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先进传感器:原理、技术与应用

"近二十年先进科技知识的精选,近三十年科研教学经验的凝结。 紧扣传感技术发展脉搏;注重交叉学科思维培养。 从理论入手,深入浅出;以应用导向,抽丝剥茧。 配套:教学大纲+PPT课件+课程设计教案 "

作者:王元庆
定价:89
印次:1-1
ISBN:9787302637769
出版日期:2023.09.01
印刷日期:2023.08.28

本书介绍的先进传感器主要是21世纪以来发展或兴起的新型传感器件,其共同特点是具有更高的灵敏度、更强的智能化、更大的集成度、更广的应用面,并且具有极为广阔的发展前景。本书介绍新型结型光电传感器、CMOS图像传感器、电荷耦合器件、半 导 体 光 子 探 测 器、超 导 光 子 探 测 器、热 红 外 传 感 器、机器视觉传感器、光纤传感器、智能化集成传感器等新型传感器的工作原理、结构、特性等基本知识, 并在此基础上进一步介绍各类传感器的基本概念、典型外围电路、信号处理等应用类知识。 根据各类传感器的特点,本书对不同传感器的介绍重点略有不同,有些传感器重点关注技术、工程层面,有些传感器重点介绍理论、原理、结构层面。为了便于阅读,附录中列举书中涉及的相关理论知识,供读者延伸阅读。 本书立足基本理论、面向应用技术,具有一定的理论性和很强的实用性,可作为电子与信息工程、检测技术与仪器、工业自动化、电子与光学仪器等专业的教材,也可供相关领域的科技工作者参考。

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前言 传感器技术可以应用于几乎所有的领域,几乎所有科技领域的进步都会促进传感器技术的发展。很多重要的、令人兴奋的创新和发现不断应用于传感器技术的研究与开发,大大地推动了传感器技术的迅猛发展。例如,微纳加工技术、新材料、新工艺、小型化/智能化/高效率电子系统等,它们在传感器技术的发展中起到了极为重要的作用。 21世纪是全面进入信息电子化的时代,随着人类探知领域和空间的拓展,需要获得的自然界信息的种类日益增加,需要信息传递的速度加快,信息处理能力增强。信息化发展的需要,要求与之相对应的信息获取技术同步发展,各种新型的、先进的传感器应运而生。 传感器技术是众多学科相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术,涉及的相关领域有材料学、力学、电学、磁学、微电子学、光学、声学、化学、生物学、精密机械、仿生学、测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术,乃至系统科学、人工智能、自动化技术等。这些学科的每一次最新研究进展和技术突破都会促成先进传感器技术的进步。 现代人类的一切活动都离不开信息的获取,传感器发挥的作用越来越大,它们在航空航天、兵器、信息产业、机械、电力、能源、交通、冶金、石油、建筑、邮电、生物、医学、环保、材料、灾害预测预防、农林渔业、食品、烟酒制造、建筑、汽车、舰船、机器人、家电、公共安全等领域得到了越来越广泛的应用。 仅举两例,窥豹一斑、尝鼎一脔,亦足见微知著。 例一: 任何机器人都离不开传感器,机器人要具备智能行为必须不断感知外界环境,从而做出相应的行为决策; 同时感知内部状态,确保安全有效运行。无人机是机器人的一种类型,安装有加速度传感器、磁传感器、倾角传感器、电流传感器、发动机进气流量传感器等,其飞行过程中的各个动作都是由各种传感器与控制系统协作完成的。能够感知周围环境的无人机,在物流、航拍、农业植保、环保检测、电路巡检等领域中得到了广泛应用。 例二: 传感器无时无刻不陪伴人们的左右,在人们的日常生活中,跑步、看地图、打电话、玩游戏时,传感器呈现了异彩纷呈的电子世界。例如,手机包含声音、触摸、光线、距离、指纹、加速度、重力、陀螺、磁场、图像、GPS、温度、气压、心率、血氧、紫外线、计步等传感器,传感器越多,用户的交互体验也会越好。又如,轿车包含30~100种传感器,对温度、压力、位置、距离、转速、加速度、湿度、电磁、光电、振动等做实时准确测量。再如,高速列车有1000多个传感器搜集运行状态的各种信息,对关键系统和部位的温度、速度、加速度、压力、绝缘性能、位置等做实时监测。 本书介绍了九大类先进传感技术,详解传感器30余种。为了更好地编写本书,作者邀请业内专家提供了专业的资料或建议,借此机会,感谢南京大学电子科学与工程学院的张腊宝教授、毛成副研究员,现代工程与应用科学学院王峰副教授。 华夏广博浩瀚、济济多士,不乏秉文之德、逸群之才。欢迎广大读者、专家丹铅点勘、校纰厘正,不吝赐教。 王元庆 2023年6月·百廿南雍

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  • "王元庆,南京大学教授、博士生导师。中国图象图形学学会(CSIG)理事,CSIG“三维成像与显示”专业委员会主任,教育部某重点实验室副主任;ISO/IEC国际标准工作组专家,全国平板显示器件标准化技术委员会专家。
    长期从事新型图像显示、激光三维成像雷达的研究,主持30余项科研项目,多项科研成果通过鉴定或定型验收,实现量产和应用。获“**研究先进个人”等荣誉2次,获科技进步奖、创新挑战赛优胜奖、优秀博士学位论文等科教类奖7项。出版著作3部,主持或参与制定国家标准若干项,发表学术论文百余篇(包括Nature、SCI期刊等),授权中国、国际专利数十项。
    "

  • "(1)知识密度:浓缩了从物理基础、工作原理、电路分析,到基本结构、特性参数、应用实例等多维度知识,对每种传感器的知识进行系统梳理。
    (2)内容求新:从传感器应用的角度出发,保留应用广泛的经典传感器内容、精选前景广阔的**传感器知识,经典与先进兼顾,科学与技术并重。
    (3)读者视角:以初学者思维的角度展开对新知识的叙述,先从传感器工作原理的定性分析切入,逐次递进展开到定量分析,从简到繁、从易到难。
    (4)交叉学科:作者具有光学工程、电子技术、信号处理的交叉学科背景,以此为基础展开传感器知识的叙述,以其独到的维度帮助读者理解复杂的知识。
    (5)资源共享:配套完整的PPT授课课件,便于教师的授课展示;图文精美、动画精彩,分层递进、逐次展开;将持续更新教学资源,分享**教学成果。
    (6)知识延伸:PPT的内容是书籍的延伸和补充,适度扩展知识范围,更为直观、形象、精炼、立体地演绎课本知识,帮助读者理解和消化晦涩的新知识。
    "

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  • 目录

    大纲+课件

    源代码+测试题

    第1章新型传感器综述

    1.1传感器基本概念

    1.1.1传感器的定义

    1.1.2传感器系统的组成

    1.1.3传感器的分类

    1.1.4传感器的应用

    1.2传感器的静态特性

    1.2.1传感器静态特性方程

    1.2.2传感器主要静态特性参数

    1.3传感器的动态特性

    1.3.1传感器的数学模型

    1.3.2传感器的动态特性分析

    第2章新型结型光电传感器

    2.1光电位置传感器

    2.1.1横向光电效应

    2.1.2PSD的坐标位置计算

    2.1.3PSD等效电路

    2.2自扫描光电二极管阵列

    2.2.1电荷存储工作原理

    2.2.2线阵SSPD器件

    2.2.3SSPD器件的主要特性参数

    2.2.4SSPD器件的信号读出及放大电路

    2.3光敏管阵列传感器的应用

    2.3.1静脉输液检测

    2.3.2液滴的光学特性

    2.3.3液滴传感与信号调理电路

    第3章CMOS图像传感器

    3.1像素结构

    3.1.1被动式像素传感器

    3.1.2主动式像素传感器

    3.1.3像素的光学结构

    3.2彩色图像的获得

    3.2.1人眼的彩色视觉

    3.2.2滤光片阵列

    3.2.3颜色的计算

    3.3传感器的信号读出与特性

    3.3.1信号处理与读出

    3.3.2特性参数

    3.4CMOS传感器的应用

    3.4.1纸币的图像采集

    3.4.2纸币的高速...

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