光电传感器及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:化学工业出版社发行部

作者:何勇

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2004-7

价格:38.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502554941

丛书系列:

图书标签:

• 光电传感器
• 传感器技术
• 光电子学
• 检测技术
• 自动化
• 工业控制
• 仪器仪表
• 电子工程
• 信号处理
• 应用技术

现代工业自动化中的信号采集与处理技术 书籍简介 本书深入探讨了现代工业自动化系统中至关重要的信号采集与处理技术，重点聚焦于那些在严苛工业环境中实现可靠、高精度测量的关键环节。它并非一本关于特定光电器件原理的教科书，而是从系统集成的角度出发，全面剖析了从物理现象到数字信息的转换全过程，以及后续的数据优化与决策支持。 全书共分为六个主要部分，结构严谨，内容详实，旨在为从事工业控制、系统集成、设备维护以及相关研发工作的工程师和技术人员提供一套系统而实用的参考指南。 --- 第一部分：工业环境下的信号基础与挑战 本部分奠定了理解工业信号采集的理论基础，并着重分析了真实工业现场的复杂性。 1. 工业测量的基本原理与分类 详细阐述了工业测量中常见的物理量（如温度、压力、流量、位移、力矩等）的本质，以及如何将这些物理量转化为可测量的电信号。本章着重介绍信号的四个核心属性：幅度、频率、动态范围和分辨率，并建立起对“有效信号”与“噪声”的初步认知。 2. 工业现场的电磁兼容性（EMC）与干扰源分析 这是确保采集系统稳定性的关键章节。工业现场充满了高功率开关设备、变频驱动器（VFDs）、继电器和无线通信设备，它们都是潜在的电磁干扰源。本章详细分析了传导干扰、辐射干扰和瞬态过电压的形成机制，并引入了国际和国家标准的EMC要求，为后续的抗干扰设计打下基础。 3. 信号的失真与噪声模型 信号在传输和转换过程中不可避免地会产生失真。本章深入探讨了常见的噪声类型，如白噪声、粉红噪声、1/f噪声、热噪声和散粒噪声。同时，系统性地介绍了信号失真的主要来源，包括非线性失真、频率响应不匹配和时间延迟，并提供初步的量化评估方法。 --- 第二部分：模拟信号的调理与预处理 在将物理世界的模拟信号送入数字化设备之前，必须进行精细的调理，以最大化信噪比并保护后续电路。 4. 传感器接口电路设计与隔离技术 本章侧重于传感器与前端调理电路的匹配。内容涵盖了桥式电路（如应变计）的激励、电荷放大器的应用场景、以及高阻抗源的驱动方法。重点介绍了光耦、隔离放大器和隔离电源在多点接地和高压环境下的应用，以实现电位隔离，防止共模噪声的注入。 5. 信号滤波技术的深入应用 滤波是信号预处理的核心。本章不再停留在基础的一阶、二阶滤波概念，而是详细讲解了数字滤波器和模拟滤波器的设计权衡。内容包括：巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器的特性对比与选择依据；如何设计合适的截止频率以去除工频噪声和高频尖峰；以及自适应滤波在环境变化大场合的应用潜力。 6. 增益控制与范围匹配 本章讨论了如何动态地调整信号的放大倍数以适应A/D转换器的输入范围。内容涵盖了自动增益控制（AGC）的实现原理，包括基于反馈环路的控制方法，确保在信号幅度波动较大时，始终保持最高的有效分辨率，避免削波或有效数据点过少的问题。 --- 第三部分：高精度模拟数字转换（ADC）技术 本部分是连接模拟世界和数字世界的桥梁，详细解析了现代高精度ADC的选择与应用。 7. 关键ADC架构的原理与特性 本书对主流的ADC架构进行了深入的对比分析：逐次逼近式（SAR）、双积分式、流水线式（Pipelined）和Σ-Δ（Sigma-Delta）调制器的内部工作机制。针对工业应用，重点对比了它们在转换速度、有效位数（ENOB）和抗混叠性能方面的优劣。 8. 采样理论与抗混叠滤波的实践 严格遵循奈奎斯特-香农采样定理，本章详细讲解了如何根据被测信号的最高频率确定正确的采样率。特别强调了在实际工程中，如何设计和实现高效的抗混叠低通滤波器，确保转换前滤除所有高于采样率一半的频率成分，防止产生不可恢复的混叠误差。 9. 提高ADC系统性能的校准与线性化 即使是高品质的ADC也会存在非理想因素，如积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）。本章介绍了一系列提高系统实际精度的技术，包括：系统级的校准流程、使用斩波稳定技术降低失调漂移，以及数字域的查找表线性化方法。 --- 第四部分：数字信号处理与数据优化 一旦信号被数字化，强大的数字处理能力可以用来恢复、增强和提取有用信息。 10. 离散时间信号处理基础 回顾了Z变换和数字滤波器的设计方法。着重讲解了IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）滤波器的设计步骤，并对比了它们在相位延迟和计算复杂度上的差异，指导工程师在嵌入式平台上的选择。 11. 傅里叶变换在故障诊断中的应用 快速傅里叶变换（FFT）是分析周期性信号和频谱特性的核心工具。本章聚焦于工业应用，如旋转机械的振动分析和电机运行状态的监测。内容包括窗函数（如汉宁窗、海明窗）的选择、频谱泄露的控制，以及如何通过FFT识别出特定的机械谐波或电气故障特征。 12. 统计过程控制与异常值检测 本章将信号处理与质量控制结合起来。介绍了移动平均、卡尔曼滤波（Kalman Filter）的基础概念，用于对含有随机噪声的测量数据进行最优估计。同时，探讨了基于控制图（如Shewhart图）和三西格玛原则的实时异常值检测算法，以确保数据的有效性和过程的稳定性。 --- 第五部分：数据传输、存储与人机交互 高质量的信号需要可靠的路径才能到达控制中心或操作人员。 13. 工业总线协议中的信号完整性 分析了现场总线（如Profibus, Foundation Fieldbus, EtherCAT）在物理层传输信号的特点。重点讨论了如何在高速差分信号传输中保持阻抗匹配，以及如何利用差分信号的特性进行共模噪声抑制。 14. 工业数据采集的存储策略 针对大数据量的趋势记录和事件追溯，本章探讨了数据压缩算法（如无损压缩）在存储效率中的作用。同时，介绍了时序数据库（Time-Series Databases）的结构优势，以及在资源受限设备上实现循环缓冲区（Ring Buffer）的策略。 15. 可视化与人机界面设计中的数据呈现 有效的信号可视化是操作人员快速理解系统状态的前提。本章从人因工程角度出发，讨论了趋势图、频谱图和状态指示灯的最佳实践，避免信息过载，并指导如何设计能清晰反映信号质量（如噪声水平）的可视化组件。 --- 第六部分：系统集成与可靠性工程 本部分将前述所有技术整合到实际的工程项目中，强调鲁棒性和长期运行的可靠性。 16. 信号采集系统的建模与仿真 在物理实现之前，通过系统级仿真来验证设计是降低风险的关键。本章介绍了使用MATLAB/Simulink或类似工具对传感器、调理电路、ADC和数字滤波器进行联合建模的方法，并讨论了如何通过仿真确定裕度和公差。 17. 工业环境下的温度漂移与补偿 分析了半导体器件和电阻元件随温度变化的参数漂移对测量精度的影响。详细介绍了几种温度补偿技术，包括使用电阻温度检测器（RTD）进行参考补偿、线性化查找表补偿，以及基于多项式拟合的软件补偿方案。 18. 冗余设计与故障诊断 对于关键任务系统，单点故障是不可接受的。本章系统介绍了信号采集链中的冗余架构，包括双通道测量、三取二投票机制。同时，阐述了如何通过内置的自检和诊断功能（Built-In Self-Test, BIST）来实时监测系统健康状态，并发出故障预警。 本书通过对信号采集系统从物理层到应用层、从理论基础到工程实践的全面覆盖，旨在培养读者构建高精度、高可靠性工业测量系统的综合能力。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对这类工具书的期待总是复杂又挑剔的。如果我买了《光电传感器及其应用》这本书，我最希望看到的是那种能“接地气”的实战经验分享，而不是纯粹的理论堆砌。想象一下，它要是能像一位经验丰富的老工程师在手把手教你调试一个棘手的光电耦合系统，那就太棒了。比如，书中是否详细分析了在不同环境光照强度下，如何优化传感器的响应时间并抑制环境噪声？那些常见的误触发问题，比如灰尘、反光或者温漂带来的误差，有没有给出系统化的解决方案和选型指导？我特别关注应用章节，比如在高速流水线上，如何设计一套能够稳定识别微小缺陷的光学检测系统；或者在智能交通领域，如何利用光电技术进行车辆检测和流量统计。如果这本书能提供一些关于传感器标定、寿命评估和系统集成设计规范的内容，那么它就超越了一本普通的教科书，变成了一份极具价值的工程实践指南。

评分☆☆☆☆☆

如果我是一位资深电气工程师，在采购或设计新设备时翻阅《光电传感器及其应用》，我最看重的会是其标准性和规范性。我需要知道国际上对于光电传感器的性能指标是如何定义的？IP防护等级的意义是什么？在安全性要求极高的场合，比如医疗器械或航空航天，对光电传感器的可靠性和冗余设计有哪些行业标准？我期待这本书能提供一个详尽的行业标准速查手册，而不是仅仅停留在理论层面。更进一步，如果书中包含了一些关于特定光敏材料（如硅、锗、硫化铅）的特性对比，以及它们在不同光谱范围（可见光、红外、紫外）下的适用性分析，那将是极其宝贵的参考资料。此外，对于软件和硬件的接口规范，比如I2C、SPI通信协议在传感器数据传输中的应用实例，如果能有深入的讲解和代码示例，那对提高系统开发效率将有直接帮助。

评分☆☆☆☆☆

我设想的这本书，应该像一本精致的“光学器件百科全书”与“工程应用宝典”的结合体。它不应该只是平铺直叙地介绍元件，而是应该聚焦于“解决问题”。比如，如何设计一个高对比度的光电检测系统来区分颜色相近的物体？如何利用双光束系统进行精确的距离测量，避免环境光的干扰？我非常期待在书中看到关于光束整形、聚焦透镜选择以及光路设计中的公差分析。这些都是在实际产品开发中决定成败的关键因素。如果这本书能够提供一套系统的设计流程图，引导读者从需求定义、初步选型、系统仿真、到最终的样机测试和优化，那它就真正体现了“应用”二字的分量。总而言之，我期望它是一本内容全面、逻辑严谨，并且具有高度可操作性的技术参考书，能在我遇到具体工程难题时，提供清晰、可信赖的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本《光电传感器及其应用》显然是一本专注于介绍光电传感技术及其在各个领域实际应用的专业书籍。虽然我手头并没有这本书，但仅凭这个书名，我能想象到它会是一本非常扎实的技术手册。我想象中的内容会涵盖光电效应的基本原理、不同类型传感器（如光敏电阻、光电二极管、光电三极管）的工作机制，以及它们如何被集成到复杂的系统中去完成测量、识别、计数等任务。一个好的光电传感器教材，应该会深入探讨信号的采集、处理和抗干扰措施。比如，在工业自动化领域，如何利用光幕进行安全防护；在医疗设备中，如何用光电技术实现无创检测；甚至可能还会涉及到新型的量子点传感器或高精度激光雷达技术的前沿探索。对于工程技术人员和相关专业的学生来说，这本书如果能提供丰富的电路图例和实际案例分析，那无疑会是案头必备的工具书。我期待它能清晰地梳理出从基础物理到工程实现的完整脉络，让读者不仅知其然，更能知其所以然。

评分☆☆☆☆☆

从一个对新兴技术充满好奇的爱好者的角度来看，我希望《光电传感器及其应用》不仅仅停留在传统的光电二极管层面，而是能展望未来。我们现在生活在一个万物互联的时代，传感器是实现“感知”的核心。我非常想知道，这本书如何衔接传统与未来？比如，是否探讨了MEMS技术在微型化光电器件中的应用？对于生物医学工程领域，比如血糖监测中的光谱分析技术，或者环境监测中对特定气体浓度的光纤传感，这本书有没有进行前瞻性的介绍？一本优秀的参考书，应该能拓宽读者的视野，让人意识到光电技术远比我们想象的要丰富多彩。它应该能激发我们去思考：如何用光来测量温度、压力、甚至应力？如果这本书能用非常清晰的图示和概念模型来解释那些复杂的半导体物理过程，让非专业出身的人也能大致理解背后的逻辑，那它的价值将是无可估量的。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆