Optomechatronic Computer-vision Systems II pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Kofman, Jonathan; De Meneses, Yuri Lopez; Kaneko, Shun'ichi; Perez, Claudio A.; Coquin, Didier

出品人:

页数:148

译者:

出版时间:2007-10-8

价格:USD 60.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780819468666

丛书系列:

图书标签:

• Optomechatronics
• Computer Vision
• Image Processing
• Machine Vision
• Optical Engineering
• Robotics
• Automation
• Sensors
• Pattern Recognition
• Artificial Intelligence

《先进传感技术与精密测量》 第一章：传感器原理与分类 本章将深入探讨现代工业与科研领域中不可或缺的基础——先进传感技术。我们将从传感器的基本工作原理出发，详细剖析其在物理、化学、生物等多个维度上的信号转换机制。内容将涵盖各类传感器的分类，包括但不限于： 电学传感器： 重点介绍电阻式、电容式、电感式、压电式、霍尔效应传感器等，深入分析其对温度、压力、位移、磁场等物理量的灵敏度、线性度、迟滞和稳定性。我们将探讨电阻应变片的工作原理，分析不同应变计的材料特性与应用场景，以及电容传感器在非接触测量中的优势。压电效应在声学传感器和加速度计中的应用，以及霍尔效应传感器在磁场检测和位置传感方面的潜力也将得到详尽阐述。 光学传感器： 聚焦光电导、光电伏特、光电倍增管、CCD与CMOS等技术，分析它们在光强、颜色、光谱信息捕捉方面的原理。我们将深入研究光敏电阻的阻值变化与光照强度的关系，讲解光电二极管和光电三极管在光信号检测中的应用，以及光电倍增管在弱光检测中的超高灵敏度原理。CCD与CMOS传感器在图像采集中的核心技术，如像素结构、电荷传输和读出方式，将进行详细对比分析，并探讨它们在数码相机、安防监控等领域的应用。 热学传感器： 详细阐述热敏电阻（NTC, PTC）、热电偶、红外传感器等的工作原理，分析它们在温度测量精度、响应速度及耐用性方面的特点。我们将解析NTC和PTC热敏电阻的阻温特性，对比热电偶的测温范围和精度，并深入研究红外传感器的热辐射原理及其在非接触测温和热成像中的应用。 力学传感器： 介绍应变片、压阻式、电容式传感器在测量力、压力、扭矩、位移等物理量时的应用。除了第一部分提到的应变片，本章将更侧重于压阻式传感器的集成化优势，以及电容式传感器在精密位移测量中的应用。 化学传感器： 探讨基于电化学、气体敏感材料、光学原理的化学传感器，分析其在气体浓度、pH值、生化分子检测方面的灵敏度和选择性。我们将研究电化学传感器的工作原理，如安培型和伏安型传感器，并重点介绍金属氧化物半导体（MOS）气体传感器在有害气体检测中的应用。 生物传感器： 聚焦生物识别元件（酶、抗体、核酸等）与信号转换器的结合，阐述其在血糖、DNA、病原体检测等领域的应用。 本章还将探讨传感器在选择时需要考虑的关键因素，如灵敏度、精度、分辨率、线性度、迟滞、稳定性、响应时间、工作温度范围、功耗以及成本，并提供不同类型传感器的适用性分析。 第二章：精密测量技术与仪器 在传感器提供的原始信号基础上，本章将深入研究实现高精度测量的核心技术与仪器。我们将从基础的测量理论入手，逐步深入到复杂的测量系统构建。 信号调理与处理： 详细讲解放大器（仪表放大器、运算放大器）、滤波器（低通、高通、带通、陷波）、信号隔离（光耦、隔离放大器）等电路在信号去噪、增益调整、频率选择中的作用。我们将分析不同类型放大器的噪声特性，以及滤波器的设计原则和应用实例，特别是如何利用滤波器去除高频噪声和工频干扰。 数据采集系统（DAS）： 介绍模数转换器（ADC）的原理（逐次逼近型、Σ-Δ型、并行型）、采样率、量化误差，以及多路复用器、采样保持电路等在构建高效数据采集系统中的关键作用。我们将深入剖析ADC的各种技术指标，以及如何在实际应用中选择合适的ADC。 仪器仪表原理： 数字示波器： 深入讲解其采样、显示、触发、存储等核心功能，分析其在时域和频域信号分析中的应用，如瞬态信号捕捉、谐波分析。 频谱分析仪： 阐述其将时域信号转换为频域信号的原理（FFT），分析其在射频信号、噪声测量、频谱监测中的应用。 信号发生器： 介绍各类信号发生器（函数发生器、任意波形发生器）的原理，分析其在系统测试、标定中的应用。 数字万用表： 探讨其在电压、电流、电阻、频率等基本参数测量中的原理与精度。 精密计量设备： 介绍激光干涉仪、原子钟、高精度天平、标准电阻等在实现溯源和建立计量标准中的关键作用。我们将详细解析激光干涉仪在位移和长度精密测量中的原理，以及原子钟在时间计量中的核心地位。 误差分析与不确定度评估： 详细讲解随机误差、系统误差的来源与辨别，以及如何应用统计学方法进行误差传播和不确定度评估，确保测量结果的可靠性。我们将介绍多种误差分析方法，如贝叶斯方法和蒙特卡洛模拟，并讲解不确定度量化和报告的国际标准。 校准与认证： 探讨仪器设备的校准流程、校准周期，以及国家或国际计量机构的认证体系，确保测量结果的准确性和可比性。 第三章：集成化传感器系统设计 本章将聚焦如何将各类先进传感器与精密测量技术有机结合，构建功能强大、性能优越的集成化传感系统。 系统架构设计： 讨论分布式传感网络、集中式传感系统、模块化设计等不同的系统架构，分析它们在可扩展性、鲁棒性、成本效益方面的优缺点。 嵌入式系统与微控制器： 讲解微控制器（MCU）在传感器数据采集、初步处理、通信控制中的核心作用，以及嵌入式操作系统的选择与应用。我们将深入探讨ARM、AVR等主流MCU的架构特点，以及实时操作系统（RTOS）在保证系统实时性中的重要性。 通信接口与协议： 介绍各种传感器与主控单元之间常用的通信接口，如I2C、SPI、UART、USB、Ethernet、CAN总线，以及相关的通信协议，如Modbus、OPC UA等，确保数据的可靠传输。 软件开发与算法实现： 探讨传感器数据融合、滤波算法、状态估计、故障诊断等关键软件算法的实现，以及人机交互界面的设计。我们将重点介绍卡尔曼滤波、粒子滤波等在多传感器数据融合中的应用，以及机器学习在特征提取和模式识别中的潜力。 系统集成与测试： 详细阐述系统集成过程中的关键步骤，包括硬件连接、软件部署、功能调试，以及各种形式的系统测试（单元测试、集成测试、性能测试、环境测试）的重要性。 应用案例分析： 结合实际工业应用，如工业自动化生产线上的质量检测系统、环境监测网络、智能交通管理系统、医疗诊断设备等，详细分析传感系统在这些领域的具体设计、实现与性能表现。例如，我们将分析如何设计一个集成了视觉传感器、力传感器和温度传感器的自动化装配检测系统，以及如何利用多普勒雷达和激光雷达构建一个高精度自动驾驶感知系统。 第四章：新兴传感技术与未来发展趋势 本章将展望传感技术与精密测量领域的前沿动态，探讨新兴技术的发展及其对未来工业、科研和社会的影响。 MEMS/NEMS技术： 深入研究微机电系统（MEMS）和纳米机电系统（NEMS）在传感器小型化、集成化、低功耗化方面的重要作用，以及它们在惯性传感器、压力传感器、射频器件等领域的应用。 物联网（IoT）与边缘计算： 探讨传感器在构建万物互联的物联网中的核心地位，以及边缘计算如何实现本地化数据处理和实时决策，提升传感系统的响应速度和效率。 人工智能（AI）与传感器融合： 分析AI技术如何赋能传感器，实现更智能的感知、更精准的分析，以及多模态传感器数据的深度融合，例如通过深度学习从复杂的传感器数据中提取高层语义信息。 柔性电子与可穿戴设备： 介绍柔性传感器在可穿戴健康监测、智能服装等领域的创新应用，以及其在材料科学和制造工艺上的挑战与机遇。 量子传感技术： 展望量子传感在超高精度测量、量子计量等前沿领域的潜力，如原子干涉仪、NV色心传感器等。 可持续性与绿色传感： 讨论开发低功耗、环境友好型传感器的趋势，以及传感器在环境监测、资源管理等方面的作用。 通过对以上章节的深入学习，读者将能够全面掌握先进传感技术的核心原理、精密测量的方法与工具，并具备设计、开发和应用集成化传感系统的能力，为理解和推动现代科技发展奠定坚实的基础。

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