【现货速发】新型传感技术与应用

本书结合国际上传感技术及应用方面的发展趋势，梳理了新型传感技术的共性基础问题，包括传感器特性、传感器测量不确定度、先进敏感材料、传感器建模分析、传感器的微纳制造与封装技术；在此基础上总结了传感器领域的相关最新研究进展，以新材料、新机理、新应用为主线，介绍了石墨烯基传感器、硅电容式集成传感器、谐振式传感器、声表面波传感器、光纤传感器、柔性传感器、仿生传感器、特种传感器、无线传感器网络等。既重视理论分析，又结合工程实际，同时注重在各个领域的创新应用。本书的每章后都配有思考题与习题，并梳理总结了本章的学习方法、重点与难点，以便于读者理解与掌握。

李成，北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院副教授，博导，中国仪器仪表学会传感器分会常务理事，北航首届青年教学名师；首批思政示范课、国家级首批一流本科课程、国家级精品资源共享课“传感器技术及应用”主讲教师（排名2）；获2021年北京市高等教育教学成果二等奖、西飞奖教金二等奖、北航教学优秀二等奖、北航教学成果一等奖4项、二等奖3项。 主持GF创新特区课题、国家自然科学基金（面上、青年）、北京市自然科学基金、航空基金、航天基金、深圳创科委课题、CAST基金、国家重点实验室基金等多项。主持1项产学合作协同育人项目。发表国内外学术论文100余篇，其中，SCI、E论文80篇；授权中国发明专利18项，荷兰发明专利1项、日本实用新型专利1项，软件著作权3项；受理国家发明专利4项。

第　1章 绪论　1
1.1　测量的基本概念与意义　1
1.1.1　测量的基本定义　1
1.1.2　测量的作用　2
1.1.3　测量和计量　3
1.1.4　量值传递与量子测量　4
1.2　测量方式　8
1.2.1　直接和间接测量　8
1.2.2　开环与闭环测量　8
1.2.3　能量变换型与能量控制型测量　9
1.2.4　接触式与非接触式测量　9
1.2.5　静态与动态测量　9
1.3　测量与传感器的关系　10
1.3.1　传感测量系统　10
1.3.2　传感器的校准与标定　10
1.4传感器测量系统概述　11
1.4.1基本组成与选用原则　11
1.4.2主要评价指标　12
1.4.3主要发展趋势　13
1.5传感器的概述　14
1.5.1作用与功能　14
1.5.2分类形式　14
1.5.3技术特点　15
1.5.4发展方向　16
习题　17
第　2章 传感器的静态与动态特性　18
2.1传感器的静态标定　18
2.1.1　静态响应模型　18
2.1.2　静态标定条件　19
2.1.3　传感器的静态特性　20
2.2　传感器的主要静态性能指标　21
2.2.1　测量范围与量程　21
2.2.2　静态灵敏度　21
2.2.3　分辨力与分辨率　21
2.2.4　时漂与温漂　21
2.2.5　线性度　22
2.2.6　符合度　23
2.2.7　迟滞与非线性迟滞　24
2.2.8　重复性　25
2.2.9　综合误差　26
2.3传感器输入输出特性的动态模型　27
2.3.1　微分方程　27
2.3.2　传递函数　28
2.3.3　状态方程　28
2.4传感器的主要动态性能指标　29
2.4.1　频域动态性能指标　29
2.4.2　时域动态性能指标　32
习题　34
第3章　传感器敏感材料　35
3.1　敏感材料的定义与分类　35
3.2典型的敏感材料　36
3.2.1　半导体材料　36
3.2.2　巨磁阻材料　43
3.2.3　聚合物薄膜　45
3.2.4　压电材料　48
3.2.5　柔性材料　51
3.2.6　二维材料　55
3.2.7　量子材料　58
习题　59
第4章　石墨烯传感器　60
4.1　石墨烯传感器的分类与发展趋势　60
4.1.1　石墨烯传感器的分类　60
4.1.2　石墨烯传感器的发展趋势　61
4.2　石墨烯的基本性质　62
4.2.1　力学性质　62
4.2.2　光学性质　63
4.2.3　热学性质　64
4.2.4　电学性质　64
4.2.5　石墨烯用于传感器的材料优势　65
4.3　石墨烯柔性力敏传感器　66
4.3.1概述　66
4.3.2　石墨烯柔性力敏传感器的结构　66
4.3.3　石墨烯柔性力敏传感器的应用　68
4.4石墨烯膜光纤F-P声压传感器　71
4.4.1　声压敏感模型　71
4.4.2　石墨烯膜F-P声压探头制作　72
4.4.3声压传感测试　74
4.5　氧化石墨烯光纤F-P湿度传感器　75
4.5.1　氧化石墨烯的湿敏性质　75
4.5.2　氧化石墨烯膜F-P探头的制备　75
4.5.3　湿度敏感实验与分析　77
习题　80
第5章　织物传感器　81
5.1　织物传感器的概述　81
5.1.1　织物传感器的定义与分类　81
5.1.2　织物传感器的应用特点　82
5.1.3　织物传感器的发展趋势　83
5.2　织物传感器的敏感材料　84
5.2.1　本征导电材料基纺织品　86
5.2.2　导电聚合物纤维　86
5.2.3　纳米碳基导电材料　89
5.2.4　高导电复合材料　90
5.3　织物传感器的结构制作　91
5.3.1　织物传感器的结构形式　91
5.3.2　织物传感器的设计制作　92
5.4　典型的织物传感器　93
5.4.1　力敏织物传感器　93
5.4.2　光敏织物传感器　97
5.4.3　湿敏织物传感器　99
5.4.4温敏织物传感器　102
习题　104
第6章　谐振式传感器　105
6.1谐振式传感器概述　105
6.1.1谐振式传感器的定义　105
6.1.2谐振式传感器的特点　107
6.1.3谐振式传感器的发展趋势　107
6.2谐振敏感元件的激励方式　108
6.2.1静电激励　108
6.2.2压电激励　109
6.2.3电磁激励　111
6.2.4热激励　113
6.3谐振式传感器检测方式　113
6.3.1压阻检测　114
6.3.2压电检测　114
6.3.3电容检测　115
6.3.4光检测　116
6.4典型的谐振式传感器　117
6.4.1谐振梁式加速度传感器　117
6.4.2谐振筒式压力传感器　118
6.4.3硅微角速率传感器　120
6.4.4谐振式质量流量传感器　122
6.4.5声表面波气体传感器　123
6.4.6　石墨烯光纤谐振式压力传感器　125
思考题与习题　126
第7章　无线传感器网络　127
7.1　无线传感器网络概述　127
7.2　无线传感器和传感器网络　129
7.2.1　无线传感器网络架构和设计　129
7.2.2　无线传感器网络的体系结构　131
7.2.3　无线集成网络传感器　133
7.2.4　无线传感器网络的安全技术　134
7.3　分布式传感器网络技术　136
7.3.1　分布式传感器网络的特点　136
7.3.2　分布式传感器网络的体系结构　138
7.4　多传感器信息融合技术　139
7.4.1　多传感器信息融合技术的发展　139
7.4.2　多传感器信息融合的结构形式　140
7.4.3　多传感器信息融合的算法　142
7.4.4　多传感器信息融合的新技术与发展方向　144
7.5　无线传感器网络的典型应用　146
7.5.1　无线传感器网络在健康监护中的应用　146
7.5.2　无线传感监测网络在煤矿安全监测的应用　148
7.6　无线传感器网络的发展趋势　149
思考题与习题　149
第8章　传感信号的数据采集技术　151
8.1　数据采集的基本知识　151
8.1.1　数据采集的基本概念与系统组成　151
8.1.2　采样定理与混频现象　153
8.1.3　采样方式的分类　157
8.1.4量化与量化误差　158
8.1.5　编码　161
8.2　数据采集的输入通道设计　162
8.2.1　集成运算放大器　162
8.2.2　有源滤波器　164
8.2.3　测量放大器　166
8.2.4　模拟多路开关　167
8.2.5　采样保持器　169
8.2.6　模/数转换器　171
8.3　典型的数据采集技术　172
8.3.1　基于PCI总线的数据采集　172
8.3.2　基于USB总线的数据采集　176
8.3.3　基于LabVIEW的数据采集　179
8.3.4　基于ZigBee无线传感网络的数据采集　182
思考题与习题　185
第9章　测量数据的误差与不确定度评价　186
9.1　测量误差概述　186
9.1.1　测量误差的定义　186
9.1.2误差的分类　187
9.1.3　误差的来源　191
9.2　测量结果的评价处理　192
9.2.1　测量结果的评价　192
9.2.2　测量结果的数据处理　194
9.3　测量结果的不确定度评价　195
9.3.1　测量不确定度的评定方法　195
9.3.2　测量结果的不确定度报告　200

本书结合国际上传感技术及应用方面的发展趋势，梳理了新型传感技术的共性基础问题，包括传感器特性、传感器测量不确定度、先进敏感材料、传感器建模分析、传感器的微纳制造与封装技术；在此基础上总结了传感器领域的相关最新研究进展，以新材料、新机理、新应用为主线，介绍了石墨烯基传感器、硅电容式集成传感器、谐振式传感器、声表面波传感器、光纤传感器、柔性传感器、仿生传感器、特种传感器、无线传感器网络等。既重视理论分析，又结合工程实际，同时注重在各个领域的创新应用。本书的每章后都配有思考题与习题，并梳理总结了本章的学习方法、重点与难点，以便于读者理解与掌握。

李成，北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院副教授，博导，中国仪器仪表学会传感器分会常务理事，北航首届青年教学名师；首批思政示范课、国家级首批一流本科课程、国家级精品资源共享课“传感器技术及应用”主讲教师（排名2）；获2021年北京市高等教育教学成果二等奖、西飞奖教金二等奖、北航教学优秀二等奖、北航教学成果一等奖4项、二等奖3项。 主持GF创新特区课题、国家自然科学基金（面上、青年）、北京市自然科学基金、航空基金、航天基金、深圳创科委课题、CAST基金、国家重点实验室基金等多项。主持1项产学合作协同育人项目。发表国内外学术论文100余篇，其中，SCI、E论文80篇；授权中国发明专利18项，荷兰发明专利1项、日本实用新型专利1项，软件著作权3项；受理国家发明专利4项。