Sensors for Environment, Health and Security pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Baraton, Marie-Isabelle (EDT)

出品人:

页数:497

译者:

出版时间:

价格:2077.00

装帧:

isbn号码:9781402090080

丛书系列:

图书标签:

Sensors
Environmental Monitoring
Health Monitoring
Security
IoT
Wireless Sensor Networks
Data Acquisition
Signal Processing
Smart Sensors
Wearable Sensors

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具体描述

《感知世界：环境、健康与安全监测技术前沿》图书简介在当今科技飞速发展的时代，我们对周边环境的认知、对自身健康的关注以及对公共安全的重视程度前所未有。从监测大气中微量的污染物，到追踪人体内部微妙的生理信号，再到预测和防范潜在的风险，一系列精密的监测技术正在不断突破极限，深刻地改变着我们的生活方式和未来发展。本书《感知世界：环境、健康与安全监测技术前沿》正是聚焦于这些至关重要且日新月异的领域，深入剖析当前最先进的传感器技术及其在环境、健康和安全这三大核心领域的创新应用与未来趋势。本书并非对所有传感器技术的笼统介绍，而是精选了与环境保护、人类健康福祉以及社会公共安全息息相关的核心传感技术，并对其背后的科学原理、技术挑战、发展现状以及广阔的应用前景进行全面而深入的探讨。我们旨在为读者提供一个清晰、系统且具有前瞻性的视角，了解这些“智慧的眼睛”和“敏锐的触角”如何帮助我们更深刻地理解、更有效地管理、更可靠地保护我们所处的这个世界。第一部分：环境监测的脉搏——感知我们星球的呼吸环境问题是人类社会面临的最严峻挑战之一。大气污染、水体富营养化、土壤退化、气候变化……这些无不时刻影响着我们的生存质量和地球的可持续发展。本书将首先聚焦于环境监测领域，介绍一系列先进的传感器技术，它们如同地球的“呼吸传感器”，实时捕捉着环境变化的细微迹象。气体传感器与空气质量监测：我们将深入探讨用于检测温室气体（如二氧化碳、甲烷）、有毒有害气体（如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机化合物）以及颗粒物（PM2.5、PM10）的各类先进气体传感器。这包括但不限于：半导体气体传感器：解析其工作原理，从表面吸附、电子转移到电导率变化，以及在VOCs、CO、NOx等检测中的优势与挑战。电化学传感器：介绍其高灵敏度、选择性和低功耗特性，以及在O2、CO、H2S等检测中的广泛应用，并探讨其在便携式设备中的潜力。光学传感器（如红外、激光）：阐述其非接触式、高精度检测原理，以及在CO2、CH4、PM等远程监测和高精度分析中的应用。新型传感材料与技术：展望如MOFs、石墨烯、二维材料等在提升气体传感器性能（灵敏度、选择性、响应速度、稳定性）方面的前沿研究。水质监测的守护者：污染的水源不仅威胁生态系统，更直接影响人类健康。本书将介绍用于监测水体pH值、溶解氧、电导率、浊度、重金属离子、有机污染物（如农药、药品残留）以及微生物污染的传感器技术。离子选择性电极（ISEs）：详述其在pH、NH4+、NO3-、Pb2+等离子检测中的原理和发展，以及在饮用水和工业废水监测中的应用。光学水质传感器：介绍荧光探针、拉曼光谱、表面增强拉曼光谱（SERS）等技术在检测水中特定化学物质和生物标志物方面的进展。微生物传感器：探讨利用生物识别元件（如抗体、酶、核酸）与信号转换器结合，实现对致病菌、病毒等微生物的快速、灵敏检测。分布式与物联网水质监测网络：讨论如何整合各类传感器，构建智能化的水质监测系统，实现实时、远程、高密度的数据采集与分析。土壤健康与农业现代化：土壤是农业生产的根本，其健康状况直接关系到粮食安全和生态平衡。本书将介绍用于监测土壤水分、温度、pH值、养分含量（N, P, K）、有机质以及重金属污染的传感器技术。土壤水分传感器（如TDR, FDR）：阐述其工作原理，以及在精准农业和灌溉管理中的关键作用。土壤养分传感器：介绍基于光谱分析、电化学方法等实现对氮、磷、钾等关键养分快速、原位测定的技术。土壤重金属传感器：探讨如何利用电化学、光谱等方法检测土壤中的镉、铅、砷等有毒重金属，为土壤修复和风险评估提供依据。第二部分：健康守护的卫士——感知生命体的信号人类健康是社会进步的基石。随着生活方式的改变和疾病谱的演变，对健康监测的需求日益增长。本书将重点关注那些能够“倾听”生命体信号、辅助疾病诊断、指导康复治疗、提升生活质量的先进传感器技术。生物传感器与疾病诊断：生物传感器是连接生物分子识别与信号转换的桥梁，在疾病的早期诊断、个性化治疗中扮演着越来越重要的角色。免疫传感器：详细介绍基于抗原-抗体特异性结合原理，用于检测肿瘤标志物、传染病抗原/抗体、激素等的技术，如ELISA、胶体金免疫层析等，并展望其在微流控芯片和即时诊断（POCT）中的发展。酶传感器：阐述酶的催化活性与底物、产物之间的定量关系，以及在葡萄糖（糖尿病监测）、乳酸、胆固醇等检测中的应用。核酸传感器：介绍利用DNA/RNA的碱基配对原理，实现对特定基因序列、病原体核酸的检测，在传染病诊断、基因分型中的潜力。细胞传感器：探讨利用细胞的生理响应（如呼吸、代谢、电信号）作为信号来源，用于评估细胞毒性、药物筛选等。可穿戴与植入式健康监测：随着技术的进步，将传感器小型化、柔性化、集成化，使其能够舒适地佩戴于人体或植入体内，实现全天候、连续的生理信号监测，已成为健康科技的重要方向。生理参数监测：介绍用于监测心率、血压、血氧饱和度、体温、呼吸频率、心电图（ECG）的柔性电子传感器、压电传感器、光学传感器等。生物标志物监测：探讨如何将汗液、泪液、体液中的葡萄糖、乳酸、电解质、皮质醇等生物标志物进行连续监测，为慢性病管理、运动科学提供数据支持。神经信号接口：展望神经电极、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）传感器在康复、脑机接口、神经疾病研究中的前沿应用。药物递送与治疗监测：传感器技术不仅用于监测健康状态，还能在药物的精准递送和治疗效果的评估中发挥作用。智能药物载体：介绍集成传感器的智能药物递送系统，能够响应体内特定环境（如pH、酶活性、温度）释放药物，实现靶向治疗。治疗响应监测：探讨如何通过传感器监测治疗过程中患者的生理反应和生物标志物变化，从而实时调整治疗方案，最大化疗效并减少副作用。第三部分：安全保障的利器——感知潜在的威胁维护社会的安全与稳定是国家和个人的共同关切。从边境安全、反恐防爆到灾害预警、工业安全，传感器技术都在不断提升我们应对威胁的能力。痕量检测与爆炸物/毒品探测：在安全领域，快速、灵敏地检测痕量爆炸物、毒品、化学战剂等至关重要。离子迁移谱（IMS）：阐述其快速、灵敏的原理，以及在机场安检、边境检查、集装箱检查中的应用。拉曼光谱与红外光谱：介绍其在材料识别、化学物质分析中的能力，以及在现场快速鉴别危险品方面的优势。化学传感器阵列（Electronic Noses/Tongues）：探讨利用多种化学传感器协同工作，识别复杂的化学气味或味觉模式，用于痕量物质的检测和识别。环境监测与灾害预警：自然灾害和环境事故的发生往往伴随着一系列物理、化学、生物信号的变化，传感器技术是早期预警的关键。地震监测：介绍用于监测地应力、地下水位、微地震活动的传感器，以及它们在地震前兆研究中的作用。洪水与滑坡预警：讨论液位传感器、雨量传感器、土壤湿度传感器、倾角传感器等在预测洪水、监测山体滑坡风险中的应用。火灾探测：介绍烟雾传感器、热释电传感器、火焰传感器等在建筑、森林火灾早期探测中的作用。核辐射与有害物质监测：介绍盖革计数器、闪烁探测器等在监测核辐射泄露、非法核材料方面的应用，以及用于检测有毒气体泄漏的传感器。工业安全与过程控制：现代工业生产过程复杂且存在潜在危险，精确的监测是保障生产安全、提高效率的必要条件。压力、温度、流量传感器：介绍这些基础传感器在化工、能源、制造等行业中的关键作用，以及在防爆、防泄漏、设备状态监测中的应用。气体泄漏检测：重点关注用于检测易燃易爆气体（如天然气、氢气）、有毒气体（如氨气、氯气）的传感器，以及它们在油气田、化工厂、矿山等场所的安全防护。振动与声学监测：介绍用于监测设备异常振动、早期失效迹象的传感器，以及声学传感器在检测管道泄漏、设备故障方面的应用。第四部分：传感技术的未来图景本书的最后部分将展望传感器技术未来的发展方向，包括但不限于：微型化、柔性化与可穿戴集成：推动传感器向更小的尺寸、更灵活的形态发展，实现与服装、皮肤、甚至生物体的无缝集成。多模态融合与智能化：将多种传感器的数据进行融合分析，结合人工智能和机器学习算法，实现更精准、更全面的感知与决策。自供能与无线通信：发展能够自给自足能量的传感器技术（如能量收集），并实现低功耗、远距离的无线通信，构建真正的物联网感知网络。新材料与新原理的探索：持续探索具有更高灵敏度、选择性、稳定性和更低成本的新型传感材料和新工作原理，如量子点传感器、纳米材料传感器等。面向特定挑战的创新应用：探讨传感器技术如何解决如气候变化监测、疾病的个性化预防与干预、网络安全威胁感知等更具挑战性的社会问题。《感知世界：环境、健康与安全监测技术前沿》旨在为从事相关领域研究的学者、工程师、技术人员以及对这些前沿科技充满兴趣的读者提供一份详实、权威的参考。通过对这些关键传感技术的深入剖析，我们希望能够激发更多的创新思维，推动技术进步，最终为构建一个更清洁、更健康、更安全的美好未来贡献力量。本书不仅是对现有技术的梳理，更是对未来发展趋势的探索与展望，希望能成为您理解和驾驭这个“感知”时代的有力助手。