現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 傳感器的構成、分類與支撐技術 008
1.2.1 傳感器的構成 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 012
1.3 傳感技術的發展趨勢 020
參考文獻 025

第2章 傳感器技術基礎 026
2.1 傳感器基本特性 026
2.1.1 靜態特性 026
2.1.2 動態特性 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 傳感器的靜態特性標定 042
2.2.3 傳感器的動態特性標定 043
2.3 傳感器的測量誤差及數據處理 046
2.3.1 傳感器測量方法與分類 046
2.3.2 測量系統測量誤差分類 047
2.3.3 測量數據誤差判別和數據處理 049
2.3.4 動態測量數字濾波技術058
參考文獻 061 

第3章 現代工業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 099
4.3.2 視覺傳感技術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構 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 現代傳感技術在工業自動化中的應用 124
5.1 現代傳感系統 124
5.1.1 現代工業檢測中的分布測量 124
5.1.2 現代工業自動化領域中的傳感技術 125
5.2 傳感技術與智能制造 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 127
5.3 傳感技術在數控加工制造中的應用 128
5.3.1 數控加工中的傳感技術 128
5.3.2 傳感技術在數控加工刀具監測中的應用 129
5.4 傳感技術在物流領域中的應用 131
5.4.1 物流領域中常用的傳感技術及傳感器 132
5.4.2 傳感技術在物流倉儲中的應用 133
5.4.3 傳感技術在物流貨物配送中的應用 135
5.5 傳感技術在工業機器人中的應用 136
5.5.1 工業機器人常用的傳感器 136
5.5.2 工業機器人的視覺伺服系統 137
5.5.3 傳感技術在焊接機器人中的應用 137
5.6 傳感技術在工業裝備運行維護中的應用 139
5.6.1 應用背景 139
5.6.2 傳感系統總體設計 139
5.6.3 基於以太網的嵌入式數據采集系統設計 140
5.6.4 基於TCP/IP 的數據傳輸設計 140
5.6.5 基於B/S 模式的遠程監測診斷系統設計 142
5.7 工業自動化領域傳感技術的發展趨勢 146
參考文獻 147

第6章 現代傳感技術在數字孿生中的應用 148
6.1 基於傳感技術的數字孿生概述 148
6.1.1 概念變遷史 148
6.1.2 數字孿生定義及內涵 149
6.1.3 基於傳感技術的數字孿生研究現狀 150
6.2 傳感技術在數字孿生中的關鍵作用 151
6.2.1 傳感技術保障數據采集 152
6.2.2 傳感技術促進虛實鏈接 152
6.2.3 傳感技術提升感知性能 153
6.2.4 傳感技術在數字孿生中的應用 153
6.3 基於傳感技術的多信息融合與決策 155
6.3.1 基於傳感技術的多信息融合 155
6.3.2 基於傳感技術的決策 158
6.4 基於傳感技術的數字孿生典型應用161
6.4.1 重型車輛傳動裝置的數字孿生系統構建161
6.4.2 數字孿生海洋牧場 166
6.4.3 數字孿生熱電廠 168
6.4.4 電網數字孿生電站運營平台 170
6.5 基於傳感技術的數字孿生發展前景 172
6.5.1 基於傳感技術的數字孿生突破方向 172
6.5.2 基於傳感技術的數字孿生發展趨勢 173
6.5.3 基於傳感技術的數字孿生應用推廣 174
參考文獻 174

第7章 現代傳感技術在物聯網中的應用 175
7.1 物聯網概述 175
7.2 智能家居傳感器網絡設計 177
7.2.1 智能家居基本概念 177
7.2.2 智能家居傳感網絡 177
7.2.3 家用環境安全傳感器 180
7.2.4 基於雲平台的智能家居遠程系統 181
7.2.5 智慧鄉村 183
7.3 環境監測傳感網絡設計 184
7.3.1 環境監測基本概念 184
7.3.2 物理環境監測 185
7.3.3 化學環境監測 188
7.3.4 環境監測機器人系統 189
7.4 健康監護傳感網絡設計 190
7.4.1 健康監護基本概念 190
7.4.2 常見生理參數的測量及其特殊性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 現代傳感技術在無人車中的應用 196
8.1 無人車傳感技術發展 196
8.1.1 無人車發展現狀 196
8.1.2 無人車傳感器技術發展 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 其他狀態測量單元 209
8.3 基於多傳感器融合的環境感知技術 212
8.3.1 基於激光雷達的環境感知 214
8.3.2 基於機器視覺的環境感知 216
8.3.3 基於視覺的同時定位與地圖構建（SLAM） 219
8.4 基於多傳感器融合的導航與控制技術 222
8.4.1 定位技術 222
8.4.2 導航路徑指引 223
8.4.3 控制技術 225
8.4.4 控制模塊設備 226
8.4.5 控制算法 226
8.5 無人車傳感技術的未來發展 228
參考文獻 231