图书前言

    信息获取与处理已经成为现代信息技术领域的核心,对社会发展、科技进步起着重要的作用。传感器作为信息获取与处理系统中最前端的部件,直接面向被测量的对象,将被测对象的被测量参数转换成为电信号,是现代信息技术的重要基础。在工业自动化、航空航天、军事工程、环境监测、海洋探测、石油化工、生物工程等许多领域,传感器获得了越来越广泛的应用。

    随着数字电路技术、大规模集成电路技术的发展,传感器也逐步走向微、小型化和智能化,传感器与测量系统的边界也越来越模糊。了解和掌握传感器技术,不仅需要掌握传感器的敏感机理,而且需要掌握敏感元件的检测、信号调理及信号转换,乃至数据获取方面的知识,才能很好地研究与应用传感器。

    传感器技术是一门学科跨度大、兼具理论性及应用性的技术。现代科学在理论原理或工艺技术上所取得的任何一点突破,几乎都会在传感器领域中得到体现。另一方面,现代科学每一个技术领域的发展都离不开传感器技术的支持,这些技术领域的需求既是传感器技术的应用背景,也是传感器技术发展的强大动力。然而,传感器技术的这种跨学科特性,使得传感器所涉及的领域非常之宽,给学习、研究与应用传感器技术带来了相当大的难度。

    本书从实际工程应用的角度出发,采用信号转换方式作为章节划分标准,将传感器与测量系统结合在一起进行分类阐述。对于每一种类型的传感器,不仅给出了敏感机理方面的基本知识,而且结合实例对常用的信号检测、信号调理及数据获取电路进行深入分析。书中总结了编著者长期的教学经验与科研工作成果,荟萃了有关传感技术与系统的理论和成果,着力反映这一学术领域的当代发展水平,力图做到概念清楚、深入浅出,能够帮助读者提高对传感技术及系统的实际运用能力。

    本书内容共分10章。

    第1章传感器与测量系统。本章介绍传感器与测量系统的基本概念、传感器的分类及基本特性、传感器的标定及数据处理方法,并就如何在实际中学习与应用传感器方面的专业知识给出一些建议。

    第2章传感器的材料及加工工艺。传感器在性能上的突破往往源于新材料、新制造工艺以及两者的结合。本章首先介绍几种传感器中常用的材料,然后介绍近年来广泛研究应用的微机械加工工艺。

    第3章电阻式传感器。电阻式传感器是传感器中最常见的一类。本章首先介绍机械量、磁变量、光变量、化学量等电阻式传感器的基础知识,然后给出电阻式传感器中一些常用的检测电路。

    第4章电感式传感器。本章首先介绍传统的自感式、互感式传感器,然后对基于电涡流原理的位移传感器及无损检测传感器进行深入分析。

    第5章电容式传感器。本章首先给出电容式传感器的基础理论知识,并重点结合接近觉传感器及基于MEMS的微型传感器进行分析,然后介绍常用的电容式传感器检测电路。

    第6章压电传感器。利用压电材料制成的压电传感器种类繁多,应用范围也非常广。本章首先介绍传统的电荷型压电传感器,然后对压电谐振式传感器及声表面波传感器进行深入分析。

    第7章化学量传感器。化学量、生物量的检测已经成为传感器的重要应用领域。本章阐述化学量、生物量检测的基础知识,重点是电化学传感器。

    第8章光学传感器。本章首先介绍光探测器、CCD及CMOS图像传感器,然后对光纤传感器及表面等离子体谐振检测技术进行阐述。

    第9章传感器的信号调理。信号调理是传感器与测量系统中的重要单元,本章阐述了信号调理的基本概念与分类,对电平调整、线性化、信号形式变换、滤波及阻抗匹配等信号调理电路的原理及实现方法进行了深入分析。

    第10章传感器的数据获取技术。本章首先对模拟量数字化的位置选择、抗混滤波以及数据获取系统的实现方式进行讨论,然后对智能化传感器、网络化传感器、软传感器等进行分析阐述,最后介绍传感器系统中的噪声与抗干扰技术。

    本书可供高等工科院校测控技术与仪器、自动化工程、机电一体化及仪器仪表等专业师生使用,同时也可供从事自动化控制、测量仪器等方面的研究、设计、制造、使用和调修的工程技术人员学习和参考。

    由于编著者水平有限,书中难免有不妥甚至错误之处,殷切希望读者提出宝贵意见。