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译者序
原书前言
第1章 智能传感器设计1
1.1 引言1
1.2 智能传感器2
1.2.1 接口电路3
1.2.2 校准和微调5
1.3 智能温度传感器6
1.3.1 电路原理6
1.3.2 接口电路设计7
1.3.3 近期研究进展8
1.4 智能风速传感器8
1.4.1 工作原理9
1.4.2 接口电路10
1.4.3 近期研究进展11
1.5 智能霍尔传感器11
1.5.1 电路原理11
1.5.2 接口电路12
1.5.3 近期研究进展13
1.6 本章小结14
参考文献15
第2章 智能传感器的校准与自校准17
2.1 引言17
2.2 智能传感器的校准18
2.2.1 校准术语18
2.2.2 校准有效性的局限19
2.2.3 智能传感器校准的特性20
2.2.4 传感器中校准数据的存储20
2.2.5 生产过程中的校准22
2.2.6 智能传感器校准的机遇24
2.2.7 案例分析:一种智能温度传感器24
2.3 自校准26
2.3.1 自校准的局限性26
2.3.2 通过结合多个传感器的自校准26
2.3.3 自校准传感激励器29
2.3.4 案例分析:一种智能磁场传感器30
2.3.5 零位平衡传感激励器32
2.3.6 案例分析:一种智能风速传感器33
2.3.7 其他自校准方法35
2.4 总结和未来趋势37
2.4.1 总结37
2.4.2 未来趋势38
参考文献39
第3章 精密仪表放大器41
3.1 引言41
3.2 仪表放大器的应用42
3.3 三运放仪表放大器43
3.4 电流反馈仪表放大器44
3.5 自动调零运算放大器和仪表放大器47
3.6 斩波运算放大器和仪表放大器50
3.7 斩波稳零运算放大器和仪表放大器55
3.8 斩波稳零及自动调零协同运算放大器和仪表放大器60
3.9 总结与展望64
参考文献65
第4章 专用阻抗传感器系统67
4.1 引言67
4.2 采用方波激励信号的电容式传感器接口电路70
4.2.1 单元素测量70
4.2.2 基于周期调制的高能效接口电路71
4.2.3 电容式传感器的高速高分辨测量74
4.2.4 接地电容测量:前馈有源保护75
4.3 专用测量系统:微生物检测77
4.3.1 新陈代谢引起的电导改变特性77
4.3.2 张弛振荡器阻抗测量80
4.4 专用测量系统:含水量的测量82
4.4.1 背景82
4.4.2 电容值与含水量的关系83
4.4.3 趋肤效应和邻近效应83
4.4.4 测定含水量的专用接口电路系统85
4.5 专用测量系统:血液阻抗表征测量系统87
4.5.1 血液及其电路模型的特征87
4.5.2 有机体内血液分析系统90
4.5.3 实验结果93
4.6 本章小结95
参考文献96
第5章 低功耗振动式陀螺仪读出电路99
5.1 引言99
5.2 节能的科里奥利传感技术99
5.2.1 振动式陀螺仪简介99
5.2.2 电子接口电路100
5.2.3 接口读出电路101
5.2.4 提高接口读出电路功效102
5.2.5 利用感应谐振103
5.3 模式匹配105
5.3.1 评估失配105
5.3.2 调节失配109
5.3.3 关闭调谐回路110
5.3.4 实际考虑111
5.4 力反馈114
5.4.1 模式匹配考虑114
5.4.2 初始系统架构和模型稳定性分析115
5.4.3 适应寄生谐振117
5.4.4 正反馈架构120
5.5 实验样机126
5.5.1 实施127
5.5.2 实验结果130
5.6 总结136
参考文献136
第6章 基于CMOS工艺的DNA生物芯片138
6.1 引言138
6.2 DNA芯片的基本工作原理和应用138
6.3 芯片修饰142
6.4 CMOS集成143
6.5 电化学读出技术146
6.5.1 探测原理146
6.5.2 电位法装置152
6.5.3 读出电路155
6.6 其他读出技术157
6.6.1 基于标记方法157
6.6.2 无标记方法158
6.7 封装集成附注160
6.8 总结和展望161
参考文献162
第7章 CMOS图像传感器165
7.1 CMOS尺寸效应对图像传感器的影响165
7.2 CMOS像素结构167
7.3 光子散粒噪声171
7.4 应用于CMOS图像传感器的模-数转换器172
7.5 光灵敏度175
7.6 动态范围176
7.7 全局快门177
7.8 结论178
参考文献179
第8章 智能传感器探索之神经接口181
8.1 引言181
8.2 动态神经控制系统设计技术要点183
8.3 动态控制框架中基于智能传感器的治疗设备:闭环心脏起搏器案例186
8.4 “间接”智能传感方法的应用实例:一个针对慢性疼痛的姿态响应脊髓刺激案例研究188
8.4.1 姿态响应型控制系统概述188
8.4.2 设计的挑战:定义病人预期状态189
8.4.3 物理传感器:三轴加速度计192
8.4.4 三轴加速度计的具体设计192
8.4.5 采用状态评估使传感器“智能化”:位置检测算法和刺激算法195
8.4.6 “闭环”:将惯性信息映射到基于姿态的自适应治疗的刺激参数196
8.5 神经状态的直接感知:智能传感器用于测量神经状态和实现闭环神经系统的案例研究198
8.5.1 植入式双向脑机接口系统设计199
8.5.2 斩波稳零EEG仪表放大器设计概述200
8.5.3 大脑的神经智能感知探索:动物样本原型试验208
8.5.4 展示大脑中智能传感的概念:实时大脑状态评估和刺激法214
8.6 神经系统智能检测的未来趋势和机遇220
参考文献222
第9章 微能源产生:原理和应用226
9.1 引言226
9.2 能量存储系统229
9.2.1 简介229
9.2.2 超级电容器230
9.2.3 锂离子电池230
9.2.4 薄膜锂离子电池232
9.2.5 能量存储系统应用233
9.3 热电能量采集234
9.3.1 简介234
9.3.2 最新技术235
9.3.3 转化效率239
9.3.4 电源管理240
9.3.5 小结240
9.4 振动与运动能量采集241
9.4.1 简介241
9.4.2 机械环境:谐振系统242
9.4.3 人类环境:非谐振系统246
9.4.4 电源管理248
9.4.5 小结248
9.5 远场RF能量采集249
9.5.1 简介249
9.5.2 基本原理249
9.5.3 分析和设计252
9.5.4 应用253
9.6 光伏254
9.7 总结和未来趋势255
9.7.1 总结255
9.7.2 未来趋势256
参考文献257
传感器系统不断地要求小型化、低成本、低功耗,同时又要求更高的性能和可靠性,于是一些新的传感原理和技术应运而生,而将这些新原理和技术变为成熟的产品将需要更大的努力。除了提高传感器本身的性能外,传感器外围的系统同样重要,这些系统包括与传感器相连接的电路界面、保护传感器的系统封装、保证传感器性能的校准程序等。本书正是一本从系统角度全面介绍传感器及其相关电路设计的书,详细介绍了一些典型的传感器系统,内容实用并具有一定深度,是一本具有新颖性和基础性的微型传感器领域专业书籍。本书适合作为微机电系统(MEMS)相关专业高年级本科生和研究生的教材,以及传感器相关专业人员的参考用书。
第2版前言第1版前言第1章 土方工程1.1 土的分类与工程性质1.2 场地平整、土方量计算与土方调配1.3 基坑土方开挖准备与降排水1.4 基坑边坡与坑壁支护1.5 土方工程的机械化施工复习思考题第2...
前言第一章 绪论第一节 互换性概述第二节 加工误差和公差第三节 极限与配合标准第四节 技术测量概念第五节 本课程的性质、任务与基本要求思考题与习题第二章 光滑孔、轴尺寸的公差与配合第一节 公差与配合的...
智能压力传感器应用越来越广泛和深入,能够集多功能于一体,实现精度的提升。智能压力传感器主要有哪些功能和特点呢? 1、目前智能压力传感器能够与计算机、仪表等组合使用,以提升操作精确度,减少失误。人机对...
智能传感器是现代传感器的发展趋势,它涉及机械、控制工程、仿生学、微电子学、计算机科学、生物电子学等多学科领域。本书比较系统地介绍了智能传感器的工作原理、特点和应用。全书共分9章。第1~8章分别介绍了智能传感器和传统传感器的区别,现代智能材料,智能传感器的信息融合和通信技术,智能仿生感觉传感器,智能惯性传感器,智能磁场传感器,网络化智能压力传感器,第9章详细给出了智能传感器在天线伺服跟踪系统中的应用实例。 本书可供控制工程、机械电子工程、机器人、自动化等专业的工程技术人员使用,也可作为大专院校相关专业师生的教材和参考书。
第1章 智能传感器系统概述
1.1 智能传感器系统的基本概念及构成
1.1.1 智能传感器系统基本概念
1.1.2 智能传感器系统的基本构成及应用
1.2 智能传感器系统新技术与发展趋势
1.3 智能传感系统的总线接口
1.3.1 智能传感器系统常用的串行总线
1.3.2 基于hart协议的现场总线
1.4 集成化智能传感器系统的产品分类
1.4.1 传感器信号调理器及信号处理系统
1.4.2 单片数据采集系统
1.4.3 单片检测系统
1.4.4 单片设备
1.5 单片智能传感器系统典型产品的技术指标
第2章 传感器信号调理器的原理与应用
2.1 uzz9000/9001型角度传感器信号调理器
2.1.1 uzz9000型电压输出式角度传感器信号调理器
2.1.2 uzz9001型电压输出式角度传感器信号调理器
2.2 cs2001型电容式传感器信号调理器
2.2.1 cs2001的工作原理
.2.2.2 cs2001的典型应用
2.3 1b31型宽带应变信号调理器
2.3.1 1b31的性能特点
2.3.2 1b31的工作原理
2.3.3 1b31的典型应用
2.4 1b32型桥式传感器信号调理器
2.4.1 1b32的工作原理
2.4.2 1b32的典型应用
2.5 ad22055型桥式传感器信号放大器
2.5.1 ad22055的性能特点
2.5.2 ad22055的原理与应用
2.6 max1459型模拟传感器信号调理器
2.6.1 max1459的性能特点
2.6.2 max1459的工作原理
2.6.3 max1459的典型应用
第3章 传感器信号处理系统的原理与应用
3.1 tss400-s1/s2型低功耗可编程传感器信号处理系统
3.1.1 tss400-s1/s2的性能特点
3.1.2 tss400-s1/s2的工作原理
3.1.3 tss400-s1/s2的典型应用
3.2 max1460型智能化传感器信号处理系统
3.2.1 max1460的性能特点
3.2.2 max1460的工作原理
3.2.3 max1460的典型应用
3.3 max1463型双通道智能化传感器信号处理系统
3.3.1 max1463的性能特点
3.3.2 max1463的工作原理
3.3.3 max1463的典型应用
3.4 ad7714型5通道低功耗可编程传感器信号处理系统
3.4.1 ad7714的性能特点
3.4.2 ad7714的引脚功能
3.4.3 ad7714的工作原理
3.4.4 ad7714的典型应用
第4章 基于网络的智能传感器系统的设计
4.1 网络测控系统发展概述
4.1.1 网络测控系统发展概述
4.1.2 网络化测控系统的体系结构
4.2 基于以太网的嵌入式单片机网络系统的设计
4.2.1 嵌入式单片机网络系统的设计方案
4.2.2 嵌入式单片机网络系统的电路设计
4.2.3 网卡的配置
4.2.4 系统参数的自定义设置
4.3 网络传感系统的程序设计及应用
4.3.1 程序设计
4.3.2 应用实例
4.4 单片机应用层软件设计
4.4.1 at24c02读、写程序的设计
4.4.2 串行口程序的设计
第5章 单片数据采集系统的原理与应用
5.1 tc534型可编程数据采集系统
5.1.1 tc534的性能特点
5.1.2 tc534的工作原理
5.1.3 编程方法
5.1.4 四通道数据采集系统的设计
5.2 aduc824型高精度单片数据采集系统
5.2.1 aduc824的性能特点
5.2.2 aduc824的工作原理
5.2.3 aduc824的典型应用
5.3 versa1型具有dsp功能的单片数据采集系统
5.3.1 versa1的性能特点
5.3.2 versa1的工作原理
5.3.3 versa1的典型应用
第6章 hp34970a型16通道高速数据采集系统
6.1 hp34970a型数据采集系统性能特点
6.1.1 hp34970a型数据采集系统的性能特点
6.1.2 hp34970a型数据采集系统的操作面板
6.2 hp34970a型数据采集系统的电路结构
6.2.1 hp34970a多通道数据采集系统的框图
6.2.2 hp34970a多通道数据采集系统的结构原理
6.3 hp34970a型数据采集系统的测量原理及多路切换技术
6.3.1 hp34970a的测量原理
6.3.2 hp34970a的多路切换技术
6.4 hp34970a型数据采集系统软件的汉化
6.5 hp34970a型数据采集系统的软件
6.5.1 agilent bench link data logger软件的使用方法
6.5.2 高级任务
6.6 hp34970a型数据采集系统的应用
6.6.1 利用hp34970a实现多点测温的方法
6.6.2 测量低阻值电阻的方法
6.7 hp34970a型数据采集系统的使用注意事项
第7章 单片射频真有效值功率测量系统的设计
7.1 射频功率测量技术
7.1.1 现代通信系统的构成
7.1.2 功率测量的基本概念
7.1.3 功率测量技术
7.2 ad8362型单片真有效值功率测量系统
7.2.1 ad8362的性能特点
7.2.2 ad8362的工作原理
7.2.3 ad8362的典型应用
7.3 lt5504/5507型单片射频功率测量系统
7.3.1 lt5504型射频功率测量系统
7.3.2 ltc 5507型射频功率测量系统
第8章 相位差测量系统的设计原理与应用
8.1 ad8302型单片宽频带相位差测量系统的原理
8.1.1 ad8302的性能特点
8.1.2 ad8302的工作原理
8.2 ad8302的基本接线方式
8.2.1 工作模式的选择
8.2.2 输入通道的接口
8.2.3 修改灵敏度和中心点的方法
8.3 ad8302型单片宽频带相位差测量系统的应用
8.3.1 ad8302的典型应用
8.3.2 宽频带相位差/频率测量系统
8.3.3 ad8302的特殊应用
8.4 基于fpga和单片机的低频数字式相位差测量系统
8.4.1 设计方案
8.4.2 系统框图
8.4.3 电路及程序设计
4.8.4 测量数据及测试结果分析
第9章 单片电子称重系统的设计原理与应用
9.1 应变式称重传感器的测量原理
9.1.1 电阻应变片的性能特点及产品分类
9.1.2 电阻应变片的工作原理
9.1.3 应变式称重传感器的技术指标
9.2 单片电子称重系统的电路设计
9.2.1 由zem系列构成的单片电子称重系统
9.2.2 由s8、s9构成的单片电子计价秤
9.3 数字式电子秤的电路设计
9.3.1 称重传感器及a/d转换器
9.3.2 外围电路的设计
第10章 单片电能计量系统的设计原理与应用
10.1 ad7751型单相电能计量系统
10.1.1 ad7751的性能特点
10.1.2 电能计量的基本原理
10.1.3 ad7751的工作原理
10.1.4 ad7751的典型应用
10.2 sm9903型单相电能计量系统
10.2.1 sm9903的工作原理与典型应用
10.2.2 sm9913的工作原理与典型应用
10.3 ade7752型三相电能计量系统
10.3.1 ade7752的性能特点
10.3.2 ade7752的工作原理
10.3.3 ade7752的典型应用
第11章 单片彩色扫描仪的设计原理与应用
11.1 彩色扫描仪的产品分类及基本原理
11.1.1 扫描仪的产品分类
11.1.2 扫描仪的主要技术指标
11.1.3 平板式扫描仪的基本原理
11.2 单片彩色扫描仪的性能特点
11.2.1 lm9832的性能特点
11.2.2 单片彩色扫描仪系列产品的性能比较
11.3 lm9832型单片彩色扫描仪的工作原理
11.3.1 lm9832型单片彩色扫描仪的引脚功能
11.3.2 lm9832型单片彩色扫描仪的工作原理
11.4 lm9832型单片彩色扫描仪的应用电路
11.4.1 单片彩色扫描仪的应用电路
11.4.2 单片彩色扫描仪的工作流程
第12章 智能传感器系统的总线及接口技术
12.1 usb总线接口与应用
12.1.1 usb总线接口简介
12.1.2 usb系统的结构
12.1.3 usb总线接口在智能传感器系统中的应用
12.2 ieee1451通用网络化智能传感器接口标准
12.2.1 ieee1451智能传感器接口标准
12.2.2 基于ieee1451.2标准的智能压力变送器
12.3 单线总线接口与应用
12.3.1 单线总线接口的通信协议
12.3.2 单线总线接口的应用
12.4 i2c总线接口与应用
12.4.1 i2c总线的特点
12.4.2 i2c总线的信号定义及数据传输过程
12.4.3 i2c总线接口的应用
12.5 smbus总线接口与应用
12.5.1 smbus总线接口
12.5.2 smbus总线接口的应用
12.6 spi总线接口与应用
12.6.1 spi总线接口概述
12.6.2 spi总线接口的应用
第13章 智能传感器系统外围电路设计
13.1 数字电位器
13.1.1 数字电位器的主要特点
13.1.2 数字电位器的产品分类及工作原理
13.1.3 数字电位器的误差分析
13.1.4 数字电位器的典型应用
13.2 高精度实时日历时钟电路
13.2.1 产品分类及性能特点
13.2.2 sd2001系列产品的工作原理
13.2.3 sd2001系列产品的典型应用
13.3 基准电压源
13.3.1 基准电压源的特点与产品分类
13.3.2 带隙基准电压源的基本原理
13.3.3 基准电压源的应用
13.4 集成恒流源
13.4.1 恒流源的特点与产品分类
13.4.2 恒流二极管的原理与应用
13.4.3 恒流三极管的原理与应用
13.4.4 可调精密集成恒流源的原理与应用
13.5 单片精密u-f、f-u转换器
13.5.1 ad650的性能特点
13.5.2 u-f转换器的原理与应用
13.5.3 f-u转换器的原理与应用
13.6 真有效值数字电压及电平转换电路
13.6.1 真有效值数字仪表的基本原理
13.6.2 单片真有效值/直流转换器的产品分类
13.6.3 多量程真有效值数字电压表
13.6.4 多量程真有效值数字电压/电平表
13.7 带串行接口的多位译码/驱动器
13.7.1 max7219的性能特点
13.7.2 max7219的工作原理
13.7.3 max7219的典型应用及多片级联方法
13.8 单片多位计数/锁存/译码/驱动器
13.8.1 icm7217a的性能特点
13.8.2 icm7217a的工作原理
13.8.3 icm7217a的典型应用
13.9 在线测量电路的设计
13.9.1 在线测量直流电流
13.9.2 在线测量电阻
13.9.3 在线测量晶体管的hfe
13.10 数字音频电压放大器的设计
13.10.1 tas3004型数字音频处理器
13.10.2 tas3001c型数字音频处理器
13.10.3 数字音频系统的电路设计
13.11 数字立体声功率放大器的设计
13.11.1 tas5000和tas5100的性能特点
13.11.2 数字音频功率放大器的工作原理
13.11.3 数字音频功率放大器的电路设计
13.12 适配微处理器的单片开关电源
13.12.1 topswitch-gx的工作原理
13.12.2 适配微处理器的多路输出式单片开关电源
13.13 带串行接口的4?位lcd显示数字电压表
13.13.1 max1494的性能特点
13.13.2 max1494的工作原理
13.13.3 max1494的典型应用
第14章 智能显示技术
14.1 显示器简介
14.2 led点阵显示器
14.2.1 led点阵显示器
14.2.2 字符编码方式
14.3 4位5×7 led点阵驱动器
14.3.1 max6952的性能特点
14.3.2 max6952的工作原理
14.3.3 max6952的典型应用
14.4 lcd点阵显示器
14.4.1 液晶显示器的性能特点与工作原理
14.4.2 液晶点阵显示器
14.5 大屏幕智能显示技术
14.5.1 大屏幕智能显示屏
14.5.2 扫描方式与显示方式的设计
14.5.3 灰度屏、彩色屏及多媒体彩色屏
14.5.4 汉字点阵芯片
14.6 大屏幕led智能显示屏的设计
14.6.1 主机电路设计
14.6.2 主机程序及计算机控制程序的设计
14.7 由像元管或磁翻板构成的大屏幕智能显示屏
14.7.1 像元管智能显示屏
14.7.2 磁翻板智能显示屏
14.8 多重显示仪表的电路设计
14.8.1 多重显示仪表专用集成电路的分类
14.8.2 icl7182型高分辨率液晶条图a/d转换器
14.8.3 led条图驱动器及条图显示扫描器
14.8.4 多重数字/液晶条图显示仪表的电路设计
第15章 智能传感器系统的抗干扰措施
15.1 电磁兼容性的设计与测量
15.1.1 电磁兼容性的研究领域
15.1.2 电磁兼容性的设计与测量
15.2 ens-24xa型高频噪声模拟发生器的原理与应用
15.2.1 高频噪声模拟器的性能特点
15.2.2 高频噪声模拟器的工作原理
15.2.3 高频噪声模拟器的应用
15.3 电磁干扰滤波器的构造原理与应用
15.3.1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用
15.3.2 电磁干扰滤波器的技术参数及测试方法
15.4 抑制开关电源的电磁干扰
15.4.1 单片开关电源的基本电路
15.4.2 单片开关电源电磁干扰的波形分析
15.4.3 造成电磁干扰的电路模型
15.5 抑制开关电源的瞬态干扰及音频噪声
15.5.1 抑制瞬态干扰
15.5.2 抑制音频噪声
15.5.3 抑制其他干扰
15.6 智能传感器系统的接地
15.6.1 接地的作用及方式
15.6.2 智能传感器系统的接地
15.7 智能传感器系统的屏蔽
15.7.1 屏蔽的分类
15.7.2 静电屏蔽
15.7.3 磁屏蔽
15.8 智能传感器系统的抗干扰措施
15.8.1 干扰的成因及后果
15.8.2 电路设计中的抗干扰措施
15.9 利用软件来提高抗干扰能力
15.9.1 数字滤波器
15.9.2 其他软件抗干扰技术
15.10 系统的安全性
15.10.1 安全标准
15.10.2 安全认证
参考文献
序言/前言
第1章 概述
第2章 智能传感器系统中的经典传感技术基础
第3章 智能传感器系统的组建与集成调理电路芯片介绍
第4章 基本智能化功能与其软件实现
第5章 多元回归分析法及其在智能传感器系统中的应用
第6章 神经网络技术与其在智能传感器系统中的应用
第7章 支持向量机技术在智能传感器系统中的应用
第8章 粒子群优化算法与其在智能传感器系统中的应用
第9章 主成分分析及其在智能传感器系统中的应用
第10章 小波分析及其在智能传感器系统中的应用
第11章 线性相位滤波器与自适应滤波器
第12章 模糊智能传感器系统
第13章 无线传感器网络
参考文献