調器75
4.2.1 幅度調製76
4.2.2 幅度調製的套用78
4.2.3 解調80
4.3 數據採集硬體82
4.3.1 數模轉換器85
4.3.2 模數轉換器89
4.3.3 採樣保持硬體93
4.3.4 多路復用器94
4.4 電橋96
4.4.1 惠斯登電橋96
4.4.2 恆流電橋98
4.4.3 電橋輸出的硬體線性化99
4.4.4 半橋電路100
4.4.5 阻抗電橋101
4.5 裝置的線性化102
4.5.1 非線性的性質102
4.5.2 模擬線性化硬體104
4.6 其他信號轉換硬體107
4.6.1 移相器108
4.6.2 電壓頻率轉換器109
4.6.3 頻率電壓轉換器111
4.6.4 電壓電流轉換器111
4.6.5 峰值保持電路112
關鍵術語113
思考題114
第5章 性能指標和參數120
5.1 性能指標120
5.1.1 性能指標的參數120
5.1.2 動態參考模型122
5.2 時域指標124
5.3 頻域指標127
5.3.1 增益裕度和相位裕度128
5.3.2 頻域內簡單的振盪器模型129
5.4 線性度129
5.5 儀表額定值133
5.5.1 額定參數133
5.5.2 靈敏度134
關鍵術語141
思考題143
第6章 頻寬、採樣和誤差傳遞146
6.1 引言146
6.2 頻寬分析146
6.2.1 頻寬147
6.2.2 靜態增益150
6.3 由信號採樣而產生的混疊失真151
6.3.1 採樣定理151
6.3.2 混疊的簡要說明152
6.3.3 抗混疊濾波器152
6.3.4 控制系統的頻寬設計155
6.4 儀器誤差的注意事項157
6.5 誤差傳遞與合成159
6.5.1 靈敏度在誤差合成中的套用159
6.5.2 絕對誤差160
6.5.3 方和根誤差160
6.5.4 來自單項誤差的同等貢獻160
關鍵術語164
思考題166
第7章 測量結果的估計171
7.1 感測與估計171
7.2 最小二乘估計172
7.2.1 最小二乘點估計172
7.2.2 數據和估計的隨機性173
7.2.3 最小二乘線估計176
7.2.4 估計的質量177
7.3 MLE179
7.3.1 MLE的分析依據179
7.3.2 通過貝葉斯定理證明MLE180
7.3.3 MLE與常態分配181
7.3.4 遞歸最大似然估計182
7.3.5 離散MLE的示例183
7.4 標量靜態卡爾曼濾波器184
7.4.1 標量靜態卡爾曼濾波器的概念184
7.4.2 貝葉斯公式的使用185
7.4.3 標量靜態卡爾曼濾波器算法186
7.5 線性多變數動態卡爾曼濾波器190
7.5.1 狀態空間模型191
7.5.2 系統回響192
7.5.3 可控性與可觀測性192
7.5.4 離散時間狀態空間模型193
7.5.5 線性卡爾曼濾波器算法194
7.6 擴展卡爾曼濾波器196
7.7 無跡卡爾曼濾波器199
7.7.1 無跡變換200
7.7.2 無跡卡爾曼濾波器算法202
關鍵術語206
思考題209
第8章 模擬運動感測器215
8.1 感測器和換能器215
8.1.1 相關術語216
8.1.2 感測器的類型與選型217
8.2 感測器的機電套用219
8.3 電位計220
8.3.1 旋轉電位計221
8.3.2 性能方面的考量223
8.3.3 光學電位計225
8.4 可變電感感測器227
8.4.1 電感、電抗和磁阻228
8.4.2 線性可變差動變壓器式感測器229
8.4.3 互感接近感測器235
8.4.4 旋轉變壓器236
8.5 永磁和渦流感測器238
8.5.1 直流轉速計238
8.5.2 交流轉速計243
8.5.3 渦流感測器244
8.6 可變電容感測器245
8.6.1 電容感測器的測量電路246
8.6.2 電容位移感測器248
8.6.3 測量旋轉和角速度的電容感測器248
8.6.4 電容液位感測器248
8.6.5 電容感測器的套用249
8.7 壓電感測器250
8.7.1 電荷靈敏度和電壓靈敏度251
8.7.2 電荷放大器252
8.7.3 壓電加速度計254
8.8 陀螺儀感測器256
8.8.1 速率陀螺儀256
8.8.2 科里奧利力設備257
關鍵術語257
思考題260
第9章 力感測器268
9.1 感測器268
9.1.1 力感測器268
9.1.2 用於運動測量的力感測器269
9.1.3 力感測器的位置269
9.2 應變片270
9.2.1 應變片測量的公式270
9.2.2 半導體應變片276
9.2.3 溫度自動補償（半導體應變片）279
9.3 轉矩感測器281
9.3.1 應變片轉矩感測器281
9.3.2 設計方面的注意事項282
9.3.3 撓度轉矩感測器290
9.3.4 反作用轉矩感測器292
9.3.5 電動機電流轉矩感測器292
9.3.6 力感測器294
9.4 觸覺感測295
9.4.1 觸覺感測器的要求296
9.4.2 觸覺感測器的結構和操作297
9.4.3 光學觸覺感測器298
9.4.4 應變片觸覺感測器299
9.4.5 其他種類的觸覺感測器300
9.5 阻抗感測和控制301
關鍵術語303
思考題304
第10章 多種感測器309
10.1 引言309
10.2 光學感測器和雷射器309
10.2.1 雷射器309
10.2.2 光纖感測器311
10.2.3 光學感測器例子312
10.2.4 光感測器315
10.2.5 光學耦合器的套用317
10.3 幾種感測器技術318
10.3.1 超音波感測器318
10.3.2 磁致伸縮位移感測器319
10.3.3 聲發射感測器319
10.4 熱流體感測器320
10.4.1 壓力感測器320
10.4.2 流量感測器321
10.4.3 溫度感測器323
10.5 監測水質的感測器325
10.5.1 pH值感測器326
10.5.2 溶解氧感測器326
10.5.3 氧化還原電位感測器326
關鍵術語327
思考題329
第11章 數字感測器331
11.1 創新的感測器技術331
11.1.1 模擬與數字感測331
11.1.2 數字感測器的優點333
11.2 軸編碼器333
11.3 增量式光電編碼器336
11.3.1 旋轉方向337
11.3.2 編碼器的硬體特性338
11.3.3 線性編碼器339
11.4 編碼器的運動感測340
11.4.1 位移測量340
11.4.2 速度測量343
11.5 編碼器數據的採集和處理346
11.5.1 利用微控制器進行數據採集346
11.5.2 利用台式機進行數據採集347
11.6 絕對式光電編碼器348
11.6.1 格雷碼349
11.6.2 解析度350
11.6.3 速度測量350
11.6.4 優點和缺點350
11.7 編碼器誤差351
11.8 各種數字感測器354
11.8.1 二進制感測器354
11.8.2 數字旋轉變壓器355
11.8.3 數字轉速計356
11.8.4 莫爾條紋位移感測器357
11.9 霍爾效應感測器359
11.9.1 霍爾效應運動感測器359
11.9.2 特性360
11.10 圖像感測器360
11.10.1 圖像處理和計算機視覺360
11.10.2 基於圖像的感覺系統360
11.10.3 相機360
11.10.4 圖像幀的採集361
11.10.5 彩色圖像361
11.10.6 圖像處理362
11.10.7 有關套用362
關鍵術語362
思考題364
第12章 微機電系統與多感測器系統369
12.1 先進的多感測器技術369
12.2 微機電系統感測器369
12.2.1 微機電系統的優點369
12.2.2 MEMS感測器建模370
12.2.3 MEMS的套用371
12.2.4 MEMS的材料與製造372
12.2.5 MEMS感測器例子373
12.3 無線感測器網路374
12.3.1 無線感測器網路體系結構374
12.3.2 無線感測器網路的優點和問題377
12.3.3 通信問題379
12.3.4 定位381
12.3.5 無線感測器網路的套用384
12.3.6 無線感測器網路的實現案例385
12.4 感測器融合387
12.4.1 融合的性質和類型387
12.4.2 感測器融合的套用388
12.4.3 感測器融合的方法390
關鍵術語404
思考題410
擴展閱讀415
計算題答案416
單位和轉換418
公制前綴419
附錄A 實驗練習
附錄B 工程和案例研究
附錄C 機率和統計
附錄D 多組件設備的可靠性分析
