目 錄
第1章 概述 1
1.1 傳感技術(shù) 3
1.1.1 傳感器的定義與分類 3
1.1.2 傳感器的基本特性 4
1.1.3 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn) 10
1.1.4 傳感器的選用原則 13
1.2 檢測技術(shù) 13
1.2.1 檢測技術(shù)的發(fā)展背景 13
1.2.2 檢測技術(shù)的基本概念 15
1.2.3 檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 15
1.2.4 傳感器的測量誤差 16
1.3 檢測數(shù)據(jù)的處理 18
1.3.1 檢測數(shù)據(jù)的表示 18
1.3.2 數(shù)據(jù)誤差的處理方法 21
1.4 傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢 26
1.4.1 傳感器的發(fā)展趨勢 26
1.4.2 檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢 27
第2章 傳統(tǒng)傳感器 29
2.1 傳感器的功能材料 29
2.1.1 功能材料的分類與作用 30
2.1.2 半導(dǎo)體材料 31
2.1.3 功能陶瓷材料 33
2.1.4 功能高分子材料 34
2.1.5 納米材料 34
2.1.6 智能材料 35
2.2 傳感器的加工工藝 37
2.2.1 結(jié)構(gòu)型傳感器的加工工藝 38
2.2.2 厚膜工藝 38
2.2.3 薄膜工藝 39
2.2.4 微機(jī)械工藝 40
2.3 物理傳感器 40
2.3.1 電阻式傳感器 41
2.3.2 電感式傳感器 42
2.3.3 電容式傳感器 46
2.3.4 壓電式傳感器 49
2.3.5 磁電式傳感器 53
2.3.6 光電式傳感器 57
2.4 化學(xué)傳感器 65
2.4.1 氣體傳感器 65
2.4.2 濕度傳感器 69
2.5 生物傳感器 74
2.5.1 酶傳感器 77
2.5.2 微生物傳感器 78
2.5.3 免疫傳感器 79
2.5.4 核酸傳感器 81
2.5.5 細(xì)胞傳感器 84
2.5.6 生物芯片 85
2.5.7 生物傳感器的應(yīng)用 91
第3章 智能傳感器 95
3.1 智能傳感器概述 95
3.1.1 智能傳感器的基本功能與特點 96
3.1.2 智能傳感器的架構(gòu) 99
3.1.3 智能化實現(xiàn)方法 102
3.1.4 典型的智能傳感器 111
3.2 智能傳感器的標(biāo)準(zhǔn) 115
3.2.1 智能傳感器的標(biāo)準(zhǔn)概述 115
3.2.2 IEEE 1451網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器標(biāo)準(zhǔn) 116
3.2.3 GB/T 33905 119
3.3 智能傳感器的可靠性 123
3.3.1 智能傳感器的可靠性概述 123
3.3.2 智能傳感器的可靠性設(shè)計方法 124
3.3.3 智能傳感器的可靠性試驗方法 126
3.3.4 智能傳感器的可靠性試驗標(biāo)準(zhǔn) 131
3.3.5 智能傳感器的可靠性提高方法 132
3.4 智能傳感器的信號調(diào)理技術(shù) 133
3.4.1 模擬式傳感器的信號調(diào)理 133
3.4.2 數(shù)字式傳感器的信號調(diào)理 139
3.5 智能傳感器核心電路 149
3.5.1 常用CPU 149
3.5.2 外圍電路模塊一：模數(shù)轉(zhuǎn)換器 154
3.5.3 外圍電路模塊二：數(shù)模轉(zhuǎn)換器 156
3.5.4 外圍電路模塊三：存儲器 158
第4章 智能傳感器的信號處理、通信和抗干擾技術(shù) 163
4.1 智能傳感器的信號處理技術(shù) 163
4.1.1 濾波技術(shù) 163
4.1.2 采樣技術(shù) 177
4.1.3 數(shù)據(jù)融合技術(shù) 180
4.2 智能傳感器的通信技術(shù) 197
4.2.1 現(xiàn)場總線通信技術(shù) 197
4.2.2 以太網(wǎng)通信技術(shù) 206
4.2.3 無線通信技術(shù) 211
4.2.4 其他通信技術(shù) 219
4.3 智能傳感器的抗干擾技術(shù) 221
4.3.1 干擾的種類 222
4.3.2 干擾的耦合方式 223
4.3.3 共模干擾與差模干擾 225
4.3.4 典型的抗干擾技術(shù) 227
第5章 智能檢測系統(tǒng) 234
5.1 智能檢測系統(tǒng)概述 234
5.1.1 智能檢測系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 235
5.1.2 智能檢測系統(tǒng)的特點 236
5.1.3 智能檢測系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 237
5.1.4 智能檢測系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 238
5.2 智能檢測系統(tǒng)的典型算法 240
5.2.1 基于支持向量機(jī)的智能檢測 240
5.2.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能檢測 244
5.2.3 基于深度學(xué)習(xí)的智能檢測 247
5.3 智能檢測系統(tǒng)領(lǐng)域的前沿技術(shù) 255
5.3.1 傳感器網(wǎng)絡(luò) 255
5.3.2 MEMS傳感器 264
5.3.3 微能源技術(shù) 274
5.4 智能檢測系統(tǒng)實例 285
5.4.1 物理傳感器的智能化——智能壓力傳感器 285
5.4.2 化學(xué)傳感器的智能化——智能化學(xué)傳感器陣列 293
5.4.3 生物傳感器的智能化——微流控芯片 299
第6章 無人系統(tǒng)領(lǐng)域的智能傳感與檢測應(yīng)用 306
6.1 面向無人機(jī)的智能傳感與檢測 306
6.1.1 無人機(jī)使用的傳感器 309
6.1.2 愛生無人機(jī)——“靈鵲”系列垂直起降無人機(jī) 309
6.1.3 “魅影”太陽能Wi-Fi無人機(jī)——移動的空中基站 311
6.1.4 “光動無人機(jī)”——永不著陸的飛行器 313
6.2 面向無人駕駛汽車的智能傳感與檢測 316
6.2.1 無人駕駛汽車的發(fā)展 316
6.2.2 自動駕駛分級 317
6.2.3 無人駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù) 318
6.2.4 無人駕駛汽車的測試方法 320
6.2.5 無人駕駛與智能傳感 322
6.3 面向無人水下航行器的智能傳感與檢測 323
6.3.1 單體系列化水下航行器 324
6.3.2 集群化水下航行器 329
6.3.3 體系化水下航行器 332
6.3.4 大型水下航行器 334
6.3.5 水下航行器的導(dǎo)航與定位技術(shù) 335
6.3.6 水下航行器的探測與通信技術(shù) 338
6.4 面向智能制造的智能傳感與檢測 339
6.4.1 智能制造概述 339
6.4.2 智能制造中的智能傳感器 340
6.5 面向元宇宙的智能傳感與檢測 344
6.5.1 元宇宙概述 344
6.5.2 元宇宙中的VR和AR設(shè)備 345
6.5.3 元宇宙中的感知交互技術(shù) 347
6.5.4 元宇宙與智能傳感器行業(yè)的發(fā)展關(guān)系 352
參考文獻(xiàn) 354