自动控制原理实验技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:哈尔滨工程大学出版社

作者:彭秀艳,孙宏放

出品人:

页数:241

译者:

出版时间:2006-12

价格:21.00元

装帧:

isbn号码:9787810738521

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制
• 控制原理
• 实验技术
• 自动化
• 控制系统
• 电路分析
• MATLAB
• Simulink
• 传感器
• 执行器

《现代传感器技术与应用》 本书深入探讨了现代传感器技术的核心原理、关键技术以及广泛的应用领域，旨在为读者提供一个全面而深入的理解。内容涵盖了各类主流传感器的设计、制造、性能表征和信号处理方法，并重点关注了其在工业自动化、环境监测、医疗健康、智能交通等前沿领域的实际部署与创新实践。 第一部分：传感器原理与分类 本部分首先建立读者对传感器的基本认知。我们将从传感器最根本的定义出发，阐述其作为信息获取前端的核心作用。随后，系统性地介绍传感器的分类方法，包括但不限于： 按工作原理分类： 详细讲解电阻式、电容式、电感式、压电式、热敏式、光电式、磁阻式、半导体式、生物传感器等多种传感机制。针对每种原理，深入剖析其物理学基础、工作模型以及优缺点。例如，在电阻式传感器章节，会深入讲解应变片的工作原理，分析其灵敏度、线性度和温度漂移等关键参数；在光电式传感器部分，则会介绍光敏电阻、光电二极管、光电晶体管等器件的光电转换机制。 按测量参数分类： 涵盖了对温度、压力、流量、位移、力、加速度、湿度、气体浓度、光照强度、磁场等常见物理量和化学量的传感技术。对于每一种测量参数，会列举并详细介绍相关的传感器类型及其工作原理。例如，在温度传感器部分，将详述热电偶、热敏电阻（NTC、PTC）、铂电阻（RTD）、红外测温仪等的工作特性和适用范围。 按应用领域分类： 宏观层面概括传感器在不同行业中的典型应用，为后续深入研究奠定基础。 第二部分：关键传感器技术详解 本部分将聚焦于当前发展迅速且具有代表性的几类传感器技术，对其进行深入的技术剖析： MEMS（微机电系统）传感器： 详细介绍MEMS技术在传感器制造中的优势，如尺寸小、功耗低、集成度高。重点讲解MEMS加速度计、陀螺仪、压力传感器、麦克风等的结构设计、微加工工艺（如深硅刻蚀、薄膜沉积）以及工作原理。 光学传感器： 深入研究不同类型光学传感器的技术细节，包括CCD、CMOS图像传感器的工作原理、像素结构、读出方式；光纤传感器的复用技术（时分、频分、波分复用）及其在光纤光栅传感阵列中的应用；激光雷达（LiDAR）的工作原理、扫描方式及数据处理。 化学与生物传感器： 探讨利用化学反应或生物分子识别原理的传感器。包括气体传感器（如金属氧化物半导体气体传感器、电化学气体传感器）、pH传感器、酶传感器、抗原抗体传感器等。重点关注传感界面的设计、识别层材料的选择以及信号的产生与放大。 新型传感器材料与器件： 关注前沿材料在传感器领域的应用，如纳米材料（碳纳米管、石墨烯）在气体传感、应变传感中的潜力；柔性电子材料在可穿戴传感器中的应用；压电材料与热释电材料在能量收集与传感耦合中的研究进展。 第三部分：传感器信号处理与接口技术 传感器输出的原始信号往往需要经过一系列处理才能被有效利用。本部分将系统介绍： 信号调理技术： 讲解放大电路（仪表放大器、运算放大器）、滤波电路（低通、高通、带通滤波）、阻抗匹配等基本信号调理方法，以及针对不同传感器类型所需的特定调理电路设计。 模数转换（ADC）： 介绍ADC的基本原理、类型（如逐次逼近型、Σ-Δ型）、分辨率、采样率等关键参数，以及如何根据传感器特性选择合适的ADC。 数字信号处理（DSP）： 探讨常用的数字滤波算法（如移动平均、卡尔曼滤波）、校准算法（如线性校准、多项式校准）、数据融合技术，以及如何利用DSP实现传感器的性能优化和特征提取。 传感器接口与通信协议： 介绍常见的传感器接口标准，如I2C、SPI、UART、USB等，以及工业通信协议（如Modbus、CAN总线）在多传感器系统中的应用。 第四部分：传感器在各领域的应用实例 本部分通过丰富的案例研究，展示传感器技术在不同行业的实际应用与价值： 工业自动化与过程控制： 讲解传感器在生产线监测、机器人感知、质量检测、设备状态监测（如振动、温度、压力监测）中的应用。 环境监测与安全保障： 探讨传感器在空气质量监测、水质分析、土壤墒情监测、火灾探测、气体泄漏报警等方面的应用。 医疗健康与生命科学： 介绍可穿戴健康监测设备（心率、血氧、血糖监测）、医学影像传感器、体内植入式传感器、体外诊断传感器等。 智能交通与自动驾驶： 阐述雷达、激光雷达、摄像头、超声波传感器、GPS等在车辆感知、环境识别、导航定位中的作用，以及车联网中的传感器数据应用。 消费电子与智能家居： 分析智能手机中的加速度计、陀螺仪、光线传感器、指纹传感器等，以及智能家居设备（如智能门锁、环境控制器）中传感器的集成与联动。 第五部分：传感器技术发展趋势与挑战 最后，本书将展望传感器技术未来的发展方向： 智能化与集成化： 讨论传感器与AI、边缘计算的结合，实现更高级的数据分析和决策能力。 微型化与柔性化： 预测微纳传感器和柔性传感器的发展前景，以及其在可穿戴设备、生物医学工程中的潜力。 低功耗与无线化： 探讨如何进一步降低传感器功耗，实现真正的无线部署，延长设备续航。 高精度与高可靠性： 分析提升传感器精度、稳定性和长期可靠性的关键技术挑战。 新兴传感技术： 简要介绍量子传感器、脑机接口传感器等前沿探索领域。 本书结构清晰，内容严谨，语言通俗易懂，辅以大量的图示和实例，旨在为从事传感器研发、应用、系统集成及相关研究的读者提供一本不可或缺的参考书。

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说实话，这本书的编排方式让我感到非常惊喜，它完全颠覆了我对传统实验教材的刻板印象。一般教材要么就是堆砌理论，要么就是机械地罗列步骤，但《自动控制原理实验技术》明显是下了大功夫在“教学设计”上的。它不仅仅是告诉你“该做什么”，更重要的是解释了“为什么这么做”。比如在讲解状态空间法实验时，书中并没有直接给出算法，而是先用一个非常贴近实际的工程案例来引入问题，然后再逐步引导我们利用软件工具实现状态观测器和反馈控制器。这种层层递进的叙事结构，非常符合工程思维的培养路径。而且，书中对实验结果的分析部分也相当到位，它不仅仅关注于“是否成功运行”，更注重于对误差来源的剖析和对系统特性的深入挖掘。我特别欣赏它在错误排查和常见问题处理方面的章节，那些细节处理得非常到位，很多我在实际操作中遇到的“卡壳”点，都能在书里找到对应的解决思路。这使得实验过程中的挫败感大大降低，取而代之的是解决问题的成就感。

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这本书给我最大的触动，是它对“系统思维”的培养。在很多基础实验中，我们往往只关注于完成特定的任务目标，而忽略了整个控制链条中各个组件之间的相互作用和影响。但这本《自动控制原理实验技术》在每个实验模块的设计中，都巧妙地嵌入了“系统级”的考量。例如，在进行传感器量化误差分析的实验时，它会引导我们反思这种误差对最终控制器性能的影响，而不是仅仅停留在计算误差值的层面。这种引导性的提问和讨论，迫使我们跳出单个环节，去审视整个控制系统的健壮性和可靠性。它教会我的不是如何快速得到一个看似正确的输出，而是如何构建一个稳定、可预测、且易于维护的控制系统。这种注重底层逻辑和全局观的训练，对于未来从事复杂的工业自动化项目来说，是无价的宝贵财富。

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作为一名在自动化领域摸爬滚打了一段时间的工程师，我拿到这本书时，是抱着“看看现在的教材能提供哪些新的视角”的心态的。坦白说，市面上关于自动控制实验的书籍并不少见，但大多都停留在传统的拉氏变换和根轨迹分析层面。然而，这本书的亮点在于它紧跟了现代控制理论的发展，引入了大量基于计算机辅助设计（CAD）和实时仿真技术的内容。书中详细介绍了如何使用主流的MATLAB/Simulink环境来搭建复杂的非线性系统模型，这一点对于我们进行更高级的鲁棒控制或最优控制实验时，提供了极大的便利。它的实验内容不再局限于简单的二阶系统，而是扩展到了实际的机电耦合系统，比如机械臂或者伺服电机的控制。这种从理论到前沿技术的过渡，使得这本书的适用性大大增强，不再是单纯的入门教材，更像是一本能够指导我们进行深度实践的参考手册。即便是我这样的老手，也从中汲取了不少关于实验环境配置和高级建模技巧的知识。

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这本《自动控制原理实验技术》的实验指导书，对于我这个初次接触自动控制领域的学习者来说，简直是一场及时的甘霖。我记得我当时拿到书的时候，心里是有些忐忑的，因为课本上的那些传递函数、闭环系统、传递函数矩阵什么的，对我来说就像是天书一样晦涩难懂。这本书的出现，极大地缓解了我的焦虑。它并没有直接把我拉进那些复杂的数学推导中，而是非常巧妙地将理论与实践紧密结合。每一个实验项目都配有非常详尽的步骤说明，从仪器的准备到数据的采集，再到最后的系统辨识和性能分析，每一步都写得清清楚楚，连我这个新手都能照着做。特别是关于PID控制器的设计与调试部分，书中提供的仿真模型和实际操作的对应性非常好，让我对“调参”这个过去只停留在口头上的概念有了直观的认识。通过实际动手，我终于明白，理论上的稳定性裕度，在实际操作中是如何体现在系统的响应速度和超调量上的。这种“做中学”的过程，远比死记硬背公式来得有效。我个人感觉，这本书的价值不仅仅在于提供了一套实验流程，更在于它为我们搭建了一个从理论到工程应用的坚实桥梁，让我对这门学科的兴趣也因此大大提升。

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这本书的排版和图示质量，是让我印象深刻的细节之一。在学习技术类书籍时，如果插图模糊不清或者关键数据标注不清晰，会严重影响理解效率。《自动控制原理实验技术》在这方面做得非常出色。无论是系统框图、电路连接图，还是示波器捕捉到的波形截图，都清晰锐利，层次分明。尤其是那些描述硬件接线的部分，几乎可以用“手把手”的指导来形容，避免了因为接线错误而浪费大量调试时间的问题。更值得称赞的是，书中对关键公式的推导过程，虽然没有长篇累牍地展开，但每一步的逻辑跳跃点都做了清晰的注释，确保了读者不会因为中间环节的缺失而感到困惑。这种对细节的极致追求，体现了编者深厚的教学功底和对学习者体验的重视。一本好的实验书，硬件的直观性和软件的逻辑性同等重要，这本书完美地平衡了这两者。

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