本書結合國際上傳感技術及應用方面的發(fā)展趨勢，梳理了新型傳感技術的共性基礎問題，包括傳感器特性、傳感器測量不確定度、先進敏感材料、傳感器建模分析、傳感器的微納制造與封裝技術；在此基礎上總結了傳感器領域的相關最新研究進展，以新材料、新機理、新應用為主線，介紹了石墨烯基傳感器、硅電容式集成傳感器、諧振式傳感器、聲表面波傳感器、光纖傳感器、柔性傳感器、仿生傳感器、特種傳感器、無線傳感器網絡等。既重視理論分析，又結合工程實際，同時注重在各個領域的創(chuàng)新應用。本書的每章后都配有思考題與習題，并梳理總結了本章的學習方法、重點與難點，以便于讀者理解與掌握。
985雙一流高校作者，所講的課程為國家精品課、國家級精品資源共享課、國家級線下一流課程等，具有較高的專業(yè)水平。
內容涉及近年來的發(fā)展熱點和最新進展，技術新，案例新。
結合教育部思政示范課程，融合課程思政內容。
工信學術出版基金資助項目。
李成，北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院副教授，博導，中國儀器儀表學會傳感器分會常務理事，北航首屆青年教學名師；教育部首批思政示范課、國家級首批一流本科課程、國家級精品資源共享課“傳感器技術及應用”主講教師（排名2）；獲2021年北京市高等教育教學成果二等獎、西飛獎教金二等獎、北航教學優(yōu)秀二等獎、北航教學成果一等獎4項、二等獎3項。 主持GF創(chuàng)新特區(qū)課題、國家自然科學基金（面上、青年）、北京市自然科學基金、航空基金、航天基金、深圳創(chuàng)科委課題、CAST基金、國家重點實驗室基金等多項。主持1項教育部產學合作協同育人項目。發(fā)表國內外學術論文100余篇，其中，SCI、E論文80篇；授權中國發(fā)明專利18項，荷蘭發(fā)明專利1項、日本實用新型專利1項，軟件著作權3項；受理國家發(fā)明專利4項。
第 1章 緒論 1
1.1 測量的基本概念與意義 1
1.1.1 測量的基本定義 1
1.1.2 測量的作用 2
1.1.3 測量和計量 3
1.1.4 量值傳遞與量子測量 4
1.2 測量方式 8
1.2.1 直接和間接測量 8
1.2.2 開環(huán)與閉環(huán)測量 8
1.2.3 能量變換型與能量控制型測量 9
1.2.4 接觸式與非接觸式測量 9
1.2.5 靜態(tài)與動態(tài)測量 9
1.3 測量與傳感器的關系 10
1.3.1 傳感測量系統(tǒng) 10
1.3.2 傳感器的校準與標定 10
1.4傳感器測量系統(tǒng)概述 11
1.4.1基本組成與選用原則 11
1.4.2主要評價指標 12
1.4.3主要發(fā)展趨勢 13
1.5傳感器的概述 14
1.5.1作用與功能 14
1.5.2分類形式 14
1.5.3技術特點 15
1.5.4發(fā)展方向 16
習題 17
第 2章 傳感器的靜態(tài)與動態(tài)特性 18
2.1傳感器的靜態(tài)標定 18
2.1.1 靜態(tài)響應模型 18
2.1.2 靜態(tài)標定條件 19
2.1.3 傳感器的靜態(tài)特性 20
2.2 傳感器的主要靜態(tài)性能指標 21
2.2.1 測量范圍與量程 21
2.2.2 靜態(tài)靈敏度 21
2.2.3 分辨力與分辨率 21
2.2.4 時漂與溫漂 21
2.2.5 線性度 22
2.2.6 符合度 23
2.2.7 遲滯與非線性遲滯 24
2.2.8 重復性 25
2.2.9 綜合誤差 26
2.3傳感器輸入輸出特性的動態(tài)模型 27
2.3.1 微分方程 27
2.3.2 傳遞函數 28
2.3.3 狀態(tài)方程 28
2.4傳感器的主要動態(tài)性能指標 29
2.4.1 頻域動態(tài)性能指標 29
2.4.2 時域動態(tài)性能指標 32
習題 34
第3章 傳感器敏感材料 35
3.1 敏感材料的定義與分類 35
3.2典型的敏感材料 36
3.2.1 半導體材料 36
3.2.2 巨磁阻材料 43
3.2.3 聚合物薄膜 45
3.2.4 壓電材料 48
3.2.5 柔性材料 51
3.2.6 二維材料 55
3.2.7 量子材料 58
習題 59
第4章 石墨烯傳感器 60
4.1 石墨烯傳感器的分類與發(fā)展趨勢 60
4.1.1 石墨烯傳感器的分類 60
4.1.2 石墨烯傳感器的發(fā)展趨勢 61
4.2 石墨烯的基本性質 62
4.2.1 力學性質 62
4.2.2 光學性質 63
4.2.3 熱學性質 64
4.2.4 電學性質 64
4.2.5 石墨烯用于傳感器的材料優(yōu)勢 65
4.3 石墨烯柔性力敏傳感器 66
4.3.1概述 66
4.3.2 石墨烯柔性力敏傳感器的結構 66
4.3.3 石墨烯柔性力敏傳感器的應用 68
4.4石墨烯膜光纖F-P聲壓傳感器 71
4.4.1 聲壓敏感模型 71
4.4.2 石墨烯膜F-P聲壓探頭制作 72
4.4.3聲壓傳感測試 74
4.5 氧化石墨烯光纖F-P濕度傳感器 75
4.5.1 氧化石墨烯的濕敏性質 75
4.5.2 氧化石墨烯膜F-P探頭的制備 75
4.5.3 濕度敏感實驗與分析 77
習題 80
第5章 織物傳感器 81
5.1 織物傳感器的概述 81
5.1.1 織物傳感器的定義與分類 81
5.1.2 織物傳感器的應用特點 82
5.1.3 織物傳感器的發(fā)展趨勢 83
5.2 織物傳感器的敏感材料 84
5.2.1 本征導電材料基紡織品 86
5.2.2 導電聚合物纖維 86
5.2.3 納米碳基導電材料 89
5.2.4 高導電復合材料 90
5.3 織物傳感器的結構制作 91
5.3.1 織物傳感器的結構形式 91
5.3.2 織物傳感器的設計制作 92
5.4 典型的織物傳感器 93
5.4.1 力敏織物傳感器 93
5.4.2 光敏織物傳感器 97
5.4.3 濕敏織物傳感器 99
5.4.4溫敏織物傳感器 102
習題 104
第6章 諧振式傳感器 105
6.1諧振式傳感器概述 105
6.1.1諧振式傳感器的定義 105
6.1.2諧振式傳感器的特點 107
6.1.3諧振式傳感器的發(fā)展趨勢 107
6.2諧振敏感元件的激勵方式 108
6.2.1靜電激勵 108
6.2.2壓電激勵 109
6.2.3電磁激勵 111
6.2.4熱激勵 113
6.3諧振式傳感器檢測方式 113
6.3.1壓阻檢測 114
6.3.2壓電檢測 114
6.3.3電容檢測 115
6.3.4光檢測 116
6.4典型的諧振式傳感器 117
6.4.1諧振梁式加速度傳感器 117
6.4.2諧振筒式壓力傳感器 118
6.4.3硅微角速率傳感器 120
6.4.4諧振式質量流量傳感器 122
6.4.5聲表面波氣體傳感器 123
6.4.6 石墨烯光纖諧振式壓力傳感器 125
思考題與習題 126
第7章 無線傳感器網絡 127
7.1 無線傳感器網絡概述 127
7.2 無線傳感器和傳感器網絡 129
7.2.1 無線傳感器網絡架構和設計 129
7.2.2 無線傳感器網絡的體系結構 131
7.2.3 無線集成網絡傳感器 133
7.2.4 無線傳感器網絡的安全技術 134
7.3 分布式傳感器網絡技術 136
7.3.1 分布式傳感器網絡的特點 136
7.3.2 分布式傳感器網絡的體系結構 138
7.4 多傳感器信息融合技術 139
7.4.1 多傳感器信息融合技術的發(fā)展 139
7.4.2 多傳感器信息融合的結構形式 140
7.4.3 多傳感器信息融合的算法 142
7.4.4 多傳感器信息融合的新技術與發(fā)展方向 144
7.5 無線傳感器網絡的典型應用 146
7.5.1 無線傳感器網絡在健康監(jiān)護中的應用 146
7.5.2 無線傳感監(jiān)測網絡在煤礦安全監(jiān)測的應用 148
7.6 無線傳感器網絡的發(fā)展趨勢 149
思考題與習題 149
第8章 傳感信號的數據采集技術 151
8.1 數據采集的基本知識 151
8.1.1 數據采集的基本概念與系統(tǒng)組成 151
8.1.2 采樣定理與混頻現象 153
8.1.3 采樣方式的分類 157
8.1.4量化與量化誤差 158
8.1.5 編碼 161
8.2 數據采集的輸入通道設計 162
8.2.1 集成運算放大器 162
8.2.2 有源濾波器 164
8.2.3 測量放大器 166
8.2.4 模擬多路開關 167
8.2.5 采樣保持器 169
8.2.6 模/數轉換器 171
8.3 典型的數據采集技術 172
8.3.1 基于PCI總線的數據采集 172
8.3.2 基于USB總線的數據采集 176
8.3.3 基于LabVIEW的數據采集 179
8.3.4 基于ZigBee無線傳感網絡的數據采集 182
思考題與習題 185
第9章 測量數據的誤差與不確定度評價 186
9.1 測量誤差概述 186
9.1.1 測量誤差的定義 186
9.1.2誤差的分類 187
9.1.3 誤差的來源 191
9.2 測量結果的評價處理 192
9.2.1 測量結果的評價 192
9.2.2 測量結果的數據處理 194
9.3 測量結果的不確定度評價 195
9.3.1 測量不確定度的評定方法 195
9.3.2 測量結果的不確定度報告 200
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