智慧型感測器系統：新興技術及其套用

《智慧型感測器系統：新興技術及其套用》是2018年5月機械工業出版社出版的圖書，作者是傑拉德·梅傑。

基本介紹

• 書名：智慧型感測器系統：新興技術及其套用
• 作者：傑拉德·梅傑
• ISBN：9787111594123
• 定價：79元
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2018年5月
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

感測器系統不斷地要求小型化、低成本、低功耗，同時又要求更高的性能和可靠性，於是一些新的感測原理和技術應運而生，而將這些新原理和技術變為成熟的產品將需要更大的努力。除了提高感測器本身的性能外，感測器外圍的系統同樣重要，這些系統包括與感測器相連線的電路界面、保護感測器的系統封裝、保證感測器性能的校準程式等。本書正是一本從系統角度全面介紹感測器及其相關電路設計的書，詳細介紹了一些典型的感測器系統，內容實用並具有一定深度，是一本具有新穎性和基礎性的微型感測器領域專業書籍。本書適合作為微機電系統（MEMS）相關專業高年級本科生和研究生的教材，以及感測器相關專業人員的參考用書。

圖書目錄

目　錄

譯者序

原書前言

第1章　智慧型感測器設計1

1.1　引言1

1.2　智慧型感測器2

1.2.1　接口電路3

1.2.2　校準和微調5

1.3　智慧型溫度感測器6

1.3.1　電路原理6

1.3.2　接口電路設計7

1.3.3　近期研究進展8

1.4　智慧型風速感測器8

1.4.1　工作原理9

1.4.2　接口電路10

1.4.3　近期研究進展11

1.5　智慧型霍爾感測器11

1.5.1　電路原理11

1.5.2　接口電路12

1.5.3　近期研究進展13

1.6　本章小結14

參考文獻15

第2章　智慧型感測器的校準與自校準17

2.1　引言17

2.2　智慧型感測器的校準18

2.2.1　校準術語18

2.2.2　校準有效性的局限19

2.2.3　智慧型感測器校準的特性20

2.2.4　感測器中校準數據的存儲20

2.2.5　生產過程中的校準22

2.2.6　智慧型感測器校準的機遇24

2.2.7　案例分析：一種智慧型溫度感測器24

2.3　自校準26

2.3.1　自校準的局限性26

2.3.2　通過結合多個感測器的自校準26

2.3.3　自校準感測激勵器29

2.3.4　案例分析：一種智慧型磁場感測器30

2.3.5　零位平衡感測激勵器32

2.3.6　案例分析：一種智慧型風速感測器33

2.3.7　其他自校準方法35

2.4　總結和未來趨勢37

2.4.1　總結37

2.4.2　未來趨勢38

參考文獻39

第3章　精密儀表放大器41

3.1　引言41

3.2　儀表放大器的套用42

3.3　三運放儀表放大器43

3.4　電流反饋儀表放大器44

3.5　自動調零運算放大器和儀表放大器47

3.6　斬波運算放大器和儀表放大器50

3.7　斬波穩零運算放大器和儀表放大器55

3.8　斬波穩零及自動調零協同運算放大器和儀表放大器60

3.9　總結與展望64

參考文獻65

第4章　專用阻抗感測器系統67

4.1　引言67

4.2　採用方波激勵信號的電容式感測器接口電路70

4.2.1　單元素測量70

4.2.2　基於周期調製的高能效接口電路71

4.2.3　電容式感測器的高速高分辨測量74

4.2.4　接地電容測量：前饋有源保護75

4.3　專用測量系統：微生物檢測77

4.3.1　新陳代謝引起的電導改變特性77

4.3.2　張弛振盪器阻抗測量80

4.4　專用測量系統：含水量的測量82

4.4.1　背景82

4.4.2　電容值與含水量的關係83

4.4.3　趨膚效應和鄰近效應83

4.4.4　測定含水量的專用接口電路系統85

4.5　專用測量系統：血液阻抗表征測量系統87

4.5.1　血液及其電路模型的特徵87

4.5.2　有機體內血液分析系統90

4.5.3　實驗結果93

4.6　本章小結95

參考文獻96

第5章　低功耗振動式陀螺儀讀出電路99

5.1　引言99

5.2　節能的科里奧利感測技術99

5.2.1　振動式陀螺儀簡介99

5.2.2　電子接口電路100

5.2.3　接口讀出電路101

5.2.4　提高接口讀出電路功效102

5.2.5　利用感應諧振103

5.3　模式匹配105

5.3.1　評估失配105

5.3.2　調節失配109

5.3.3　關閉調諧迴路110

5.3.4　實際考慮111

5.4　力反饋114

5.4.1　模式匹配考慮114

5.4.2　初始系統架構和模型穩定性分析115

5.4.3　適應寄生諧振117

5.4.4　正反饋架構120

5.5　實驗樣機126

5.5.1　實施127

5.5.2　實驗結果130

5.6　總結136

參考文獻136

第6章　基於CMOS工藝的DNA生物晶片138

6.1　引言138

6.2　DNA晶片的基本工作原理和套用138

6.3　晶片修飾142

6.4　CMOS集成143

6.5　電化學讀出技術146

6.5.1　探測原理146

6.5.2　電位法裝置152

6.5.3　讀出電路155

6.6　其他讀出技術157

6.6.1　基於標記方法157

6.6.2　無標記方法158

6.7　封裝集成附註160

6.8　總結和展望161

參考文獻162

第7章　CMOS圖像感測器165

7.1　CMOS尺寸效應對圖像感測器的影響165

7.2　CMOS像素結構167

7.3　光子散粒噪聲171

7.4　套用於CMOS圖像感測器的模－數轉換器172

7.5　光靈敏度175

7.6　動態範圍176

7.7　全局快門177

7.8　結論178

參考文獻179

第8章　智慧型感測器探索之神經接口181

8.1　引言181

8.2　動態神經控制系統設計技術要點183

8.3　動態控制框架中基於智慧型感測器的治療設備：閉環心臟起搏器案例186

8.4　“間接”智慧型感測方法的套用實例：一個針對慢性疼痛的姿態回響脊髓刺激案例研究188

8.4.1　姿態回響型控制系統概述188

8.4.2　設計的挑戰：定義病人預期狀態189

8.4.3　物理感測器：三軸加速度計192

8.4.4　三軸加速度計的具體設計192

8.4.5　採用狀態評估使感測器“智慧型化”：位置檢測算法和刺激算法195

8.4.6　“閉環”：將慣性信息映射到基於姿態的自適應治療的刺激參數196

8.5　神經狀態的直接感知：智慧型感測器用於測量神經狀態和實現閉環神經系統的案例研究198

8.5.1　植入式雙向腦機接口系統設計199

8.5.2　斬波穩零EEG儀表放大器設計概述200

8.5.3　大腦的神經智慧型感知探索：動物樣本原型試驗208

8.5.4　展示大腦中智慧型感測的概念：實時大腦狀態評估和刺激法214

8.6　神經系統智慧型檢測的未來趨勢和機遇220

參考文獻222

第9章　微能源產生：原理和套用226

9.1　引言226

9.2　能量存儲系統229

9.2.1　簡介229

9.2.2　超級電容器230

9.2.3　鋰離子電池230

9.2.4　薄膜鋰離子電池232

9.2.5　能量存儲系統套用233

9.3　熱電能量採集234

9.3.1　簡介234

9.3.2　最新技術235

9.3.3　轉化效率239

9.3.4　電源管理240

9.3.5　小結240

9.4　振動與運動能量採集241

9.4.1　簡介241

9.4.2　機械環境：諧振系統242

9.4.3　人類環境：非諧振系統246

9.4.4　電源管理248

9.4.5　小結248

9.5　遠場RF能量採集249

9.5.1　簡介249

9.5.2　基本原理249

9.5.3　分析和設計252

9.5.4　套用253

9.6　光伏254

9.7　總結和未來趨勢255

9.7.1　總結255

9.7.2　未來趨勢256

參考文獻257