本書(shū)結(jié)合國(guó)際上傳感技術(shù)及應(yīng)用方面的發(fā)展趨勢(shì)，梳理了新型傳感技術(shù)的共性基礎(chǔ)問(wèn)題，包括傳感器特性、傳感器測(cè)量不確定度、先進(jìn)敏感材料、傳感器建模分析、傳感器的微納制造與封裝技術(shù)；在此基礎(chǔ)上總結(jié)了傳感器領(lǐng)域的相關(guān)最新研究進(jìn)展，以新材料、新機(jī)理、新應(yīng)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。既重視理論分析，又結(jié)合工程實(shí)際，同時(shí)注重在各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。本書(shū)的每章后都配有思考題與習(xí)題，并梳理總結(jié)了本章的學(xué)習(xí)方法、重點(diǎn)與難點(diǎn)，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(guó)家精品課、國(guó)家級(jí)精品資源共享課、國(guó)家級(jí)線下一流課程等，具有較高的專業(yè)水平。
內(nèi)容涉及近年來(lái)的發(fā)展熱點(diǎn)和最新進(jìn)展，技術(shù)新，案例新。
結(jié)合教育部思政示范課程，融合課程思政內(nèi)容。
工信學(xué)術(shù)出版基金資助項(xiàng)目。
李成，北京航空航天大學(xué)儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院副教授，博導(dǎo)，中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)傳感器分會(huì)常務(wù)理事，北航首屆青年教學(xué)名師；教育部首批思政示范課、國(guó)家級(jí)首批一流本科課程、國(guó)家級(jí)精品資源共享課“傳感器技術(shù)及應(yīng)用”主講教師（排名2）；獲2021年北京市高等教育教學(xué)成果二等獎(jiǎng)、西飛獎(jiǎng)教金二等獎(jiǎng)、北航教學(xué)優(yōu)秀二等獎(jiǎng)、北航教學(xué)成果一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。 主持GF創(chuàng)新特區(qū)課題、國(guó)家自然科學(xué)基金（面上、青年）、北京市自然科學(xué)基金、航空基金、航天基金、深圳創(chuàng)科委課題、CAST基金、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金等多項(xiàng)。主持1項(xiàng)教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目。發(fā)表國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)論文100余篇，其中，SCI、E論文80篇；授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利18項(xiàng)，荷蘭發(fā)明專利1項(xiàng)、日本實(shí)用新型專利1項(xiàng)，軟件著作權(quán)3項(xiàng)；受理國(guó)家發(fā)明專利4項(xiàng)。
第 1章 緒論 1
1.1 測(cè)量的基本概念與意義 1
1.1.1 測(cè)量的基本定義 1
1.1.2 測(cè)量的作用 2
1.1.3 測(cè)量和計(jì)量 3
1.1.4 量值傳遞與量子測(cè)量 4
1.2 測(cè)量方式 8
1.2.1 直接和間接測(cè)量 8
1.2.2 開(kāi)環(huán)與閉環(huán)測(cè)量 8
1.2.3 能量變換型與能量控制型測(cè)量 9
1.2.4 接觸式與非接觸式測(cè)量 9
1.2.5 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測(cè)量 9
1.3 測(cè)量與傳感器的關(guān)系 10
1.3.1 傳感測(cè)量系統(tǒng) 10
1.3.2 傳感器的校準(zhǔn)與標(biāo)定 10
1.4傳感器測(cè)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(píng)價(jià)指標(biāo) 12
1.4.3主要發(fā)展趨勢(shì) 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(shù)特點(diǎn) 15
1.5.4發(fā)展方向 16
習(xí)題 17
第 2章 傳感器的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性 18
2.1傳感器的靜態(tài)標(biāo)定 18
2.1.1 靜態(tài)響應(yīng)模型 18
2.1.2 靜態(tài)標(biāo)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(biāo) 21
2.2.1 測(cè)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(shí)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(fù)性 25
2.2.9 綜合誤差 26
2.3傳感器輸入輸出特性的動(dòng)態(tài)模型 27
2.3.1 微分方程 27
2.3.2 傳遞函數(shù) 28
2.3.3 狀態(tài)方程 28
2.4傳感器的主要?jiǎng)討B(tài)性能指標(biāo) 29
2.4.1 頻域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 29
2.4.2 時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 32
習(xí)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(dǎo)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(xí)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(shì) 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(shì) 61
4.2 石墨烯的基本性質(zhì) 62
4.2.1 力學(xué)性質(zhì) 62
4.2.2 光學(xué)性質(zhì) 63
4.2.3 熱學(xué)性質(zhì) 64
4.2.4 電學(xué)性質(zhì) 64
4.2.5 石墨烯用于傳感器的材料優(yōu)勢(shì) 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(jié)構(gòu) 66
4.3.3 石墨烯柔性力敏傳感器的應(yīng)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(cè)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(zhì) 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(shí)驗(yàn)與分析 77
習(xí)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(yīng)用特點(diǎn) 82
5.1.3 織物傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 83
5.2 織物傳感器的敏感材料 84
5.2.1 本征導(dǎo)電材料基紡織品 86
5.2.2 導(dǎo)電聚合物纖維 86
5.2.3 納米碳基導(dǎo)電材料 89
5.2.4 高導(dǎo)電復(fù)合材料 90
5.3 織物傳感器的結(jié)構(gòu)制作 91
5.3.1 織物傳感器的結(jié)構(gòu)形式 91
5.3.2 織物傳感器的設(shè)計(jì)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(xí)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(diǎn) 107
6.1.3諧振式傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 107
6.2諧振敏感元件的激勵(lì)方式 108
6.2.1靜電激勵(lì) 108
6.2.2壓電激勵(lì) 109
6.2.3電磁激勵(lì) 111
6.2.4熱激勵(lì) 113
6.3諧振式傳感器檢測(cè)方式 113
6.3.1壓阻檢測(cè) 114
6.3.2壓電檢測(cè) 114
6.3.3電容檢測(cè) 115
6.3.4光檢測(cè) 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(zhì)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(xí)題 126
第7章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 127
7.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 127
7.2 無(wú)線傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò) 129
7.2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)計(jì) 129
7.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 131
7.2.3 無(wú)線集成網(wǎng)絡(luò)傳感器 133
7.2.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù) 134
7.3 分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 136
7.3.1 分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 136
7.3.2 分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 138
7.4 多傳感器信息融合技術(shù) 139
7.4.1 多傳感器信息融合技術(shù)的發(fā)展 139
7.4.2 多傳感器信息融合的結(jié)構(gòu)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(shù)與發(fā)展方向 144
7.5 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用 146
7.5.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在健康監(jiān)護(hù)中的應(yīng)用 146
7.5.2 無(wú)線傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)在煤礦安全監(jiān)測(cè)的應(yīng)用 148
7.6 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì) 149
思考題與習(xí)題 149
第8章 傳感信號(hào)的數(shù)據(jù)采集技術(shù) 151
8.1 數(shù)據(jù)采集的基本知識(shí) 151
8.1.1 數(shù)據(jù)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(xiàn)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(shù)據(jù)采集的輸入通道設(shè)計(jì) 162
8.2.1 集成運(yùn)算放大器 162
8.2.2 有源濾波器 164
8.2.3 測(cè)量放大器 166
8.2.4 模擬多路開(kāi)關(guān) 167
8.2.5 采樣保持器 169
8.2.6 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 171
8.3 典型的數(shù)據(jù)采集技術(shù) 172
8.3.1 基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集 172
8.3.2 基于USB總線的數(shù)據(jù)采集 176
8.3.3 基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集 179
8.3.4 基于ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集 182
思考題與習(xí)題 185
第9章 測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差與不確定度評(píng)價(jià) 186
9.1 測(cè)量誤差概述 186
9.1.1 測(cè)量誤差的定義 186
9.1.2誤差的分類 187
9.1.3 誤差的來(lái)源 191
9.2 測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)處理 192
9.2.1 測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià) 192
9.2.2 測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理 194
9.3 測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)價(jià) 195
9.3.1 測(cè)量不確定度的評(píng)定方法 195
9.3.2 測(cè)量結(jié)果的不確定度報(bào)告 200
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