传感器与测试技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:李晓莹 编

出品人:

页数:349

译者:

出版时间:2004-11

价格:28.40元

装帧:

isbn号码:9787040158519

丛书系列:

图书标签:

• 三毛
• 传感器
• 测试技术
• 测量技术
• 仪器仪表
• 电子技术
• 自动化
• 工业控制
• 信号处理
• 数据采集
• 精密仪器

电子设计与微控制器应用基础 本书旨在为初学者和希望系统学习电子设计与嵌入式系统开发的工程师提供一本全面、实用的入门教材。 本书摒弃了过于深奥的理论推导，专注于将核心电子元件的工作原理与现代微控制器（如STM32系列）的实际编程应用紧密结合，帮助读者快速掌握从电路搭建到软件实现的全过程。 第一部分：模拟电路与基础电子元件 本部分将深入浅出地介绍电子世界的基础构建模块。我们将从最基本的电阻、电容、电感的物理特性和在直流、交流电路中的行为入手。重点讲解欧姆定律、基尔霍夫定律在线路分析中的应用，并辅以大量的实际电路图例。 随后，我们将进入半导体器件的世界。重点阐述二极管的单向导电性，不同类型二极管（稳压管、发光二极管）的应用场景。紧接着，我们将详细剖析晶体管（BJT和MOSFET）的开关特性和放大特性。不同于传统的教科书式讲解，本书强调在实际应用中如何选择合适的晶体管型号、如何设计简单的偏置电路以确保其稳定工作在所需的模式下。 第三章：电源管理与线性稳压 稳定的供电是任何电子系统的基石。本章将系统介绍线性稳压器（LDO）和开关型稳压器（Buck/Boost）的基本架构。读者将学习如何根据负载需求、输入电压范围和效率要求来选择合适的稳压方案。我们将通过实例演示，教会读者如何计算散热要求，以及如何通过布局优化来抑制开关噪声，确保为敏感的微控制器内核提供“干净”的电源。 第四章：信号调理与运算放大器 信号处理是嵌入式系统的核心环节之一。本章将聚焦于运算放大器（Op-Amp），这是实现精确信号调理的关键元件。我们将详细讲解理想运放的虚拟短路原则，并在此基础上推导出反相放大器、同相放大器、求和电路、差分放大电路的增益公式及其工程限制。更重要的是，本书将用大量篇幅介绍有源滤波器的设计，包括一阶、二阶低通、高通和带通滤波器的设计流程，以及如何利用低噪声运放来构建前置放大电路，以应对微弱信号的采集挑战。 第二部分：数字逻辑与微控制器核心技术 本部分是连接硬件与软件的桥梁，专注于现代数字系统设计和微控制器编程。 第五章：数字逻辑基础与时序电路 从布尔代数开始，我们快速过渡到组合逻辑电路的设计与实现，如编码器、译码器和多路复用器。随后，我们将进入时序逻辑的学习，重点解析触发器（Flip-Flops）的工作原理，并以此为基础构建寄存器和计数器。本章将使用现代硬件描述语言（如Verilog的简化应用或仅基于原理图的方法）来辅助理解这些逻辑单元的组合行为。 第六章：微控制器架构与寄存器级编程 本书选择主流的32位ARM Cortex-M系列微控制器作为核心平台。我们将深入讲解其冯·诺依曼/哈佛架构的差异，以及流水线、中断向量表和存储器映射的概念。与许多仅停留在“调用库函数”的教程不同，本书强调寄存器级编程。读者将学会直接操作特定外设的控制寄存器（CR）、状态寄存器（SR）和数据寄存器（DR），从而彻底理解外设的初始化、配置和运行机制，为后续的高效、底层开发打下坚实基础。 第七章：定时器/计数器深度解析 定时器是微控制器中最强大也是最常被误解的外设之一。本章将系统讲解通用定时器（General Purpose Timer）的多种工作模式：输入捕获（Input Capture）用于精确测量外部事件时间间隔，输出比较（Output Compare）用于产生固定频率的时钟或事件触发，以及PWM（脉冲宽度调制）模式在电机控制和数字电源中的应用。我们将通过实际代码示例，演示如何配置预分频器、自动重载寄存器和捕获/比较寄存器，以实现精确的时间控制。 第八章：通信协议的实践应用 现代嵌入式系统必须与其他设备进行通信。本章聚焦于串行通信接口的实际部署。 UART/USART： 讲解波特率的计算、数据帧格式的设置，以及实现全双工通信的流程。 SPI： 重点阐述主/从模式、时钟极性（CPOL）和时钟相位（CPHA）的四种组合对数据传输的影响，以及如何使用片选信号（CS）控制多个从设备。 I²C： 深入讲解总线仲裁机制、地址寻址方式（7位与10位），以及如何实现数据的读写握手。 每个协议都将附带硬件连接图和相应的初始化代码片段。 第三部分：系统集成与软件工程 本部分着眼于如何将前两部分学到的知识整合成一个稳定、可维护的电子系统。 第九章：模数转换（ADC）的精度与误差分析 虽然本书不深入传感器本身，但采集模拟信号的精度至关重要。本章将详细讲解ADC的工作原理，包括采样定理的意义，以及不同类型的ADC（逐次逼近型SAR ADC）的工作流程。重点分析量化误差、参考电压漂移和噪声耦合对测量结果的影响。读者将学习如何通过软件过采样和数字滤波技术来改善最终采集数据的信噪比。 第十章：中断驱动与实时性管理 在复杂的系统中，轮询（Polling）效率低下且不可靠。本章将全面转向中断驱动编程。我们将讲解NVIC（嵌套向量中断控制器）的优先级配置、中断服务程序（ISR）的编写规范和注意事项（如保存/恢复上下文）。通过一个多任务并发的例子，演示如何设计高效的中断优先级，确保关键任务的实时响应。 第十一章：软件分层与模块化设计 为了应对大型项目的复杂性，本章倡导良好的软件工程实践。我们将介绍驱动程序的硬件抽象层（HAL）与底层寄存器访问层（LL）的分离原则。通过一个分层的项目结构示例，展示如何封装底层操作，使得应用层代码更具可移植性和可读性。讨论版本控制工具（如Git）在电子项目中的基本应用流程。 附录：调试与故障排除 本书最后附带了一章面向实践的调试指南。内容涵盖使用万用表进行基本电压/电阻/通断测试的方法、逻辑分析仪的初步使用技巧，以及如何通过分析示波器上的信号波形（如上升沿时间、电源纹波）来定位硬件设计中的常见问题。强调系统思维，即在调试时应遵循从电源到时钟，再到信号通路和软件逻辑的排查顺序。 本书面向对象： 电子工程、自动化、计算机工程专业的学生；希望从微控制器初学者进阶到能独立进行嵌入式系统原型开发的工程师和电子爱好者。通过本书的学习，读者将能够设计、实现并调试具有复杂外设交互能力的独立嵌入式电子产品。

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这本书的内容组织非常逻辑清晰，章节之间的过渡自然流畅，使我能够轻松地跟随作者的思路进行学习。每一章都以一个清晰的目标开始，并在结尾进行总结，这有助于巩固所学的知识。我尤其欣赏书中在介绍复杂概念时，会先从简单的模型或原理入手，然后逐步引入更复杂的情况，这种循序渐进的学习方式非常适合我这种需要不断深入理解知识的读者。书中在讲解“不确定度分析”时，进行了非常详尽的阐述，包括不确定度的来源、传播以及如何计算和表达，这对于确保测量结果的科学性和可信度至关重要。我还在书中找到了关于如何进行“互操作性”设计的相关内容，这对于构建开放和集成的传感器系统非常有帮助。

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这本书的结构设计也非常合理，它从基础的传感器原理出发，逐步深入到更复杂的应用和系统集成。我非常喜欢作者在介绍各种测试方法时，所展现出的严谨的科学态度。书中详细介绍了诸如动态测试、静态测试、频率响应测试、非线性度测试、迟滞测试等关键的测试指标和方法，并且提供了大量的实验案例和数据分析，让我对如何科学地评价传感器的性能有了更深刻的理解。尤其令我印象深刻的是，书中在讲解“数据采集系统”部分时，不仅介绍了ADC（模数转换器）的原理，还深入探讨了采样率、分辨率、量化误差等对测量精度的影响，并详细分析了不同类型的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型）的优缺点及其适用场景。此外，书中还对噪声的来源和抑制方法进行了详尽的讨论，这对于在恶劣环境下进行精确测量至关重要。我还在书中找到了关于如何构建高效的传感器网络以及如何进行分布式数据采集的宝贵信息，这些内容对于我当前正在进行的一个物联网项目非常有指导意义。

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《传感器与测试技术》这本书的排版和印刷质量也非常出色。精美的插图、清晰的图表和易于阅读的字体，都为我提供了一个舒适的学习体验。书中对术语的定义和解释也非常准确和到位，让我避免了许多不必要的误解。我注意到书中在引用一些历史上的重要实验和发现时，也进行了详细的介绍，这为我了解传感器技术的发展历程增添了许多趣味。此外，书中还包含了一些关于传感器未来发展趋势的预测和讨论，例如对人工智能与传感器融合的展望，这让我对未来的技术发展充满了期待。

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《传感器与测试技术》这本书最吸引我的地方在于它将理论知识与实际应用紧密结合。作者在书中提供了大量的工程实例，从工业自动化到医疗诊断，从汽车电子到航空航天，几乎涵盖了传感器技术的各个应用领域。这些实例的分析不仅仅是简单的案例堆砌，而是深入剖析了在特定应用场景下，如何选择合适的传感器、如何设计测试方案、以及如何优化测量系统以达到最佳性能。例如，在介绍工业过程控制时，书中详细分析了如何利用温度传感器和压力传感器来监控反应釜的状态，并如何通过PID控制算法来精确调节工艺参数，以确保产品的质量和生产的安全。书中还对一些新兴的传感器技术，如MEMS（微机电系统）传感器、光纤传感器、以及生物传感器等，进行了前瞻性的介绍和分析，让我对未来的技术发展趋势有了更清晰的认识。

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总而言之，《传感器与测试技术》是一本集理论、实践、创新于一体的优秀著作。它不仅能够为初学者打下坚实的理论基础，也能够为有经验的工程师提供宝贵的参考和启示。我强烈推荐这本书给所有从事传感器技术、测试测量、自动化控制以及相关领域的专业人士和学生。这本书的深度和广度，以及其对实际应用的关注，使其成为一本不可多得的参考书。我已经在我的工作和研究中多次引用了书中的内容，并且发现它为我解决了许多实际问题。我相信，这本书将会在我的职业生涯中扮演越来越重要的角色。

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这本书的另一个突出优点是它提供了非常丰富的参考资料和进一步阅读的建议。在每一章的结尾，作者都会列出相关的文献和学术论文，这为我深入研究特定主题提供了宝贵的线索。我发现，通过阅读这些参考文献，我不仅能够对书中的内容有更深入的理解，还能够了解到该领域的最新研究进展。书中还介绍了一些重要的国际标准和行业规范，这对于我理解传感器技术的应用和合规性要求非常有帮助。例如，书中对IEC 61000系列标准进行了介绍，这对于理解电磁兼容性（EMC）在传感器设计中的重要性至关重要。

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作为一名资深的自动化工程师，我阅读过无数与传感器和测量相关的书籍，但《传感器与测试技术》这本书，说实话，给我带来了全新的视角和深刻的启发。它并非那种只罗列传感器种类和测试方法的干巴巴的教科书，而是真正深入浅出地剖析了传感器工作的原理，从物理学的基本定律到电子电路的设计，再到信号处理的复杂算法，都进行了详尽而精辟的阐述。我尤其欣赏书中对各种主流传感器，如应变片、热敏电阻、压电传感器、霍尔传感器、红外传感器、超声波传感器等，进行了深入的原理剖析，不仅仅是介绍了它们的结构和功能，更重要的是解释了它们是如何将物理量转化为可识别的电信号的。例如，在讲解压电传感器时，作者并没有止步于“压电效应”，而是详细解释了晶体结构、电荷产生机制、以及如何通过巧妙的电路设计来放大和滤波这些微弱的信号，确保了测量结果的精确性和可靠性。同样，对于热敏电阻，书中不仅阐述了其阻温特性，还深入探讨了不同材料的热响应速度、线性度、以及在不同环境下的稳定性问题，并提供了实用的选型建议和校准方法。

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《传感器与测试技术》这本书在理论深度和广度上都达到了一个非常高的水平，但它并非一本纯粹的学术著作，而是充满了工程实践的智慧。作者在书中不仅讲解了“是什么”，更重要的是讲解了“为什么”和“怎么样”。例如，在讲解传感器选型时，书中不仅仅列举了各种传感器的规格参数，还深入分析了不同参数之间的权衡关系，以及如何根据具体的应用需求来做出最优化的决策。书中还探讨了传感器集成的挑战，包括阻抗匹配、接地、屏蔽以及电源抑制等问题，并提供了切实可行的解决方案。我特别喜欢书中关于“系统级思维”的强调，它提醒我们，传感器的性能不仅仅取决于传感器本身，还与整个测量系统的设计和优化密切相关。

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作为一名对信号处理有深入研究的工程师，我对书中关于传感器信号的预处理和后处理技术的部分尤为关注。作者在书中详细介绍了诸如滤波（低通、高通、带通、陷波）、放大、差分、积分、微分以及各种数字信号处理算法（如傅里叶变换、小波变换）在传感器数据处理中的应用。书中对不同滤波器的选择和参数设置进行了详细的分析，并提供了 MATLAB 和 Python 的代码示例，这让我能够快速地将理论知识转化为实际的编程实践。我尤其欣赏书中关于“鲁棒性”的讨论，即如何设计信号处理算法，使其对环境噪声和传感器本身的非线性误差具有较高的容忍度。这对于在复杂且不确定的工业环境中进行可靠的测量至关重要。

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这本书的语言风格非常清晰流畅，即使是复杂的概念，作者也能用易于理解的方式进行表达。我特别欣赏书中运用了大量的图表和示意图，这些视觉化的辅助材料极大地帮助了我理解抽象的原理。例如，在解释霍尔效应时，书中提供了一个清晰的二维示意图，直观地展示了磁场、电流和电压之间的关系，这比单纯的文字描述要生动得多。书中在介绍各种测试仪器，如示波器、信号发生器、频谱分析仪等的操作方法和注意事项时，也非常细致，让我受益匪浅。我甚至根据书中的指导，对我们实验室的信号发生器进行了一些校准，发现其性能得到了显著提升。此外，书中还分享了许多关于传感器校准和维护的实用技巧，这对于延长传感器寿命和保证测量数据的准确性非常有价值。

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典型的中国大陆式工科教材。好难。

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