現(xiàn)代傳感器原理與應用

第1章 緒論 001
1.1 傳感器概論 001
1.1.1 傳感器介紹 001
1.1.2 傳感器的定義 002
1.1.3 傳感器的地位 003
1.1.4 傳感器的應用 004
1.2 傳感器的構(gòu)成、分類與支撐技術(shù) 008
1.2.1 傳感器的構(gòu)成 008
1.2.2 傳感器的分類方法 010
1.2.3 新型傳感器的支撐技術(shù) 012
1.3 傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢 020
參考文獻 025
第2章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ) 026
2.1 傳感器基本特性 026
2.1.1 靜態(tài)特性 026
2.1.2 動態(tài)特性 033
2.2 傳感器的標定與校準 041
2.2.1 標定與校準的定義 041
2.2.2 傳感器的靜態(tài)特性標定 042
2.2.3 傳感器的動態(tài)特性標定 043
2.3 傳感器的測量誤差及數(shù)據(jù)處理 046
2.3.1 傳感器測量方法與分類 046
2.3.2 測量系統(tǒng)測量誤差分類 047
2.3.3 測量數(shù)據(jù)誤差判別和數(shù)據(jù)處理 049
2.3.4 動態(tài)測量數(shù)字濾波技術(shù)058
參考文獻 061
第3章 現(xiàn)代工業(yè)常用傳感器及其選用 063
3.1 電阻式傳感器 063
3.1.1 基本原理特性 063
3.1.2 應用 067
3.2 電容式傳感器 068
3.2.1 基本原理特性 068
3.2.2 應用 070
3.3 電感式傳感器 070
3.3.1 原理特性 070
3.3.2 其他電感式傳感器 072
3.3.3 應用 072
3.4 磁敏式傳感器 073
3.4.1 基本原理特性 073
3.4.2 其他磁敏傳感器 075
3.4.3 應用 076
3.5 壓電式傳感器 076
3.5.1 基本原理特性 077
3.5.2 應用 080
3.6 光電式傳感器 080
3.6.1 原理特性 080
3.6.2 光柵傳感器 082
3.6.3 光纖傳感器 083
3.7 傳感器選用原則 086
參考文獻 088
第4章 新型傳感技術(shù)及智能傳感器 089
4.1 化學傳感器 089
4.1.1 化學傳感器的工作原理 089
4.1.2 化學傳感器的分類 090
4.1.3 半導體氣體傳感器 090
4.1.4 電化學氣體傳感器 091
4.1.5 恒電位電解式氣體傳感器 091
4.1.6 光學式氣體傳感器 092
4.1.7 高分子氣體傳感器 093
4.2 生物傳感器 094
4.2.1 生物傳感器的基本概念及特點 094
4.2.2 生物傳感器的原理 094
4.2.3 生物傳感器的分類 095
4.2.4 酶傳感器 096
4.2.5 微生物傳感器 098
4.3 視覺傳感器 099
4.3.1 視覺檢測技術(shù) 099
4.3.2 視覺傳感技術(shù)101
4.3.3 圖像傳感器 102
4.4 新型傳感器電源 104
4.4.1 傳感器電能存儲 105
4.4.2 太陽能存儲 106
4.4.3 熱能能量存儲 109
4.4.4 振動能量存儲110
4.4.5 射頻能量存儲113
4.4.6 能量存儲的未來趨勢116
4.5 智能傳感器117
4.5.1 智能傳感技術(shù)介紹117
4.5.2 智能傳感器的功能 118
4.5.3 智能傳感器的設計結(jié)構(gòu) 118
4.5.4 智能聲覺傳感器119
4.5.5 智能嗅覺傳感器121
4.5.6 展望 122
參考文獻 123
第5章 現(xiàn)代傳感技術(shù)在工業(yè)自動化中的應用 124
5.1 現(xiàn)代傳感系統(tǒng) 124
5.1.1 現(xiàn)代工業(yè)檢測中的分布測量 124
5.1.2 現(xiàn)代工業(yè)自動化領(lǐng)域中的傳感技術(shù) 125
5.2 傳感技術(shù)與智能制造 126
5.2.1 智能制造概述 126
5.2.2 智能制造體系下的傳感技術(shù) 127
5.3 傳感技術(shù)在數(shù)控加工制造中的應用 128
5.3.1 數(shù)控加工中的傳感技術(shù) 128
5.3.2 傳感技術(shù)在數(shù)控加工刀具監(jiān)測中的應用 129
5.4 傳感技術(shù)在物流領(lǐng)域中的應用 131
5.4.1 物流領(lǐng)域中常用的傳感技術(shù)及傳感器 132
5.4.2 傳感技術(shù)在物流倉儲中的應用 133
5.4.3 傳感技術(shù)在物流貨物配送中的應用 135
5.5 傳感技術(shù)在工業(yè)機器人中的應用 136
5.5.1 工業(yè)機器人常用的傳感器 136
5.5.2 工業(yè)機器人的視覺伺服系統(tǒng) 137
5.5.3 傳感技術(shù)在焊接機器人中的應用 137
5.6 傳感技術(shù)在工業(yè)裝備運行維護中的應用 139
5.6.1 應用背景 139
5.6.2 傳感系統(tǒng)總體設計 139
5.6.3 基于以太網(wǎng)的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 140
5.6.4 基于TCP/IP 的數(shù)據(jù)傳輸設計 140
5.6.5 基于B/S 模式的遠程監(jiān)測診斷系統(tǒng)設計 142
5.7 工業(yè)自動化領(lǐng)域傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢 146
參考文獻 147
第6章 現(xiàn)代傳感技術(shù)在數(shù)字孿生中的應用 148
6.1 基于傳感技術(shù)的數(shù)字孿生概述 148
6.1.1 概念變遷史 148
6.1.2 數(shù)字孿生定義及內(nèi)涵 149
6.1.3 基于傳感技術(shù)的數(shù)字孿生研究現(xiàn)狀 150
6.2 傳感技術(shù)在數(shù)字孿生中的關(guān)鍵作用 151
6.2.1 傳感技術(shù)保障數(shù)據(jù)采集 152
6.2.2 傳感技術(shù)促進虛實鏈接 152
6.2.3 傳感技術(shù)提升感知性能 153
6.2.4 傳感技術(shù)在數(shù)字孿生中的應用 153
6.3 基于傳感技術(shù)的多信息融合與決策 155
6.3.1 基于傳感技術(shù)的多信息融合 155
6.3.2 基于傳感技術(shù)的決策 158
6.4 基于傳感技術(shù)的數(shù)字孿生典型應用161
6.4.1 重型車輛傳動裝置的數(shù)字孿生系統(tǒng)構(gòu)建161
6.4.2 數(shù)字孿生海洋牧場 166
6.4.3 數(shù)字孿生熱電廠 168
6.4.4 電網(wǎng)數(shù)字孿生電站運營平臺 170
6.5 基于傳感技術(shù)的數(shù)字孿生發(fā)展前景 172
6.5.1 基于傳感技術(shù)的數(shù)字孿生突破方向 172
6.5.2 基于傳感技術(shù)的數(shù)字孿生發(fā)展趨勢 173
6.5.3 基于傳感技術(shù)的數(shù)字孿生應用推廣 174
參考文獻 174
第7章 現(xiàn)代傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用 175
7.1 物聯(lián)網(wǎng)概述 175
7.2 智能家居傳感器網(wǎng)絡設計 177
7.2.1 智能家居基本概念 177
7.2.2 智能家居傳感網(wǎng)絡 177
7.2.3 家用環(huán)境安全傳感器 180
7.2.4 基于云平臺的智能家居遠程系統(tǒng) 181
7.2.5 智慧鄉(xiāng)村 183
7.3 環(huán)境監(jiān)測傳感網(wǎng)絡設計 184
7.3.1 環(huán)境監(jiān)測基本概念 184
7.3.2 物理環(huán)境監(jiān)測 185
7.3.3 化學環(huán)境監(jiān)測 188
7.3.4 環(huán)境監(jiān)測機器人系統(tǒng) 189
7.4 健康監(jiān)護傳感網(wǎng)絡設計 190
7.4.1 健康監(jiān)護基本概念 190
7.4.2 常見生理參數(shù)的測量及其特殊性191
7.4.3 生理壓力測量191
7.4.4 腦電測量 192
7.4.5 肌電與體溫測量 192
參考文獻 192
第8章 現(xiàn)代傳感技術(shù)在無人車中的應用 196
8.1 無人車傳感技術(shù)發(fā)展 196
8.1.1 無人車發(fā)展現(xiàn)狀 196
8.1.2 無人車傳感器技術(shù)發(fā)展 197
8.2 無人車傳感器的種類及應用方法 201
8.2.1 視覺傳感器 201
8.2.2 雷達傳感器 204
8.2.3 組合導航 207
8.2.4 其他狀態(tài)測量單元 209
8.3 基于多傳感器融合的環(huán)境感知技術(shù) 212
8.3.1 基于激光雷達的環(huán)境感知 214
8.3.2 基于機器視覺的環(huán)境感知 216
8.3.3 基于視覺的同時定位與地圖構(gòu)建（SLAM） 219
8.4 基于多傳感器融合的導航與控制技術(shù) 222
8.4.1 定位技術(shù) 222
8.4.2 導航路徑指引 223
8.4.3 控制技術(shù) 225
8.4.4 控制模塊設備 226
8.4.5 控制算法 226
8.5 無人車傳感技術(shù)的未來發(fā)展 228
參考文獻 231