《感測技術與系統（普通高校教育“十一五”國家級規劃教材）》是2006年出版的圖書，作者是董永貴。
基本介紹
- 書名：感測技術與系統（普通高校教育“十一五”國家級規劃教材）
- 作者：董永貴
- ISBN：9787302127550
- 定價：48元
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2006年6月
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,圖書前言,
內容簡介
針對感測技術中理論性與套用性結合緊密的特點，本書從實際工程套用的角度出發，闡述了現代感測器與測量系統中的基礎理論、檢測技術和實現方法，內容新穎，實用性強。
本書以檢測電路為主線，採用信號轉換方式作為章節劃分標準，將敏感元件與檢測電路結合在一起進行分類闡述，基本涵蓋了物理量、化學量感測器的基本知識和最新進展。全書共分10章，分別為感測器與測量系統、感測器的材料及加工工藝、電阻式感測器、電感式感測器、電容式感測器、壓電感測器、化學量感測器、光學感測器、感測器的信號調理以及感測器的數據獲取技術。
本書以檢測電路為主線，採用信號轉換方式作為章節劃分標準，將敏感元件與檢測電路結合在一起進行分類闡述，基本涵蓋了物理量、化學量感測器的基本知識和最新進展。全書共分10章，分別為感測器與測量系統、感測器的材料及加工工藝、電阻式感測器、電感式感測器、電容式感測器、壓電感測器、化學量感測器、光學感測器、感測器的信號調理以及感測器的數據獲取技術。
圖書目錄
1感測器與測量系統1
1.1基本概念1
1.1.1測量系統1
1.1.2感測器3
1.1.3信號調理5
1.1.4接口與數域6
1.2感測器的分類8
1.3感測器的基本特性10
1.3.1感測器的誤差11
1.3.2靜態特性12
1.3.3動態特性19
1.3.4其他特性23
1.4感測器的標定與數據處理28
1.4.1靜態標定中的多項式擬合29
1.4.2感測器標定實驗的設計33
1.5感測器與測量系統專業知識的學習與套用36
1.5.1感測器的發展狀況36
1.5.2文獻閱讀與實驗設計38
1.5.3感測器的研究與套用47
1.1基本概念1
1.1.1測量系統1
1.1.2感測器3
1.1.3信號調理5
1.1.4接口與數域6
1.2感測器的分類8
1.3感測器的基本特性10
1.3.1感測器的誤差11
1.3.2靜態特性12
1.3.3動態特性19
1.3.4其他特性23
1.4感測器的標定與數據處理28
1.4.1靜態標定中的多項式擬合29
1.4.2感測器標定實驗的設計33
1.5感測器與測量系統專業知識的學習與套用36
1.5.1感測器的發展狀況36
1.5.2文獻閱讀與實驗設計38
1.5.3感測器的研究與套用47
2感測器的材料及加工工藝51
2.1感測器使用的材料51
2.1.1材料的基本物理知識52
2.1.2導體、半導體和電介質55
2.1.3敏感陶瓷材料59
2.1.4高分子敏感材料67
2.1.5磁性材料75
2.2感測器的加工工藝77
2.2.1結構型感測器的加工工藝78
2.2.2厚膜工藝82
2.2.3薄膜工藝85
2.3微機械加工工藝90
2.3.1微感測器與微機電系統90
2.3.2MEMS所用材料93
2.3.3微加工工藝94
2.3.4三維結構的微加工工藝97
2.1感測器使用的材料51
2.1.1材料的基本物理知識52
2.1.2導體、半導體和電介質55
2.1.3敏感陶瓷材料59
2.1.4高分子敏感材料67
2.1.5磁性材料75
2.2感測器的加工工藝77
2.2.1結構型感測器的加工工藝78
2.2.2厚膜工藝82
2.2.3薄膜工藝85
2.3微機械加工工藝90
2.3.1微感測器與微機電系統90
2.3.2MEMS所用材料93
2.3.3微加工工藝94
2.3.4三維結構的微加工工藝97
3電阻式感測器100
3.1機械量感測器100
3.1.1電位器式感測器101
3.1.2應變計108
3.2磁敏及光敏電阻110
3.2.1磁電阻效應及磁敏電阻110
3.2.2磁敏電阻的套用113
3.2.3光敏電阻116
3.3濕度及氣體感測器121
3.3.1濕度感測器121
3.3.2氣體感測器124
3.4液體電導率感測器127
3.5電阻式感測器的檢測電路129
3.5.1電阻測量基礎129
3.5.2分壓器法132
3.5.3惠斯登電橋134
3.1機械量感測器100
3.1.1電位器式感測器101
3.1.2應變計108
3.2磁敏及光敏電阻110
3.2.1磁電阻效應及磁敏電阻110
3.2.2磁敏電阻的套用113
3.2.3光敏電阻116
3.3濕度及氣體感測器121
3.3.1濕度感測器121
3.3.2氣體感測器124
3.4液體電導率感測器127
3.5電阻式感測器的檢測電路129
3.5.1電阻測量基礎129
3.5.2分壓器法132
3.5.3惠斯登電橋134
4電感式感測器140
4.1變磁阻式感測器140
4.2互感式感測器145
4.3電渦流感測器150
4.3.1電渦流檢測原理151
4.3.2電渦流位移感測器155
4.3.3電渦流無損檢測感測器167
4.3.4幾種新型電渦流感測器介紹175
4.1變磁阻式感測器140
4.2互感式感測器145
4.3電渦流感測器150
4.3.1電渦流檢測原理151
4.3.2電渦流位移感測器155
4.3.3電渦流無損檢測感測器167
4.3.4幾種新型電渦流感測器介紹175
5電容式感測器179
5.1電容檢測原理179
5.1.1電容及其計算180
5.1.2多電極間的電容182
5.1.3電容式感測器基礎188
5.1.4電容式感測器的相關技術及套用194
5.2電容式接近覺感測器197
5.2.1電容式接近覺感測器基礎197
5.2.2同面散射場式電容感測器202
5.2.3叉指電極式電容感測器206
5.3基於MEMS的微型電容式感測器208
5.3.1加速度感測器209
5.3.2壓力感測器213
5.4電容式感測器檢測電路216
5.4.1振盪器式檢測電路218
5.4.2諧振式檢測電路220
5.4.3充放電式檢測電路221
5.4.4AC橋式檢測電路223
5.1電容檢測原理179
5.1.1電容及其計算180
5.1.2多電極間的電容182
5.1.3電容式感測器基礎188
5.1.4電容式感測器的相關技術及套用194
5.2電容式接近覺感測器197
5.2.1電容式接近覺感測器基礎197
5.2.2同面散射場式電容感測器202
5.2.3叉指電極式電容感測器206
5.3基於MEMS的微型電容式感測器208
5.3.1加速度感測器209
5.3.2壓力感測器213
5.4電容式感測器檢測電路216
5.4.1振盪器式檢測電路218
5.4.2諧振式檢測電路220
5.4.3充放電式檢測電路221
5.4.4AC橋式檢測電路223
6壓電感測器229
6.1電荷型壓電感測器229
6.1.1壓電效應與壓電材料229
6.1.2典型套用234
6.1.3檢測電路239
6.2壓電諧振式感測器242
6.2.1石英晶體與壓電諧振式感測器243
6.2.2石英諧振式感測器的典型套用245
6.2.3石英晶體微天平251
6.3聲表面波感測器258
6.3.1延遲線型聲表面波感測器258
6.3.2諧振器型聲表面波感測器266
6.3.3無源無線聲表面波感測器269
6.1電荷型壓電感測器229
6.1.1壓電效應與壓電材料229
6.1.2典型套用234
6.1.3檢測電路239
6.2壓電諧振式感測器242
6.2.1石英晶體與壓電諧振式感測器243
6.2.2石英諧振式感測器的典型套用245
6.2.3石英晶體微天平251
6.3聲表面波感測器258
6.3.1延遲線型聲表面波感測器258
6.3.2諧振器型聲表面波感測器266
6.3.3無源無線聲表面波感測器269
7化學量感測器277
7.1電化學原理簡介278
7.1.1電極電位279
7.1.2電極過程284
7.1.3電化學分析方法290
7.2離子選擇電極297
7.2.1離子選擇電極原理298
7.2.2幾種離子選擇電極300
7.2.3參比電極303
7.2.4ISE測量中的問題304
7.3氣體感測器308
7.3.1氣體的檢測與氣體感測器309
7.3.2電化學氣體感測器314
7.4生物感測器316
7.4.1生物感測器概況317
7.4.2電化學生物感測器320
7.4.3DNA感測器與生物晶片326
7.1電化學原理簡介278
7.1.1電極電位279
7.1.2電極過程284
7.1.3電化學分析方法290
7.2離子選擇電極297
7.2.1離子選擇電極原理298
7.2.2幾種離子選擇電極300
7.2.3參比電極303
7.2.4ISE測量中的問題304
7.3氣體感測器308
7.3.1氣體的檢測與氣體感測器309
7.3.2電化學氣體感測器314
7.4生物感測器316
7.4.1生物感測器概況317
7.4.2電化學生物感測器320
7.4.3DNA感測器與生物晶片326
8光學感測器333
8.1光探測器333
8.1.1光敏二極體334
8.1.2光電倍增管340
8.1.3光電電晶體342
8.1.4熱釋電紅外感測器343
8.2CCD與CMOS圖像感測器347
8.2.1CCD的工作原理347
8.2.2CCD感測器的形式與結構349
8.2.3CMOS圖像感測器353
8.3光纖感測器358
8.3.1光纖的基礎知識359
8.3.2光纖感測器361
8.4表面電漿諧振檢測技術366
8.4.1SPR原理簡介366
8.4.2SPR檢測系統的結構形式及套用367
8.4.3SPR與QCM在表面檢測中的比較373
8.1光探測器333
8.1.1光敏二極體334
8.1.2光電倍增管340
8.1.3光電電晶體342
8.1.4熱釋電紅外感測器343
8.2CCD與CMOS圖像感測器347
8.2.1CCD的工作原理347
8.2.2CCD感測器的形式與結構349
8.2.3CMOS圖像感測器353
8.3光纖感測器358
8.3.1光纖的基礎知識359
8.3.2光纖感測器361
8.4表面電漿諧振檢測技術366
8.4.1SPR原理簡介366
8.4.2SPR檢測系統的結構形式及套用367
8.4.3SPR與QCM在表面檢測中的比較373
9感測器的信號調理375
9.1電平調整376
9.1.1無源電平調整電路376
9.1.2有源電平調整電路377
9.1.3運算放大器的技術指標及基本電路形式378
9.1.4有源電平調整電路實例分析383
9.2線性化389
9.2.1無源線性化電路389
9.2.2有源線性化電路394
9.3信號形式變換400
9.3.1電壓—電流變換401
9.3.2電流—電壓變換405
9.3.3模擬—數字轉換器與數字—模擬轉換器407
9.3.4電壓—頻率(V/F)轉換416
9.4濾波及阻抗匹配420
9.4.1濾波器與信號420
9.4.2濾波器的類型424
9.4.3濾波器的設計與實現430
9.1電平調整376
9.1.1無源電平調整電路376
9.1.2有源電平調整電路377
9.1.3運算放大器的技術指標及基本電路形式378
9.1.4有源電平調整電路實例分析383
9.2線性化389
9.2.1無源線性化電路389
9.2.2有源線性化電路394
9.3信號形式變換400
9.3.1電壓—電流變換401
9.3.2電流—電壓變換405
9.3.3模擬—數字轉換器與數字—模擬轉換器407
9.3.4電壓—頻率(V/F)轉換416
9.4濾波及阻抗匹配420
9.4.1濾波器與信號420
9.4.2濾波器的類型424
9.4.3濾波器的設計與實現430
10感測器的數據獲取技術437
10.1模擬量的數位化437
10.1.1模擬量數位化的位置選擇437
10.1.2數據獲取系統的抗混濾波442
10.1.3數據獲取系統的實現方式448
10.2智慧型化感測器456
10.2.1智慧型化感測器的基本概念456
10.2.2網路化的智慧型感測器459
10.3軟感測器464
10.3.1軟感測器的基本概念464
10.3.2模式分析方法466
10.3.3多感測器信息融合470
10.4噪聲與抗干擾技術474
10.4.1噪聲的度量475
10.4.2幾種常見的電子噪聲478
10.4.3干擾及抗干擾技術481
10.1模擬量的數位化437
10.1.1模擬量數位化的位置選擇437
10.1.2數據獲取系統的抗混濾波442
10.1.3數據獲取系統的實現方式448
10.2智慧型化感測器456
10.2.1智慧型化感測器的基本概念456
10.2.2網路化的智慧型感測器459
10.3軟感測器464
10.3.1軟感測器的基本概念464
10.3.2模式分析方法466
10.3.3多感測器信息融合470
10.4噪聲與抗干擾技術474
10.4.1噪聲的度量475
10.4.2幾種常見的電子噪聲478
10.4.3干擾及抗干擾技術481
參考文獻496
圖書前言
信息獲取與處理已經成為現代信息技術領域的核心，對社會發展、科技進步起著重要的作用。感測器作為信息獲取與處理系統中最前端的部件，直接面向被測量的對象，將被測對象的被測量參數轉換成為電信號，是現代信息技術的重要基礎。在工業自動化、航空航天、軍事工程、環境監測、海洋探測、石油化工、生物工程等許多領域，感測器獲得了越來越廣泛的套用。
隨著數字電路技術、大規模積體電路技術的發展，感測器也逐步走向微、小型化和智慧型化，感測器與測量系統的邊界也越來越模糊。了解和掌握感測器技術，不僅需要掌握感測器的敏感機理，而且需要掌握敏感元件的檢測、信號調理及信號轉換，乃至數據獲取方面的知識，才能很好地研究與套用感測器。
感測器技術是一門學科跨度大、兼具理論性及套用性的技術。現代科學在理論原理或工藝技術上所取得的任何一點突破，幾乎都會在感測器領域中得到體現。另一方面，現代科學每一個技術領域的發展都離不開感測器技術的支持，這些技術領域的需求既是感測器技術的套用背景，也是感測器技術發展的強大動力。然而，感測器技術的這種跨學科特性，使得感測器所涉及的領域非常之寬，給學習、研究與套用感測器技術帶來了相當大的難度。
本書從實際工程套用的角度出發，採用信號轉換方式作為章節劃分標準，將感測器與測量系統結合在一起進行分類闡述。對於每一種類型的感測器，不僅給出了敏感機理方面的基本知識，而且結合實例對常用的信號檢測、信號調理及數據獲取電路進行深入分析。書中總結了編著者長期的教學經驗與科研工作成果，薈萃了有關感測技術與系統的理論和成果，著力反映這一學術領域的當代發展水平，力圖做到概念清楚、深入淺出，能夠幫助讀者提高對感測技術及系統的實際運用能力。
本書內容共分10章。
第1章感測器與測量系統。本章介紹感測器與測量系統的基本概念、感測器的分類及基本特性、感測器的標定及數據處理方法，並就如何在實際中學習與套用感測器方面的專業知識給出一些建議。
第2章感測器的材料及加工工藝。感測器在性能上的突破往往源於新材料、新製造工藝以及兩者的結合。本章首先介紹幾種感測器中常用的材料， 第3章電阻式感測器。電阻式感測器是感測器中最常見的一類。本章首先介紹機械量、磁變數、光變數、化學量等電阻式感測器的基礎知識，然後給出電阻式感測器中一些常用的檢測電路。
第4章電感式感測器。本章首先介紹傳統的自感式、互感式感測器，然後對基於電渦流原理的位移感測器及無損檢測感測器進行深入分析。
第5章電容式感測器。本章首先給出電容式感測器的基礎理論知識，並重點結合接近覺感測器及基於MEMS的微型感測器進行分析，然後介紹常用的電容式感測器檢測電路。
第6章壓電感測器。利用壓電材料製成的壓電感測器種類繁多，套用範圍也非常廣。本章首先介紹傳統的電荷型壓電感測器，然後對壓電諧振式感測器及聲表面波感測器進行深入分析。
第7章化學量感測器。化學量、生物量的檢測已經成為感測器的重要套用領域。本章闡述化學量、生物量檢測的基礎知識，重點是電化學感測器。
第8章光學感測器。本章首先介紹光探測器、CCD及CMOS圖像感測器，然後對光纖感測器及表面電漿諧振檢測技術進行闡述。
第9章感測器的信號調理。信號調理是感測器與測量系統中的重要單元，本章闡述了信號調理的基本概念與分類，對電平調整、線性化、信號形式變換、濾波及阻抗匹配等信號調理電路的原理及實現方法進行了深入分析。
第10章感測器的數據獲取技術。本章首先對模擬量數位化的位置選擇、抗混濾波以及數據獲取系統的實現方式進行討論，然後對智慧型化感測器、網路化感測器、軟感測器等進行分析闡述，最後介紹感測器系統中的噪聲與抗干擾技術。
本書可供高等工科院校測控技術與儀器、自動化工程、機電一體化及儀器儀表等專業師生使用，同時也可供從事自動化控制、測量儀器等方面的研究、設計、製造、使用和調修的工程技術人員學習和參考。
由於編著者水平有限，書中難免有不妥甚至錯誤之處，殷切希望讀者提出寶貴意見。
隨著數字電路技術、大規模積體電路技術的發展，感測器也逐步走向微、小型化和智慧型化，感測器與測量系統的邊界也越來越模糊。了解和掌握感測器技術，不僅需要掌握感測器的敏感機理，而且需要掌握敏感元件的檢測、信號調理及信號轉換，乃至數據獲取方面的知識，才能很好地研究與套用感測器。
感測器技術是一門學科跨度大、兼具理論性及套用性的技術。現代科學在理論原理或工藝技術上所取得的任何一點突破，幾乎都會在感測器領域中得到體現。另一方面，現代科學每一個技術領域的發展都離不開感測器技術的支持，這些技術領域的需求既是感測器技術的套用背景，也是感測器技術發展的強大動力。然而，感測器技術的這種跨學科特性，使得感測器所涉及的領域非常之寬，給學習、研究與套用感測器技術帶來了相當大的難度。
本書從實際工程套用的角度出發，採用信號轉換方式作為章節劃分標準，將感測器與測量系統結合在一起進行分類闡述。對於每一種類型的感測器，不僅給出了敏感機理方面的基本知識，而且結合實例對常用的信號檢測、信號調理及數據獲取電路進行深入分析。書中總結了編著者長期的教學經驗與科研工作成果，薈萃了有關感測技術與系統的理論和成果，著力反映這一學術領域的當代發展水平，力圖做到概念清楚、深入淺出，能夠幫助讀者提高對感測技術及系統的實際運用能力。
本書內容共分10章。
第1章感測器與測量系統。本章介紹感測器與測量系統的基本概念、感測器的分類及基本特性、感測器的標定及數據處理方法，並就如何在實際中學習與套用感測器方面的專業知識給出一些建議。
第2章感測器的材料及加工工藝。感測器在性能上的突破往往源於新材料、新製造工藝以及兩者的結合。本章首先介紹幾種感測器中常用的材料， 第3章電阻式感測器。電阻式感測器是感測器中最常見的一類。本章首先介紹機械量、磁變數、光變數、化學量等電阻式感測器的基礎知識，然後給出電阻式感測器中一些常用的檢測電路。
第4章電感式感測器。本章首先介紹傳統的自感式、互感式感測器，然後對基於電渦流原理的位移感測器及無損檢測感測器進行深入分析。
第5章電容式感測器。本章首先給出電容式感測器的基礎理論知識，並重點結合接近覺感測器及基於MEMS的微型感測器進行分析，然後介紹常用的電容式感測器檢測電路。
第6章壓電感測器。利用壓電材料製成的壓電感測器種類繁多，套用範圍也非常廣。本章首先介紹傳統的電荷型壓電感測器，然後對壓電諧振式感測器及聲表面波感測器進行深入分析。
第7章化學量感測器。化學量、生物量的檢測已經成為感測器的重要套用領域。本章闡述化學量、生物量檢測的基礎知識，重點是電化學感測器。
第8章光學感測器。本章首先介紹光探測器、CCD及CMOS圖像感測器，然後對光纖感測器及表面電漿諧振檢測技術進行闡述。
第9章感測器的信號調理。信號調理是感測器與測量系統中的重要單元，本章闡述了信號調理的基本概念與分類，對電平調整、線性化、信號形式變換、濾波及阻抗匹配等信號調理電路的原理及實現方法進行了深入分析。
第10章感測器的數據獲取技術。本章首先對模擬量數位化的位置選擇、抗混濾波以及數據獲取系統的實現方式進行討論，然後對智慧型化感測器、網路化感測器、軟感測器等進行分析闡述，最後介紹感測器系統中的噪聲與抗干擾技術。
本書可供高等工科院校測控技術與儀器、自動化工程、機電一體化及儀器儀表等專業師生使用，同時也可供從事自動化控制、測量儀器等方面的研究、設計、製造、使用和調修的工程技術人員學習和參考。
由於編著者水平有限，書中難免有不妥甚至錯誤之處，殷切希望讀者提出寶貴意見。
