常用传感器应用技术问答 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:321

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出版时间:2009-1

价格:25.00元

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isbn号码:9787111253020

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• 传感器
• 应用技术
• 电子技术
• 问答
• 实践
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• 测量
• 自动化
• 物联网
• 嵌入式系统

《智能装备核心模块选型与集成指南》 本书旨在为从事智能装备研发、设计、集成和维护的工程师、技术人员以及相关专业的学生提供一本全面、实用的参考手册。它聚焦于智能装备中至关重要的“核心模块”，涵盖了从感知、决策到执行的关键技术组件，并深入探讨了这些模块的选型原则、技术特点、集成方法以及实际应用中的常见问题与解决方案。 第一章：智能装备核心模块概述 本章首先阐述了智能装备的基本概念、发展趋势及其在现代工业、交通、医疗、服务等领域的广泛应用。在此基础上，详细介绍了智能装备通常由哪些核心模块构成，并对其在整个系统中的作用和相互关系进行了梳理。我们将这些核心模块划分为感知层、处理与决策层、执行层，并对每一层级的典型组成单元进行初步介绍，为后续章节的深入探讨奠定基础。 第二章：感知层核心模块：数据的“眼睛”与“耳朵” 感知层是智能装备与外部世界交互的第一道关卡，负责采集环境信息。本章将重点剖析各类关键的感知模块： 视觉感知模块： 图像传感器与相机： 介绍CMOS和CCD传感器的原理、技术参数（如分辨率、帧率、感光度、动态范围）的含义及选型考量。探讨不同类型相机（如黑白、彩色、全局快门、卷帘快门、线阵相机）的适用场景。 图像处理芯片与模组： 讲解ISP（图像信号处理器）、ISP+CPU/GPU的集成方案，以及常见的图像预处理算法（如降噪、去畸变、色彩校正）在硬件层面的实现。 深度感知技术： 详细介绍结构光、ToF（Time-of-Flight）、立体视觉等技术原理，分析不同技术的优缺点、精度、测量范围、抗干扰能力，以及在三维重建、避障、测距等方面的应用。 激光雷达（LiDAR）： 阐述激光雷达的工作原理（如机械旋转式、固态式），解析关键技术参数（如扫描角度、点云密度、测量精度、探测距离、刷新率），并介绍其在环境建模、定位导航、目标识别中的优势。 非视觉感知模块： 超声波传感器： 讲解声波的发射与接收原理，分析其探测距离、精度、盲区、声束角等参数，以及在近距离测距、液位检测、防碰撞中的应用。 红外传感器： 介绍被动红外（PIR）和主动红外传感器的原理，区分热成像与近红外感应，分析其在人体感应、测温、气体检测、物体存在判断中的应用。 雷达传感器： 重点介绍毫米波雷达（MMR）的工作原理，解析其探测距离、精度、角度分辨率、对恶劣天气（如雨、雾、雪）的穿透能力，以及在车辆ADAS（高级驾驶辅助系统）、工业监测、安全预警中的应用。 惯性测量单元（IMU）： 详解加速度计和陀螺仪的工作原理，介绍角度、角速度、线加速度的测量，分析其在姿态估计、运动跟踪、惯性导航中的作用，以及多传感器融合（如与GPS）提升精度的策略。 GNSS/GPS模块： 介绍全球导航卫星系统（如GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou）的基本原理，解析定位精度、冷启动/热启动时间、多径效应等影响因素，以及在高精度定位、路径规划中的应用。 声学传感器： 讲解麦克风阵列的工作原理，介绍声音信号采集、降噪、声源定位等技术，以及在语音交互、异常声音检测中的应用。 第三章：处理与决策层核心模块：智能装备的“大脑” 处理与决策层是智能装备的核心计算单元，负责对感知数据进行分析、理解，并做出智能决策。 嵌入式处理器与系统： 微控制器（MCU）： 介绍ARM Cortex-M、RISC-V等主流MCU架构，分析其性能、功耗、外设接口特点，以及在简单控制、数据采集任务中的应用。 微处理器（MPU）： 探讨ARM Cortex-A、x86等架构，介绍其强大的计算能力，以及在复杂算法运行、操作系统支持中的作用。 FPGA（现场可编程门阵列）： 讲解FPGA的并行处理优势，介绍其在高速数据处理、实时算法加速、定制化逻辑设计中的应用。 ASIC（专用集成电路）： 介绍ASIC的设计优势（高性能、低功耗、高集成度）及其在特定大规模应用中的价值。 SoC（片上系统）： 阐述SoC的集成度优势，介绍其整合CPU、GPU、DSP、NPU等多种处理单元的特性，以及在高性能计算、AI推理中的应用。 人工智能（AI）与机器学习（ML）硬件加速器： NPU（神经网络处理器）： 介绍NPU的设计理念，解析其在深度学习模型推理（如CNN, RNN, Transformer）方面的效率，以及在图像识别、自然语言处理、目标检测等AI任务中的核心作用。 GPU（图形处理器）： 探讨GPU在通用并行计算（GPGPU）方面的优势，以及在AI训练和推理中的应用，分析不同GPU型号的性能与功耗。 存储与通信模块： 内存与存储技术： 介绍DDR、NAND Flash、eMMC等主流存储技术，分析其读写速度、容量、寿命、功耗等参数，以及对系统整体性能的影响。 网络通信接口： 梳理Ethernet、USB、CAN、RS485、SPI、I2C等常用通信接口，介绍其协议特点、传输速率、应用场景，以及在模块间通信、外部设备连接中的作用。 无线通信模块： 介绍Wi-Fi、Bluetooth、LoRa、NB-IoT、5G等无线通信技术，分析其速率、功耗、覆盖范围、安全性，以及在远程监控、数据传输、物联网应用中的作用。 第四章：执行层核心模块：智能装备的“手”与“脚” 执行层负责将决策转化为实际的物理动作，实现对外部环境的控制。 驱动与控制模块： 电机驱动器： 介绍伺服电机、步进电机、直流无刷电机（BLDC）等主流电机类型，以及相应的驱动器（如PWM控制、电流环、位置环）工作原理。分析驱动器的选型依据，如电压、电流、功率、响应速度、编码器接口等。 电磁执行器： 介绍电磁阀、电磁铁等，分析其工作原理、响应时间、驱动方式，以及在阀门控制、机械锁紧等方面的应用。 液压与气动执行器： 简要介绍液压缸、气动缸等，分析其动力输出特性，以及在重载、高精度控制场景中的应用。 动力与传动模块： 减速器与齿轮箱： 介绍不同类型的减速器（如行星减速器、谐波减速器、摆线针轮减速器）的工作原理、传动比、效率、精度、承载能力，以及在提高扭矩、降低转速、实现精密运动中的作用。 直线运动机构： 介绍丝杠螺母、滚珠导轨、直线电机等，分析其运动精度、行程、负载能力，以及在平台移动、姿态调整等方面的应用。 特殊功能执行模块： 机械手与夹持器： 介绍不同类型的工业机器人末端执行器（EOAT），如气动夹爪、真空吸盘、电动夹爪等，分析其抓取力、灵活性、适用对象。 传感器集成执行器： 探讨将传感器集成到执行器上的方案，实现闭环控制和自适应调节。 第五章：核心模块集成与系统设计 本章将重点探讨如何将上述不同核心模块进行有效的集成，构建稳定、高效的智能装备系统。 模块接口与兼容性： 分析不同模块之间的标准接口（如SPI, I2C, UART, Ethernet），以及物理接口、电气特性、协议兼容性在选型和集成中的重要性。 电源管理与分配： 讲解不同模块的功耗特性，以及如何进行合理的电源规划、稳压、滤波，确保系统稳定运行。 数据融合与协同： 介绍多传感器数据融合（如卡尔曼滤波、粒子滤波）的技术原理和应用，以及如何实现不同模块间的协同工作，提升整体智能化水平。 系统级测试与验证： 强调模块集成后的系统测试方法，包括功能测试、性能测试、可靠性测试，以及对潜在问题的预判和解决。 硬件选型策略与成本考量： 提供一套系统的硬件选型流程，指导工程师如何在性能、成本、功耗、可靠性、交期等因素之间取得平衡。 第六章：典型应用案例分析 本章通过具体、详实的案例，展示核心模块在不同智能装备领域的应用。例如： 智能仓储机器人： 分析其导航定位（LiDAR, IMU, Vision）、避障（超声波, 雷达）、货物抓取（机械手, 视觉识别）、通信（Wi-Fi）等模块的协同工作。 自主驾驶汽车： 剖析其感知系统（摄像头, 雷达, LiDAR, 超声波）、决策系统（高性能计算平台, AI芯片）、执行系统（电机控制, 转向控制）的集成。 工业自动化生产线： 探讨其视觉检测、机器人抓取、PLC控制、伺服驱动等模块的应用。 第七章：未来发展趋势与挑战 本章展望了智能装备核心模块未来的发展方向，如更高集成度、更低功耗、更强的AI能力、模块化与标准化、边缘计算与云端协同等，并分析了当前面临的技术挑战，为读者提供前瞻性的视角。 本书力求理论与实践相结合，语言通俗易懂，图文并茂，旨在成为智能装备研发人员不可或缺的案头必备。

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从一个工程项目的角度来看，选择正确的传感器是成功的一半，而理解如何将传感器数据高效、准确地转化为可用的信息，则是另一半。这本书恰恰完美地覆盖了这两个核心环节。它对各种接口协议的描述，比如模拟信号的采集速度与ADC分辨率的权衡，以及数字总线（如I2C/SPI）在多节点环境下的仲裁机制，都讲解得非常透彻，完全避开了那些教科书式的陈词滥调。我特别欣赏其中关于“噪声抑制”的章节，它详细对比了时域滤波和频域滤波在不同干扰源下的适用性，并给出了具体的参数设置建议，这比市面上很多只停留在“要加滤波”的建议要高明得多。这本书的深度已经达到了可以指导小型产品开发选型的水平。如果能加入一个关于传感器安全性和电磁兼容性（EMC）的专门章节，讨论在强干扰源附近如何进行布局和屏蔽，那就更加完美了，毕竟硬件设计中，电磁兼容性是决定产品能否量产的关键因素之一。

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说实话，我拿到这本书的时候，内心是带着一丝怀疑的，因为市面上讲传感器技术的书籍汗牛充牛，很多都是堆砌基础理论，读完还是不知道实际项目中该怎么选型。然而，这本《常用传感器应用技术问答》完全颠覆了我的固有印象。它的结构非常巧妙，采用了问答体，但这绝不是简单的知识点罗列，而是模拟了真实工作场景中会遇到的各种棘手问题。比如，它没有浪费篇幅去解释霍尔效应的物理机制，而是直接抛出“如何在高磁场干扰环境下，准确采集低速旋转信号”这样的实际难题，并给出了一套从硬件选型到软件滤波的完整解决方案。这种“问题驱动”的学习路径，极大地降低了知识吸收的门槛。更令人称道的是，它对不同制造商品牌下的同一类型传感器在参数一致性上的差异也做了侧面探讨，这对于需要进行批量采购和系统迭代的团队来说，是无价的信息。唯一的不足可能在于，对于一些新兴的、基于物联网和AI赋能的智能传感器集群的部署策略，目前的讨论略显保守，期待后续版本能拓展到更宏大的系统集成层面。

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这本书的书名是《常用传感器应用技术问答》，这是一本非常实用的技术参考书。 这本书的排版和设计确实是下了功夫的，从拿到手的触感到翻开书页的质感，都给人一种专业而严谨的感觉。装帧结实，不易磨损，这对于经常需要在实验室或车间翻阅的书籍来说，是个极大的加分项。内容上，它显然是面向那些已经对传感器原理有基本了解，但更侧重于实际应用和问题解决的工程师或技术人员。书中对各种主流传感器的应用场景进行了细致的剖析，尤其是一些冷门但关键的工业级传感器，其介绍深度和广度都超出了预期。我尤其欣赏它在“故障排除”这一块的处理方式，不再是泛泛而谈，而是直接给出了基于实际信号波形和参数范围的具体诊断步骤。这种聚焦于“如何让它跑起来”而非“它是什么”的写作视角，极大地提高了阅读效率。如果说有什么可以改进的地方，那就是在某些前沿的、交叉学科的传感器集成案例上，可以再多提供一些实际的系统架构图作为参考，毕竟理论知识的转化往往需要一个清晰的蓝图指引。总体而言，这是一本可以放在手边随时查阅的“急救手册”。

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这本书的视角非常独特，它似乎是为那些已经厌倦了理论学习，渴望立即动手解决实际问题的技术人员量身定制的。它没有过多的历史回顾或物理定律推导，而是直奔主题——“你遇到了A问题，这是最可能的原因B和C，你需要检查信号D和参数E”。这种极强的针对性和实战性，让阅读过程充满了“顿悟”的时刻。比如，关于MEMS加速度计的温度校准，书中给出的线性化方法远比标准的最小二乘法更贴合实际芯片的非理想特性。此外，对特定应用中的“传感器融合”的讨论，虽然篇幅不长，但思路清晰，为理解如何整合不同模态的传感器信息提供了很好的切入点。这本书的成功之处在于，它成功地架起了理论知识与工程实践之间的那座桥梁。如果非要吹毛求疵，我希望作者能在最后的附录中提供一份涵盖不同传感器技术特点、成本预估和生命周期考量的对比表格，这将极大地便利快速的初步方案论证阶段。

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阅读这本书的过程，更像是一次资深专家的“带教”体验，而不是枯燥的教材学习。作者显然在行业内浸淫多年，对于新手容易“踩坑”的地方了如数家珍。我注意到书中对于测量不确定度和误差分析的部分处理得异常细致和务实。它没有用复杂的数学公式吓唬人，而是通过具体的例子，比如温度漂移如何影响压力测量的线性度，以及如何通过软件补偿模型来抵消这种影响。对于像声学传感器、光学传感器的环境适应性问题，书中提供的应对措施往往非常具有操作性，比如针对潮湿环境的封装材料选择建议，以及如何通过增加冗余传感器来提高系统的鲁棒性。这本书的价值在于，它把“经验”转化成了“知识点”，让初入行的人可以少走很多弯路。如果说要提一个建议，那就是如果能为书中提到的所有典型应用场景提供对应的开源代码片段，哪怕是伪代码，那将使得这本书的实用性再提升一个量级，方便读者直接进行仿真或硬件验证。

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