传感器应用技术

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出版者:东南大学出版社
作者:薛文达
出品人:
页数:198
译者:
出版时间:2004-1
价格:15.50元
装帧:
isbn号码:9787810503914
丛书系列:
图书标签:
  • 传感器
  • 应用技术
  • 电子技术
  • 测量技术
  • 自动化
  • 物联网
  • 智能硬件
  • 工业控制
  • 信号处理
  • 数据采集
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具体描述

好的,这是一份针对一本名为《传感器应用技术》的图书的“非内容”简介。这份简介旨在详细描述读者在不阅读该书的情况下,可以接触到或联想到的其他相关领域知识,从而突出该书的独特价值,同时避免提及该书的任何具体内容。 --- 探寻技术边缘:知识的广阔图景 在当今的技术浪潮中,我们被海量的信息和专业术语所包围。每一个领域都有其独特的术语体系和深厚的理论基础。当我们聚焦于一个特定的技术主题时,往往会忽略了环绕在其周围的广阔知识网络。这份介绍将引导我们审视那些与“传感器应用技术”这一核心议题并行或交错的领域,它们共同构成了现代工程与信息科学的复杂图景。 嵌入式系统的脉动与控制的艺术 任何涉及实时数据采集和处理的领域,都离不开对嵌入式系统的深入理解。一个独立的传感器,无论多么精密,都需要一个“大脑”来接收、解释和响应其信号。因此,我们不得不关注那些围绕着微控制器(MCU)和片上系统(SoC)展开的研究。这包括但不限于: 处理器架构与实时操作系统(RTOS): 深入研究如ARM Cortex-M系列或更底层的8051内核,理解它们的指令集、流水线机制以及如何实现确定性的任务调度。实时操作系统,如FreeRTOS或VxWorks,其核心在于如何管理有限的系统资源,确保关键任务能在严格的时限内完成。这涉及到任务优先级、信号量、互斥锁以及上下文切换的效率优化。读者可能会接触到对中断服务程序(ISR)的精妙设计,以及如何避免“竞态条件”这类潜伏的系统缺陷。 低功耗设计与电源管理: 现代电子设备,尤其是在物联网(IoT)部署中,对能效有着近乎苛刻的要求。这促使我们研究各种睡眠模式(如深度睡眠、休眠模式),以及如何通过精细的时钟门控和电压调节来最大化电池寿命。理解低功耗模数转换器(ADC)的采样率与功耗曲线之间的权衡,是这一领域的基础技能。 固件的生命周期管理: 关注嵌入式软件的开发流程,从硬件描述语言(HDL)如Verilog或VHDL在FPGA/CPLD上的实现,到高层次语言(如C/C++)在目标硬件上的编译、调试和固件空中升级(OTA)机制。这其中包含了版本控制策略、Bootloader的设计哲学,以及如何保证升级过程的原子性。 数据处理的洪流与信息论的基石 传感器生成的数据是原始的、充满噪声的模拟信号的数字表示。如何将这些原始数据转化为有意义的信息,是连接硬件与应用的关键桥梁。 信号处理的理论深度: 在数据进入微处理器之前,其形态必须经过预处理。这要求我们回顾傅里叶分析的原理,理解如何将时域信号分解到频域,识别和滤除噪声。数字滤波器的设计,无论是IIR(无限脉冲响应)还是FIR(有限脉冲响应)滤波器,都需要精确的数学建模和系统辨识能力。Z变换和拉普拉斯变换是描述这些离散时间系统的数学工具,它们构成了信号处理的理论骨架。 通信协议的互联互通: 数据最终需要被传输。我们必须了解数据如何在不同的抽象层次上传递。从物理层(如RS-232, I2C, SPI的电气特性)到链路层和网络层(如TCP/IP协议栈、MQTT的QoS等级)。理解MAC层寻址、路由选择、以及如何设计健壮的错误校验机制(如CRC算法),是确保数据完整性的关键。 统计建模与不确定性量化: 任何测量都带有不确定性。深入研究贝叶斯统计和卡尔曼滤波,这些工具用于融合多源信息或对动态系统进行状态估计。了解如何量化测量误差,如何建立概率模型来描述系统的随机行为,是实现高可靠性系统的先决条件。 材料科学与物理现象的转化机制 传感器之所以能够工作,依赖于对特定物理现象的敏感性和可重复的物理-电学转化过程。 固态物理基础: 探究半导体材料(如硅、砷化镓)的能带结构、载流子迁移率以及PN结的形成机制。这些基础知识解释了电阻式、电容式、电感式乃至光电式元件如何将物理变化(压力、温度、光照)映射到电信号变化上。 微机电系统(MEMS)的制造工艺: 现代高集成度传感器往往基于MEMS技术。了解光刻、刻蚀(干法与湿法)、薄膜沉积(PVD/CVD)等半导体制造工艺,可以揭示传感元件的尺寸限制、成本结构以及潜在的寄生效应。例如,理解应力梯度如何影响压阻效应的灵敏度。 能量采集与环境耦合: 在无需外部供电的场景中,研究能量采集(Energy Harvesting)技术成为焦点。这包括了对温差电效应(塞贝克效应)、压电效应、光伏效应的深入剖析,以及如何设计匹配电路来有效捕获和储存这些微弱的能量。 信息安全的边界延伸 随着物理世界与数字世界的融合加深,安全问题不再局限于服务器和网络边界。 物理层安全与信任根: 探讨如何确保采集数据的真实性。这涉及到对传感器自身固件的篡改检测,以及如何利用硬件安全模块(HSM)或可信执行环境(TEE)来保护敏感的校准参数和加密密钥。理解侧信道攻击(Side-Channel Attacks),例如通过分析功耗或电磁辐射来推断内部操作,是构建防御体系的起点。 结语:知识体系的宏大视角 综上所述,一个专注于“传感器应用技术”的书籍,其价值必然被它所处的广阔技术生态系统所映衬。读者若想全面理解该领域的实践,必须同时在嵌入式计算的实时性、信号处理的数学精度、材料科学的物理基础以及信息安全的韧性这四大支柱上建立起各自的知识堡垒。每一个独立的领域都拥有数十年积累的深厚文献和专业教材,它们共同定义了我们今天所能感知和控制的物理世界。脱离了这些支撑性知识的背景,任何应用层面的探讨都将是空中楼阁。 ---

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读后感

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用户评价

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这本书的案例分析环节简直是灾难性的薄弱,完全没有展现出“应用技术”应有的深度和广度。我本来期待看到一些关于实际传感器选型、系统集成和故障排除的真实案例,比如在恶劣环境下如何保证精度,或者如何设计一个低功耗的无线传感网络。然而,它提供的“案例”仅仅是几个简化的、理想化的数学模型展示,甚至连具体的环境参数和工况条件都没有给出。这使得读者无法将书本上的理论与真实世界的复杂性联系起来。例如,当谈到温度传感器时,它只提到了热敏电阻的基本原理,却完全跳过了热漂移、非线性校准这些实际应用中必须面对的挑战。这样的讲解,对于任何一个打算将传感器技术付诸实践的工程师或学生来说,都是一种误导,因为它营造了一种“一切都很简单”的假象,而现实恰恰相反。

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这本书的排版实在令人头疼,字体选择上显得过于随意,页边距也时宽时窄,阅读起来体验极差。我本来期待能看到一些前沿的、深入的理论分析,结果大部分篇幅都在介绍一些已经非常基础的、在其他入门书籍中烂熟于心的概念。比如关于信号采集和初步滤波的内容,讲解得极其肤浅,几乎没有涉及任何高级的算法或者实际工程中可能遇到的复杂问题。更让人失望的是,书中的图示质量非常低劣,有些电路图甚至存在逻辑上的错误,这对于一本技术类书籍来说是致命的。我尝试去理解一些复杂的系统架构描述,但由于缺乏清晰的流程图和详细的参数说明,读完后脑子里只有一团浆糊。感觉作者像是把一些零散的笔记简单地堆砌起来,完全没有经过系统的梳理和校对,对于想要系统学习这方面知识的读者来说,这本书提供的帮助微乎其微,更像是一本给完全不懂行的人做的粗糙介绍,而不是一本专业的参考书。

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我花了将近一周的时间试图从这本书中挖掘出一些有价值的信息,但收获甚微,坦白说,我甚至不确定作者是否真正理解他所描绘的技术细节。书中有一章专门讲解了数据传输协议,内容陈旧得让人发指,里面引用的标准似乎是十年前的规范,对于目前主流的工业物联网通信标准如MQTT或更高效的TSN(时间敏感网络)只字未提。更为可笑的是,它用了大量的篇幅去解释如何手工配置一个串行通信端口,这种操作在现代系统中基本都已被自动化软件或更高级的协议栈所取代。这种脱离实际工程实践的论述,让这本书的实用价值大打折扣。一个真正想掌握现代传感器应用的人,需要的是对最新嵌入式系统、边缘计算和云平台集成的理解,而不是这些过时的“装配指南”。我感觉自己像是在翻阅一本上个世纪末的教科书,信息严重滞后,浪费了我大量宝贵时间。

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这本书的理论基础部分显得异常松散和跳跃,缺乏严密的逻辑推导,阅读体验极度不连贯。它似乎在试图涵盖太多的领域,结果是什么都只触及了皮毛。一会儿讲到半导体物理基础,一会儿又突然跳到模糊控制理论的应用,但两者之间的桥梁论述非常薄弱,让人感觉像是在看一本主题极其混乱的百科全书的摘录。更严重的是,书中对一些核心概念的定义前后不一致,例如,在描述噪声抑制时,作者似乎混淆了随机噪声和系统误差的概念,这暴露了作者在基础理论构建上的不扎实。对于想通过这本书建立起坚实技术框架的读者而言,这种不严谨性是无法容忍的。我需要的是一个清晰的知识脉络,而不是一堆碎片化的、未经整合的知识点堆砌。

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作为一本技术书籍,它的参考文献列表简直可以称得上是敷衍了事。我翻阅了附录,发现引用的来源大多是过期的会议论文或者是一些难以检索的内部报告,缺乏对权威学术期刊和主流工业标准的引用支撑。这让我对书中所述内容的可靠性产生了深深的怀疑。很多关键的技术结论,比如某个算法的性能优势,都没有明确的实验数据或对比分析来佐证,完全是作者的主观臆断。一本优秀的参考书应该能引导读者去探索更深层次的研究,但这本书提供的引用链条非常脆弱,几乎无法追踪其论据的源头。对于需要进行规范化研究或设计验证的人来说,这本书提供的参考价值几乎为零,它无法成为一个可靠的知识索引,更像是一份未经同行评议的草稿。

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