Reliability of Mems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Hierold, Christofer 编

出品人:

页数:324

译者:

出版时间:

价格:$ 255.00

装帧:HRD

isbn号码:9783527314942

丛书系列:

图书标签:

• MEMS
• 可靠性
• 微机电系统
• 失效分析
• 寿命预测
• 材料
• 器件
• 测试
• 建模
• 封装

好的，以下是为您量身定制的一份图书简介，内容详实，不涉及您提到的《Reliability of Mems》一书的任何信息，旨在提供一个全面、深入的概述。 --- 图书名称：《精密传感器系统的设计与优化：从理论到实践的跨学科探索》 图书简介 本书旨在为工程师、研究人员以及对现代精密测量技术和系统集成感兴趣的专业人士，提供一份全面且深入的理论指导与实践指南。我们不再将传感器系统视为孤立的器件集合，而是将其视为一个复杂的、相互依赖的、动态演变的整体。本书系统性地剖析了从底层信号采集到顶层数据决策的全过程，重点关注如何通过系统级的优化设计，实现传感器性能的突破性提升，并确保系统在真实、严苛的工作环境下的长期可靠运行。 第一部分：精密传感基础与信号完整性 本书开篇深入探讨了现代精密传感器的核心物理原理，涵盖了从电学、光学到声学传感器的关键技术。我们详细阐述了敏感元件的选择标准，不仅仅停留在参数表上的对比，更侧重于环境因素（如温度漂移、机械应力耦合）如何影响原始信号的保真度。 在信号采集层面，本书着重讨论了信号完整性这一核心挑战。我们构建了一个详细的噪声模型，区分了热噪声、散弹噪声、1/f 噪声以及环境电磁干扰（EMI）的来源和耦合路径。针对低信噪比（SNR）环境下的数据采集难题，本书提供了多种先进的信号处理技术，包括： 自适应滤波器的设计与应用： 阐述如何根据实时环境变化动态调整滤波参数，以最大程度地保留有用信号特征。 低功耗模数转换（ADC）的高级量化策略： 探讨过采样、抖动技术以及噪声塑形在有限精度系统中的应用，以有效提升有效位数（ENOB）。 时域与频域的信号重构算法： 针对欠采样和混叠问题，提供了基于小波变换和稀疏采样的先进解决方案。 第二部分：系统集成与互操作性挑战 现代精密系统往往是多传感器融合的产物。本书的第二部分聚焦于如何将异构传感器无缝集成到一个统一的计算框架中。我们深入分析了时间同步和空间标定的难题。 在时间同步方面，我们对比了原子钟同步、GPS授时以及基于PTP（精确时间协议）的本地网络同步方案的优缺点。针对高动态环境下的时间漂移问题，本书提出了一种基于卡尔曼滤波的时间误差修正框架。 空间标定部分，则着重于多传感器间的几何关系确定。我们引入了鲁棒的外部参数估计方法，包括基于视觉辅助的迭代最近点（ICP）算法的改进版本，以及在缺乏精确几何先验信息时的全局优化策略。 此外，系统集成还涉及到接口协议的选择与优化。我们详细比较了SPI、I2C、CAN FD以及新兴的SerDes（串行器/解串器）技术在高速数据传输中的性能指标，并为不同应用场景（如高带宽图像采集与低延迟控制反馈）给出了具体的接口选型建议。 第三部分：软件定义测量与数据驱动的性能提升 随着计算能力的提升，软件在提升系统性能中的作用日益凸显。本书探讨了软件定义测量（SDM）的理念，即将传统固件中的固定算法转化为灵活、可配置的软件模块。 我们详细介绍了高级状态估计技术在传感器数据后处理中的应用，重点关注： 1. 扩展卡尔曼滤波（EKF）与无迹卡尔曼滤波（UKF）： 理论推导与实际工程中的非线性系统处理案例分析。 2. 粒子滤波（PF）： 探讨其在处理极端非高斯噪声和多模态不确定性时的优势。 3. 因子图优化与SLAM基础： 如何利用图优化框架，实现对传感器网络在动态环境下的全局一致性估计。 更进一步，本书引入了机器学习辅助的校准与漂移补偿。我们展示了如何利用历史数据训练神经网络模型，以预测和补偿传感器在长期运行中不可避免的非线性漂移，从而显著延长系统的有效工作寿命，并降低对昂贵环境测试的需求。 第四部分：环境适应性与长期可靠性工程 精密传感器系统的价值在于其在真实世界中的表现。本书的最后部分转向了环境适应性设计与可靠性工程。 我们不再将环境影响视为需要“事后弥补”的问题，而是主张在设计初期就将其纳入考虑： 热管理策略： 详细分析了封装材料的热导率、器件散热路径的建模，以及主动和被动冷却技术在维持精密测量基准稳定性的作用。 机械振动与冲击的抑制： 讨论了隔离系统的设计原则，包括阻尼材料的选择、模态分析的应用，以及如何通过有限元分析（FEA）预测结构共振对传感器的影响。 面向寿命的可靠性评估： 介绍了加速寿命试验（ALT）的设计、Weibull分布在故障预测中的应用，以及如何通过设计冗余和软故障恢复机制，实现系统级别的容错能力。 本书的每一章节都结合了丰富的工程案例，涵盖了航空航天、工业自动化、医疗设备等多个高标准应用领域。通过系统化的方法论和前沿技术的剖析，本书旨在指导读者构建出不仅性能卓越，而且在极端条件下依然能保持高精度和高稳定性的下一代精密测量系统。 ---

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