現(xiàn)代傳感器原理與應(yīng)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(yīng)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(xiàn) 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(dòng)態(tài)特性 033
2.2 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn) 041
2.2.1 標(biāo)定與校準(zhǔn)的定義 041
2.2.2 傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定 042
2.2.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)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(dòng)態(tài)測量數(shù)字濾波技術(shù)058
參考文獻(xiàn) 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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xiàn) 088
第4章 新型傳感技術(shù)及智能傳感器 089
4.1 化學(xué)傳感器 089
4.1.1 化學(xué)傳感器的工作原理 089
4.1.2 化學(xué)傳感器的分類 090
4.1.3 半導(dǎo)體氣體傳感器 090
4.1.4 電化學(xué)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(xué)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(diǎn) 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(chǔ) 105
4.4.2 太陽能存儲(chǔ) 106
4.4.3 熱能能量存儲(chǔ) 109
4.4.4 振動(dòng)能量存儲(chǔ)110
4.4.5 射頻能量存儲(chǔ)113
4.4.6 能量存儲(chǔ)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(shè)計(jì)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(xiàn) 123
第5章 現(xiàn)代傳感技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)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(dòng)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(yīng)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(yīng)用 129
5.4 傳感技術(shù)在物流領(lǐng)域中的應(yīng)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(chǔ)中的應(yīng)用 133
5.4.3 傳感技術(shù)在物流貨物配送中的應(yīng)用 135
5.5 傳感技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用 136
5.5.1 工業(yè)機(jī)器人常用的傳感器 136
5.5.2 工業(yè)機(jī)器人的視覺伺服系統(tǒng) 137
5.5.3 傳感技術(shù)在焊接機(jī)器人中的應(yīng)用 137
5.6 傳感技術(shù)在工業(yè)裝備運(yùn)行維護(hù)中的應(yīng)用 139
5.6.1 應(yīng)用背景 139
5.6.2 傳感系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 139
5.6.3 基于以太網(wǎng)的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 140
5.6.4 基于TCP/IP 的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì) 140
5.6.5 基于B/S 模式的遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 142
5.7 工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢 146
參考文獻(xiàn) 147
第6章 現(xiàn)代傳感技術(shù)在數(shù)字孿生中的應(yīng)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(jìn)虛實(shí)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(yīng)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(yīng)用161
6.4.1 重型車輛傳動(dòng)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(yùn)營平臺(tái) 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(yīng)用推廣 174
參考文獻(xiàn) 174
第7章 現(xiàn)代傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 175
7.1 物聯(lián)網(wǎng)概述 175
7.2 智能家居傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 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(luò) 177
7.2.3 家用環(huán)境安全傳感器 180
7.2.4 基于云平臺(tái)的智能家居遠(yuǎn)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(luò)設(shè)計(jì) 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(xué)環(huán)境監(jiān)測 188
7.3.4 環(huán)境監(jiān)測機(jī)器人系統(tǒng) 189
7.4 健康監(jiān)護(hù)傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 190
7.4.1 健康監(jiān)護(hù)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(xiàn) 192
第8章 現(xiàn)代傳感技術(shù)在無人車中的應(yīng)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(yīng)用方法 201
8.2.1 視覺傳感器 201
8.2.2 雷達(dá)傳感器 204
8.2.3 組合導(dǎo)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(dá)的環(huán)境感知 214
8.3.2 基于機(jī)器視覺的環(huán)境感知 216
8.3.3 基于視覺的同時(shí)定位與地圖構(gòu)建（SLAM） 219
8.4 基于多傳感器融合的導(dǎo)航與控制技術(shù) 222
8.4.1 定位技術(shù) 222
8.4.2 導(dǎo)航路徑指引 223
8.4.3 控制技術(shù) 225
8.4.4 控制模塊設(shè)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(xiàn) 231