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出版者:高等教育出版社

作者:侯力

出品人:

页数:194

译者:

出版时间:2006-1-1

价格:16.40元

装帧:平装

isbn号码:9787040145182

丛书系列:

图书标签:

• 机电一体化
• 系统设计
• 自动化
• 控制工程
• 机械工程
• 电气工程
• 传感器
• 驱动器
• 建模仿真
• 工业自动化

《现代制造的基石：先进传感器与执行器原理及应用》 本书深入探讨了现代制造体系中不可或缺的两大核心要素——先进传感器与执行器。我们将带领读者从基础理论出发，逐步剖析各类传感器和执行器的精妙工作原理，并着重阐述它们在实际工程应用中的前沿技术与创新实践。 第一部分：先进传感器——感知世界的精密之眼 传感器是信息采集的源头，其性能直接决定了整个系统的感知能力。本部分将聚焦于当前工业生产中最具代表性和发展潜力的各类传感器技术。 光电传感器家族： 从基础的光电二极管、光电三极管，到更高集成度的光电耦合器、光电编码器，我们详细讲解其工作机理、响应速度、灵敏度等关键参数。特别会介绍其在自动化生产线上的计数、定位、识别等典型应用。此外，还将深入探讨激光传感器、图像传感器（CCD/CMOS）的原理及在三维扫描、机器视觉等领域的突破性进展。 力与压力传感器： strain gauge（应变片）作为最基础的力敏元件，其压阻效应将得到详细解析。在此基础上，我们将介绍更先进的压电传感器、电容式压力传感器，以及它们在精密测量、负载监测、碰撞检测等场景下的广泛应用。 温度与湿度传感器： 热电偶、热电阻（RTD）、半导体温度传感器（如NTC, PTC）的温敏特性与选型考量将是重点。此外，还将介绍电容式、电阻式湿度传感器的原理，以及它们在环境监测、食品生产、制药过程中的重要作用。 位置与位移传感器： 从传统的电位计式、 LVDT（线性可变差动变压器），到非接触式的霍尔效应传感器、磁致伸缩传感器，再到高精度的光学尺、激光测距传感器，我们将梳理其不同的测量原理与适用范围。重点分析它们在机器人关节、数控机床、自动化仓储等领域的关键性。 气体与化学传感器： 介绍半导体气体传感器、电化学气体传感器的工作原理，以及它们在环境污染监测、有毒有害气体检测、过程控制等方面的应用。 新型传感器技术： 触及一些新兴的传感器技术，如MEMS（微机电系统）传感器（加速度计、陀螺仪、微压力传感器）的设计与应用，以及柔性传感器、生物传感器在未来智能制造中的潜在价值。 第二部分：先进执行器——驱动世界的强大之手 执行器是将控制信号转化为实际动作的载体，其性能直接影响着系统的响应速度、精度和力量。本部分将深入剖析各类先进执行器的工作原理、特性与发展趋势。 电气执行器： 电机系列： 从直流电机、交流感应电机，到伺服电机（直流无刷、交流伺服）和步进电机，我们将详细讲解其工作原理、调速方式、力矩特性。重点介绍伺服系统在精密运动控制中的优势，以及步进电机在低成本自动化中的应用。 电磁铁与电磁阀： 阐述电磁吸力产生原理，以及电磁阀在流体控制（气动、液压）中的广泛应用。 压电执行器： 介绍压电陶瓷的逆压电效应，以及其在高精度定位、微动控制领域的独特优势。 液压与气动执行器： 液压缸与液压马达： 讲解液压系统的工作原理，油液压力传递、增力效应。重点分析液压执行器在高负载、高精度伺服控制中的应用。 气缸与气动马达： 介绍气压传动的工作特点（响应快、易于清洁），及其在自动化流水线、搬运机械手上的普遍应用。 机械执行器： 减速器与传动机构： 介绍齿轮减速器、谐波减速器、行星减速器等，分析其减速比、效率、精度等关键参数，以及它们在提升电机输出扭矩和降低转速方面的作用。 直线导轨与滚珠丝杠： 讲解这些关键的传动部件如何实现高精度直线运动，以及它们在数控机床、自动化设备中的基础性地位。 新型执行器技术： 探讨形状记忆合金（SMA）执行器、静电驱动执行器等新兴技术，及其在微型化、仿生化执行器设计中的潜力。 第三部分：融合与实践——传感器与执行器的协同应用 本部分将强调传感器与执行器之间的紧密联系，以及它们如何协同工作以实现复杂的控制功能。 闭环控制系统： 详细讲解反馈控制的基本原理，以传感器测量输出信号，执行器根据控制器的指令调整自身状态，从而实现对被控对象的精确控制。 典型应用场景分析： 工业机器人： 分析机器人感知（视觉、力觉）、决策（控制算法）与执行（伺服电机、关节）的完整流程。 自动化生产线： 探讨传感器在物料识别、定位、状态监测中的作用，以及执行器在搬运、装配、焊接等工序中的配合。 智能交通系统： 介绍车辆传感器（雷达、摄像头、激光雷达）如何采集环境信息，以及执行器（转向、制动）如何响应自动驾驶指令。 精密仪器与医疗设备： 展示传感器在微量测量、精准定位中的作用，以及执行器在手术机器人、药物输送系统中的精密驱动。 本书力求语言通俗易懂，图文并茂，辅以大量的案例分析和工程实例，旨在帮助读者全面掌握先进传感器与执行器的核心知识，理解其在现代制造技术中的关键作用，并能将其应用于实际的工程设计与开发中。无论您是资深工程师、技术研发人员，还是相关专业的学生，都能从中获得有益的启发与指导。

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从实用性的角度来看，这本书的参考价值远超同类书籍。我尤其欣赏其中对于故障诊断和系统维护部分的论述。在实际工程中，系统稳定运行后，如何高效地排查和解决突发问题，往往是区分新手和专家的关键。书中专门开辟了一章，详细列举了不同层次的故障模式（从电源波动到逻辑死锁），并提供了系统的排查步骤和工具建议。这些内容是教科书里鲜少提及的“实战经验结晶”。我尝试根据书中的建议对一个老旧设备进行了诊断优化，效果立竿见影。这种直击痛点的实用内容，表明作者不仅精通理论，更是一位在现场摸爬滚打多年的资深专家，这本书无疑是我工具箱里最信赖的“维修手册”。

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这本书的语言风格非常专业且富有洞察力，它没有采用那种过于学术化、佶屈聱牙的表述，而是保持了一种恰到好处的“工程师的严谨”与“教育者的耐心”的平衡。作者善于在关键节点插入一些基于行业现状的评论，这些评论往往能点出当前技术发展中的痛点或者未来的趋势，让人在学习技术细节的同时，不至于脱离行业的大背景。比如，在讨论实时操作系统选型时，书中对不同RTOS在延迟敏感性和确定性方面的比较分析，不仅给出了技术参数，更结合了当前制造业对柔性生产的要求进行了深层次的解读。这种超越纯粹技术规范的视野，让这本书的价值得到了升华，它不仅仅是一本工具书，更像是一本行业内的“思想指南”。

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我最近在整理自己过去几年的学习笔记，对比下来，这本书在系统性梳理复杂流程方面的优势尤为突出。它并非简单地堆砌知识点，而是像一位经验丰富的工程师在给你做项目规划。书中对不同子系统的接口定义、信息流向的描述，详尽到让人感到贴心。举例来说，在描述一个完整的自动化生产线设计流程时，作者将需求分析、硬件选型、软件架构、集成测试等环节，用清晰的流程图串联起来，每一步骤的输入和输出都明确界定。这种结构化的知识呈现方式，极大地帮助我理清了过去工作中那些零散的经验，将“知道”提升到了“会做”的层面。对于需要从零开始构建复杂系统的专业人士来说，这本书提供的这种“脚手架”是无价之宝。

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这本书的装帧设计非常精美，封面采用了哑光处理，手感温润，色彩搭配沉稳又不失活力，一看就知道是精心打磨过的作品。内页的纸张质量也属上乘，印刷清晰，字迹锐利，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。尤其值得称赞的是，书中大量的图表和示意图，线条流畅，逻辑性极强，对于复杂概念的解析起到了画龙点睛的作用。作者在排版布局上也下足了功夫，正文、公式、图例之间的留白恰到好处，使得整个阅读界面显得疏朗有致，即便是初次接触这类专业书籍的读者，也能很快找到重点，降低了阅读门槛。这种对细节的极致追求，反映出出版方对品质的严格把控，让每一次翻阅都成为一种享受，远超我对一般技术书籍的预期。

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这本书的内容深度和广度令人印象深刻，它不像某些教材那样只停留在理论的浅尝辄止，而是深入探讨了多个关键技术模块之间的内在联系。我特别欣赏作者在阐述控制算法时所采用的类比和实例，它们往往来源于实际的工业场景，使得原本抽象的数学模型变得具体可感。例如，在讲解传感器数据融合时，作者没有简单罗列算法，而是构建了一个虚拟的机器人导航系统，清晰地展示了不同传感器信息如何协同工作以提高定位精度。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的叙事方式，极大地提升了知识的可迁移性。读完后，我感觉自己不仅仅是学会了一个个知识点，更是建立起了一个系统性的技术思维框架，这对未来的工程实践至关重要。

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