现代传感器技术：面向物联网应用

图书标准信息

• 作者 刘少强 著
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2014-02
• 版次 01
• ISBN 9787121223815
• 定价 55.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 464页
• 正文语种 简体中文
• 丛书 国家级特色专业（物联网工程）规划教材

【内容简介】

本书是依托中南大学国家级特色专业（物联网工程）的建设，结合国内物联网工程专业的教学情况编写的。本书系统、全面地介绍了面向物联网应用的现代传感器技术，主要内容涵盖传感器的性能与评价，传感器的基本原理、效应与器件，机械量传感器，热学量传感器，其他物理量传感器，化学和生物传感器，集成传感器和微传感器，智能传感器技术与网络化及接口标准，低功耗的传感器电路设计和数据获取及处理方法，物联网典型应用中的传感器和典型节点方案等。

【作者简介】

博士，中南大学信息科与工程学院福建省，长期从事传感器与检测技术、信号处理、无线传感器网络等方面的工作。曾获得1997年度湖南大学优秀教学质量奖、2002年度中国仪器仪表学会奖学金二等奖。

【目录】

第1章  绪论1
1．1  传感器的地位和作用2
1．2  传感器的相关概念3
1．2．1  测量和测量系统3
1．2．2  传感器的定义4
1．2．3  传感器的分类5
1．3  传感器的一般构成7
1．3．1  传感器的基本组成7
1．3．2  传感器的信号调理与接口9
1．4  传感器技术的特点与发展趋势11
1．4．1  传感器技术的特点11
1．4．2  传感器技术的发展趋势12
1．5  物联网用传感器的特点和发展趋势13
1．5．1  物联网用传感器的需求及技术特点13
1．5．2  物联网用传感器的技术与应用发展趋势14
思考题与习题14
第2章  传感器的性能与评价17
2．1  传感器的特性概述18
2．1．1  与测量系统的匹配18
2．1．2  机械特性18
2．1．3  工作特性19
2．2  传感器的误差19
2．2．1  理想传感器与实用中的局限性19
2．2．2  误差及其来源19
2．3  传感器的静态特性21
2．3．1  输入输出静态函数关系21
2．3．2  线性度22
2．3．3  灵敏度与测量范围23
2．3．4  迟滞特性与重复性24
2．3．5  分辨力与阈值25
2．3．6  稳定性25
2．3．7  综合误差26
2．4  传感器的动态特性26
2．4．1  动态特性分析方法27
2．4．2  频率响应特性与动态品质的关系27
2．4．3  时域响应特性与动态品质的关系30
2．5  传感器的标定31
2．6  传感器的合理选用35
思考题与习题37
第3章  传感器的基本原理、效应与器件39
3．1  概述40
3．2  基本电参量――电阻、电容、电感传感原理与测量41
3．2．1  电阻传感器与电阻参数的测量42
3．2．2  电容传感器原理与电容参数的测量49
3．2．3  电感传感器原理与电感参数的测量59
3．3  弹性效应和弹性元件66
3．3．1  弹性敏感元件的基本特性66
3．3．2  弹性敏感元件的材料70
3．4  电阻应变效应和压阻效应及器件72
3．4．1  电阻应变原理和电阻应变片72
3．4．2  应变片和应变式传感器的特点及应用74
3．4．3  压阻效应75
3．5  压电效应与器件80
3．5．1  压电效应与材料80
3．5．2  压电元件的等效电路和测量电路81
3．5．3  压电式传感器的结构83
3．6  光电效应与传感器件84
3．6．1  光电效应84
3．6．2  光电效应主要器件及基本特性85
3．6．3  集成光电检测器件89
3．6．4  光电传感器的构成与类型90
3．6．5  红外传感原理与探测器特点92
3．7  光纤传感原理与类型94
3．7．1  光纤传感原理94
3．7．2  光纤传感器的工作原理及组成98
3．8  磁电效应和磁敏器件100
3．8．1  磁电效应与器件结构100
3．8．2  霍尔效应与半导体器件101
3．8．3  磁电阻效应与元件104
3．8．4  磁敏晶体管109
3．8．5  磁敏器件的应用111
3．9  磁致伸缩效应和压磁效应111
3．9．1  磁致伸缩效应111
3．9．2  压磁效应112
3．10  热阻效应、热电效应和热释电效应113
3．10．1  热阻效应与热敏器件113
3．10．2  热电效应及器件114
3．10．3  热释电效应及器件115
3．11  与声波有关的效应与器件116
3．11．1  超声波检测的原理和超声波换能器116
3．11．2  声表面波原理与器件119
3．12  核辐射传感原理122
3．12．1  核辐射检测的物理基础122
3．12．2  典型核辐射传感器123
思考题与习题124
第4章  机械量传感器127
4．1  线位移传感器128
4．1．1  磁阻式线位移传感器128
4．1．2  光纤小位移传感器130
4．1．3  光电式线位移传感器133
4．2  物位传感器134
4．2．1  超声波物位传感器134
4．2．2  电容式物位传感器135
4．2．3  磁致伸缩物位传感器136
4．2．4  核辐射物位计137
4．3  数字式位移传感器138
4．3．1  绝对编码器式角位移传感器138
4．3．2  增量编码器142
4．3．3  光栅精密线位移传感器144
4．4  速度传感器146
4．4．1  光电式速度传感器146
4．4．2  磁电式速度传感器148
4．4．3  多普勒效应测速149
4．5  转速传感器151
4．5．1  光电式转速传感器151
4．5．2  磁电感应式转速传感器152
4．5．3  霍尔式转速传感器153
4．6  加速度传感器154
4．6．1  压电式加速度传感器154
4．6．2  电容式加速度传感器157
4．6．3  电阻应变式、压阻式加速度传感器158
4．7  力传感器158
4．7．1  应变式力与称重传感器158
4．7．2  压电式力传感器163
4．8  压力传感器164
4．8．1  膜片压力传感器164
4．8．2  压电式压力传感器167
4．8．3  光纤压力传感器169
4．9  扭矩传感器170
4．9．1  光栅扭矩传感器172
4．9．2  磁弹性扭矩传感器173
4．10  流量传感器175
4．10．1  差压式流量传感器176
4．10．2  涡轮式流量传感器177
4．10．3  电磁式流量传感器178
4．10．4  漩涡式流量传感器179
4．10．5  超声波流量传感器179
思考题与习题180
第5章  热学量传感器183
5．1  概述184
5．1．1  温标184
5．1．2  温度测量的特点184
5．1．3  测温方法与传感器的分类185
5．2  基于晶体管参数的温度传感器186
5．2．1  PN结温度传感器186
5．2．2  正比于热力学温度核心电路187
5．3  热电阻温度传感器191
5．3．1  金属热电阻191
5．3．2  半导体热敏电阻194
5．3．3  测温电桥195
5．4  热电偶195
5．4．1  热电偶的构成要求与类型195
5．4．2  热电偶测温所需的工作条件196
5．5  光纤温度传感器200
5．5．1  半导体谱带吸收式光纤温度传感器200
5．5．2  折射式光纤温度传感器201
思考题与习题203
第6章  其他物理量传感器205
6．1  光学量传感器206
6．1．1  照度传感器206
6．1．2  亮度传感器206
6．1．3  色度传感器207
6．1．4  红外和紫外光传感器210
6．2  视觉传感器件212
6．2．1  CCD图像传感器件212
6．2．2  COMS图像传感器件219
6．3  电流和电压传感器225
6．3．1  霍尔电流传感器225
6．3．2  磁平衡式霍尔电压传感器226
6．3．3  光纤电压传感器228
6．3．4  光纤电流传感器229
6．3．5  光纤电场强度传感器229
6．4  声传感器231
6．4．1  电容式传声器232
6．4．2  驻极体传声器234
思考题与习题235
第7章  化学和生物传感器237
7．1  化学传感器概述238
7．2  气体传感器239
7．2．1  气体传感器概况239
7．2．2  半导体式气体传感器242
7．2．3  电化学式气体传感器244
7．2．4  热化学气体传感器246
7．2．5  其他气体传感器247
7．3  湿度传感器248
7．3．1  概述248
7．3．2  半导体湿敏电阻元件249
7．3．3  电容式湿敏元件252
7．3．4  露点式湿度传感器253
7．4  离子传感器254
7．4．1  离子选择电极离子传感器254
7．4．2  场效应管离子传感器256
7．5  生物传感器257
7．5．1  生物传感器概述257
7．5．2  酶传感器260
7．5．3  酶传感器的应用263
7．5．4  免疫传感器264
思考题与习题269
第8章  集成传感器和微传感器271
8．1  传感器的集成化272
8．1．1  传感器集成化与集成途径及特点272
8．1．2  典型集成传感器274
8．2  机械量微传感器277
8．2．1  微机械加工技术与机械量微传感器概述277
8．2．2  典型微机械压力传感器279
8．2．3  加速度微传感器282
8．2．4  微机械陀螺290
8．2．5  微传声器292
8．3  磁微传感器293
8．3．1  AMR磁阻传感器293
8．3．2  GMR磁阻传感器295
8．3．3  微型磁通门磁强计296
8．4  热和红外辐射量微传感器299
8．4．1  声表面波温度传感器299
8．4．2  红外热敏微传感器300
8．5  化学量和生物量微传感器302
8．5．1  离子选择微电极302
8．5．2  基于MEMS技术的气体微传感器305
8．5．3  微悬臂梁式生物传感器308
8．5．4  基于生物微电子机械系统的细胞传感器311
思考题与习题311
第9章  智能传感器技术与网络化及接口标准313
9．1  智能传感器概述314
9．1．1  智能传感器的定义与结构314
9．1．2  智能传感器的功能与性能特点314
9．1．3  传感器智能化的途径315
9．2  基本传感器的选用原则316
9．3  智能化的主要实现方法和技术317
9．3．1  非线性自校正318
9．3．2  温度误差补偿319
9．3．3  自校准和自适应增益及量程调整323
9．4  网络化智能传感器及接口标准326
9．4．1  网络化智能传感器326
9．4．2  智能传感器接口标准――IEEE 1451329
思考题与习题337
第10章  低功耗的传感器电路设计和数据获取及处理方法339
10．1  信号调理电路及低功耗设计原则340
10．1．1  信号调理及低功耗的意义340
10．1．2  常用信号调理电路功能类型341
10．1．3  调理电路低功耗设计原则342
10．2  典型信号调理集成器件及应用345
10．2．1  专用集成调理器件345
10．2．2  多功能集成调理器件349
10．3  低功耗电源管理技术366
10．3．1  动态电源管理设计367
10．3．2  电源调整和按负载多方式分时供电369
10．4  低功耗的数据获取方式――准数字传感器的数据转换与测量372
10．4．1  频率式传感器的常见实现技术373
10．4．2  准数字传感器的参数转换376
10．4．3  时间调制信号的测量法378
10．5  面向资源有限传感器节点的数字滤波与数据压缩方法383
10．5．1  适应低端平台的数字滤波技术――中值滤波384
10．5．2  适应低端平台的数据压缩方法386
思考题与习题388
第11章  物联网典型应用中的传感器和典型节点方案391
11．1  物联网典型应用中的传感器及其应用概况392
11．1．1  智能家居中的传感器392
11．1．2  环境监测中的传感器401
11．1．3  健康监护中的人体生理量传感器409
11．2  传感器节点典型解决方案举例416
11．2．1  一种可持续监测振动的低功耗无线传感器节点方案416
11．2．2  一种灌区监测无线传感器网络节点方案424
11．2．3  一种穿戴式健康监护传感器节点方案430
思考题与习题445
参考文献446