現(xiàn)代傳感器技術(shù)及應(yīng)用

前言

本書是“工作導(dǎo)向創(chuàng)新實踐教材”最新增加的內(nèi)容，作為《C51單片機應(yīng)用與C語言程序設(shè)計（第2版）》等課程的后續(xù)項目實踐教材，以形成循序漸進的系統(tǒng)化、層次化工作導(dǎo)向創(chuàng)新實踐教材體系，達到知行合一的教育目的。工作導(dǎo)向的概念，不只是一個簡單的概念，而是包含了深刻的哲理。學(xué)習(xí)的目的，特別是對于未來想從事工程師職業(yè)的學(xué)生而言，不僅要學(xué)習(xí)某一個知識體系，而且應(yīng)該更進一步獲得利用這些知識去解決生產(chǎn)實際問題的能力——動手能力。傳統(tǒng)的傳感器及其相關(guān)教材，基本上都是為了給學(xué)生建立傳感器知識體系，側(cè)重講解各種抽象的傳感器原理，并結(jié)合一些信號處理方法和簡單的實驗驗證，教學(xué)時讓學(xué)生感覺課程與實踐相去甚遠，甚至毫不相干，效果自然差強人意。殊不知，傳感器技術(shù)已經(jīng)滲透到日常生活的每一個角落，如冰箱、電飯煲和空調(diào)中用到的溫度傳感器，廚房中安裝的燃氣泄漏報警裝置用到的燃氣傳感器，空調(diào)和電視遙控器中使用的紅外傳感器，自動照相機中用到的光傳感器，以及汽車中用到的速度表和燃料計，等等。只要我們留心周圍的事物，還會發(fā)現(xiàn)更多的傳感器的蹤影。在工廠生產(chǎn)車間、工程施工現(xiàn)場、軌道交通線和航空航天器材方面，傳感器對于保證這些系統(tǒng)或者設(shè)備的正常運行起著更為關(guān)鍵的作用，一旦傳感器失靈，可能會導(dǎo)致重大的災(zāi)難。既然傳感器無處不在，所以傳感器及其應(yīng)用技術(shù)是許多工程專業(yè)的一項必修課，如機械工程、電子與電氣工程、自動化工程、建筑工程、生物工程等專業(yè)?，F(xiàn)代傳感器技術(shù)是以廣闊的技術(shù)領(lǐng)域為基礎(chǔ)形成的，學(xué)習(xí)起來確實非常復(fù)雜而且困難，尤其是離開了應(yīng)用泛泛地學(xué)習(xí)傳感器原理和信號處理方法，往往使學(xué)生摸不著頭腦。本書力圖改變這一現(xiàn)狀，以傳感器應(yīng)用技術(shù)作為重點，將傳感器元件、傳感信號的處理和分析嵌入到各種應(yīng)用項目中進行講解和實踐，將理論和實踐融為一體，力求通俗易懂。全書分8章，分別介紹和實踐如下內(nèi)容：第1章傳感器技術(shù)及應(yīng)用平臺的構(gòu)建；第2章溫度傳感器及其應(yīng)用；第3章力傳感器及其應(yīng)用；第4章環(huán)境質(zhì)量測量及其傳感器；第5章旋轉(zhuǎn)運動測量及其傳感器；第6章直線運動測量及其傳感器；第7章振動測量及其傳感器；第8章工業(yè)物流自動線及其傳感器。

內(nèi)容概要

本書按照現(xiàn)代傳感器技術(shù)在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的典型應(yīng)用分門別類展開，重點介紹傳感器集成應(yīng)用技術(shù)，并穿插一些基礎(chǔ)的測量技術(shù)與方法。全書共8章，首先介紹通用的傳感器應(yīng)用技術(shù)開發(fā)平臺，然后依次介紹溫度、力、環(huán)境質(zhì)量測量、旋轉(zhuǎn)運動測量、直線運動測量和振動測量中常用的傳感器和應(yīng)用集成技術(shù)。最后介紹了兩種典型的多傳感器綜合應(yīng)用技術(shù)和集成方法。本書每一章都按照項目的方式展開，按照實踐、歸納、推理和再實踐的方法不斷強化讀者對現(xiàn)代傳感器技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新能力。    本書可作為本科院校和高職院?！皞鞲衅骷夹g(shù)與應(yīng)用”及其相關(guān)課程的學(xué)習(xí)教材和教學(xué)參考書，也可以作為工程訓(xùn)練、電子制作的實踐教材和相應(yīng)專業(yè)課程的實驗配套教材，同時還可以供廣大希望從事智能儀器儀表、工程測試系統(tǒng)開發(fā)的讀者自學(xué)使用。

作者簡介

秦志強，男，1970年10月生，湖南寧鄉(xiāng)人，華中科技大學(xué)和香港科技大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士，上海交通大學(xué)博士后。現(xiàn)為深圳市鷗鵬科技有限公司董事長，湖南科技大學(xué)高級工程師。主要社會兼職有：深圳市科技專家委員會委員、專家協(xié)會理事、南昌大學(xué)兼職教授、電子工業(yè)出版社特聘專家、廣西河池學(xué)院兼職教授、深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院客座教授、湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院高級科技顧問等。主要學(xué)術(shù)專長：智能機器人集成技術(shù)、足球機器人競賽、工業(yè)機器人離線編程技術(shù)、嵌入式運動控制技術(shù)、現(xiàn)代創(chuàng)新工程教育的哲學(xué)基礎(chǔ)、基本理論和實踐方法等。

書籍目錄

第1章  傳感器技術(shù)及應(yīng)用平臺的構(gòu)建   學(xué)習(xí)情境   任務(wù)1  尋找日常生活中常用的傳感器   任務(wù)2  了解常見工業(yè)用傳感器   任務(wù)3  探究常見傳感器的基本原理   任務(wù)4  認識基于單片機的傳感器應(yīng)用開發(fā)平臺   任務(wù)5  構(gòu)建通用網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)應(yīng)用開發(fā)平臺   工程素質(zhì)和技能歸納   科學(xué)精神的培養(yǎng) 第2章  溫度傳感器及其應(yīng)用   學(xué)習(xí)情境   任務(wù)1  氣溫測量和數(shù)字溫度計的制作   任務(wù)2  體溫測量   任務(wù)3  紅外數(shù)字體溫測量儀的制作——遠距離測量溫度   工程素質(zhì)和技能歸納   科學(xué)精神的培養(yǎng) 第3章  力傳感器及其應(yīng)用   學(xué)習(xí)情境   任務(wù)1  稱重傳感器及電子秤的制作   任務(wù)2  硅壓力傳感器及其應(yīng)用   任務(wù)3  扭矩傳感器及其應(yīng)用   工程素質(zhì)和技能歸納   科學(xué)精神的培養(yǎng) 第4章  環(huán)境質(zhì)量測量及其傳感器   學(xué)習(xí)情境   任務(wù)1  光照強度測量及照度計的制作   任務(wù)2  環(huán)境濕度測量及濕度計的制作   任務(wù)3  CO2濃度測量及其傳感器   任務(wù)4  環(huán)境噪聲測量及其傳感器   任務(wù)5  危險氣體濃度測量   任務(wù)6  酒精濃度測量   工程素質(zhì)和技能歸納   科學(xué)精神的培養(yǎng) 第5章  旋轉(zhuǎn)運動測量及其傳感器   學(xué)習(xí)情境   任務(wù)1  角位移的測量和數(shù)字編碼器的應(yīng)用   任務(wù)2  絕對角度的測量——絕對編碼器的使用   任務(wù)3  光電開關(guān)傳感器測量轉(zhuǎn)速   任務(wù)4  磁電測速傳感器測量轉(zhuǎn)速   任務(wù)5  電渦流傳感器測量轉(zhuǎn)速   工程素質(zhì)和技能歸納   科學(xué)精神的培養(yǎng) (1)第6章  直線運動測量及其傳感器   學(xué)習(xí)情境   任務(wù)1  極限位置測量——限位開關(guān)的應(yīng)用   任務(wù)2  用光柵尺測量直線位移   任務(wù)3  紅外傳感器測量位移   任務(wù)4  直線電阻尺測量位移   任務(wù)5  超聲波傳感器及其應(yīng)用   工程素質(zhì)和技能歸納   科學(xué)精神的培養(yǎng) 第7章  振動測量及其傳感器   學(xué)習(xí)情境   任務(wù)1  振動速度傳感器及其應(yīng)用   任務(wù)2  振動加速度傳感器及其應(yīng)用   任務(wù)3  軸心振動軌跡的測量   任務(wù)4  加速度傳感器與懸臂梁的固有頻率測量   工程素質(zhì)和技能歸納   科學(xué)精神的培養(yǎng) 第8章  工業(yè)物流自動線及其傳感器   學(xué)習(xí)情境   任務(wù)1  用霍爾開關(guān)傳感器進行轉(zhuǎn)速測量    任務(wù)2  光電對射式傳感器轉(zhuǎn)速測量   任務(wù)3  光電反射式傳感器——物件計數(shù)   任務(wù)4  渦流接近開關(guān)傳感器——金屬物件檢測及計數(shù)   任務(wù)5  色標傳感器——物件顏色檢測

章節(jié)摘錄

插圖：隨著全球網(wǎng)絡(luò)化、信息化的不斷加深和演變，人類對信息的需求和依賴日益加深。在處理、傳輸信息之前，必須獲取準確、可靠的信息，傳感器是人類獲取信息的主要途徑與手段?，F(xiàn)在，傳感器及應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)廣泛滲透到人類社會的方方面面，例如，工業(yè)生產(chǎn)、資源勘查、國防建設(shè)、宇宙開發(fā)、醫(yī)學(xué)診斷、文物保護，等等。然而要學(xué)好傳感器技術(shù)，僅僅學(xué)習(xí)和掌握傳感器的原理是遠遠不夠的，學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)，必須從具體的傳感器應(yīng)用項目開始。要完成具體的傳感器應(yīng)用項目，離不開應(yīng)用平臺的構(gòu)建。沒有應(yīng)用平臺，實踐項目所需付出的成本和時間都不是一門課程所能承載的。本書首先以基礎(chǔ)的單片機應(yīng)用開發(fā)平臺作為傳感器技術(shù)應(yīng)用平臺，再過渡到構(gòu)建通用的基于PC和虛擬儀器IabⅧW的傳感器應(yīng)用平臺。因此，本書的讀者必須具有基礎(chǔ)的單片機（C51或者AVR）技術(shù)應(yīng)用能力和C語言程序設(shè)計能力。許多大批量小型智能儀器儀表產(chǎn)品都直接采用單片機進行開發(fā)，這樣不僅可以大幅度降低生產(chǎn)成本，而且可以提高產(chǎn)品的可靠性和效率。本課程就引領(lǐng)大家從已經(jīng)掌握的單片機技術(shù)和c語言出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術(shù)，學(xué)習(xí)和掌握如何基于單片機來開發(fā)小型智能儀表。對于許多大中型設(shè)備和橋梁、建筑等工程對象，則需要利用各種先進的傳感器和測量技術(shù)對其進行測量，這類測量系統(tǒng)往往都是基于PC和虛擬儀器，這樣不僅非常靈活，而且可以非常方便地進行系統(tǒng)升級。本課程在引領(lǐng)讀者進行小型智能儀器和儀表產(chǎn)品的開發(fā)后，逐步過渡到復(fù)雜測量系統(tǒng)的構(gòu)建和現(xiàn)代傳感器技術(shù)的應(yīng)用，達到掌握整體的現(xiàn)代傳感器技術(shù)及應(yīng)用方法的目標。本章首先探究日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中常用的傳感器，然后介紹基于單片機的傳感器應(yīng)用開發(fā)平臺，最后介紹如何構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的通用傳感器技術(shù)與應(yīng)用開發(fā)平臺。

編輯推薦

《現(xiàn)代傳感器技術(shù)及應(yīng)用》：能力在此突變，要突變你就來學(xué)傳感器。

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