传感器系统：基础及应用_【加】克拉伦斯·W·德席尔瓦（Clarence W. de Silva）_9787111628798

本书包括传感器相关的数学、物理、电路等基础理论，介绍了相关的性能指标、性能选择以及集成到工程系统所需的软硬件，讲述了先进的传感器技术、分析建模、实际应用和设计研究实例。全书共12章，前面7章是传感器的基础知识，第8~11章分别讨论了不同种类传感器的结构及实际应用，第12章涉及先进的传感器技术。
本书可以作为高等学校测控技术与仪器、自动化、机电一体化、电气工程等专业高年级本科生和研究生教材，也可供相关科研和工程技术人员学习参考。

前　　言
本书不仅涉及传感器，还涉及由多传感器和其他必要组件组成的“系统”，包括传感器网络和多传感器数据融合等方面。本书介绍了相关的物理原理和工作原理、评定等级、性能指标、性能选择，集成到工程系统所需的硬件和软件、信号处理和数据分析、参数估计、决策，以及与传感器和传感器系统有关的实际应用。由于本书不仅具有教材的所有内容，还包含了大量关于该领域课题的实用信息，因此，本书也是极具价值的参考工具，特别是对于特定的专业。在本书中，术语传感器系统指在实际应用中多个传感器系统或实施所必需的传感器及其他附件。
本书以学生容易理解和产生兴趣的方式阐述传感器的内容，除此之外，本书还运用了一些不同于其他传感器书籍的教学方式，如下所示：
●使用简单的数学运算表达物理原理和分析方法。
●以有条理、统一的方式将不同类型的传感器呈现在各种不同的领域（电子、磁、电感、电容、电阻、压电、压阻、磁致伸缩、半导体、光纤、超声波、机械、流体、热等），以便于具有各种工程背景（机械、电气、土木、材料、采矿、生物力学、制造、航空航天等）的读者都能够受益。
●传感器的创新和先进主题包括无线传感器网络、微机电系统（Micro Electronic Mechanical System，MEMS）传感器和多传感器数据融合等。
●为实际应用中的传感器及其附件的设计、选择和集成提供了实用方法。
●提供了大量的工作实例、分析实例、数值实例、仿真、设计实例、仪器实例、案例研究和章末思考题（附完整答案），它们都与现实生活和实际工程应用相关。
●书中提出的关键问题将在各章的不同位置集中总结，以便于参考、复习和以PowerPoint形式呈现。
●每章开始部分总结了该章涉及的主要课题及内容，每章末尾的关键术语提供了各章的主要内容和公式。
●不方便整合到某一章中的重要内容将在最后以单独的附录形式给出。
●在本书学习过程中需要使用辅助软件工具，如MATLAB。
●简洁明了，避免不必要的和冗长无趣的讨论，以便于参考和理解。
●内容丰富，可以分别为本科生和研究生提供为期14周的课程。
●鉴于本书中讨论的实际问题，比如设计问题、产业技术问题和商业信息问题，同时鉴于对更为先进的理论、概念和实用信息的简化以及快照式介绍，本书可作为有效的参考工具，为工程师、技术人员、项目经理以及其他行业和实验室的专业人员服务。
●为更进一步的学习和研究提供了参考和阅读建议。
●详细介绍了一套实验练习和实践项目。
●对于章末计算题，提供了详尽的解答，以便于教师教学。
　可在华章网站www.hzbook.com上获取附录。
　关于本书教辅资源，只有使用本书作为教材的教师才可以申请，需要的教师可到原出版社网站注册下载，若有问题，请与泰勒·弗朗西斯集团北京代表处联系，电话010-82503061，电子邮件janet.zheng@tanfchina.com。——编辑注
背景
在我编写的《控制传感器和执行器》（Prentice Hall，1989）出版几年之后，我收到了很多修改和更新版本的建议，此次修订是在2000年休假期间进行的。由于我同时参与了机械电子学的本科生和研究生的课程开发，所以我能够收集大量最新且有深度的材料，这个项目迅速推进，并出版了一本里程碑式的高达1300页的教科书《机电一体化的综合方法》（Taylor＆Francis Group，CRC Press，2005）。然而为实现最初的目标，《传感器和执行器：控制系统仪器》（第1版）一书随后变为《机械电子学》的精简版本，并且兼顾控制类传感器和执行器。我从本科生的“控制系统仪表和控制系统设计”课程，以及卡内基-梅隆大学研究生课程“控制系统仪器”的笔记中整理出了原始手稿。本科课程包含较多高级选修课，其中包含了大约一半的高级机械工程类课程，研究生课程的主要对象是电气和计算机工程、机械工程和化学工程专业的学生。学习这两门课程的基础是关于反馈控制的传统入门课程以及导师的指导。在积累本书材料的过程中，我们试图涵盖麻省理工学院机械工程系的两门课程（模拟和数字控制系统综合以及计算机控制实验）的大部分教学大纲。在不列颠哥伦比亚大学，我进一步研究并修改和补充了机械电子学、控制传感器和执行器教学课程的原始资料。通过我在IBM公司、西屋电气公司、布鲁尔和克亚尔公司、美国国家航空航天局的刘易斯和兰利研究中心等地的工程经验，本书中的材料已经有了应用方向。
在澳大利亚墨尔本大学完成另一个版本的《传感器和执行器》期间，我有机会教授综合本科生和研究生的“传感器系统”课程，这是该大学机械电子学的重要课程。先前教过该课程的老师已经在使用《传感器和执行器》一书中的相关内容，他们表示这本书是此课程现有的最佳教材，他们让我确信，讨论传感器系统的书籍应该与讨论传感器的书籍有所不同，本书做到了这一点。
本书范围
本书中介绍的内容为以后学习传感器系统的专业知识奠定了坚实的基础，无论是在工业环境还是学术研究实验室中，它都将促进学生进一步了解硬件知识及实验步骤，增强动手开发和实验的能力并在此过程中获得分析技能。同时为了取得最佳教学效果，有关传感器系统的课程应该包含配套实验或者典型

作者简介
Clarence W.de Silva，PE，ASME和IEEE会士，是加拿大温哥华的不列颠哥伦比亚大学机械工程系教授，在机械电子学和工业自动化领域担任加拿大高级研究委员会的讲座教授。在此之前，他自1988年以来一直在工业自动化领域担任NSERC-BC自动包装研究委员会主席。他曾在卡内基梅隆大学担任讲师（1978～1987年），在剑桥大学担任Fulbright客座教授（1987/1988年）。
他在麻省理工学院（1978年）和英国剑桥大学（1998年）获得博士学位，并在加拿大安大略省滑铁卢大学获得荣誉工程学博士学位（2008年）。de Silva博士还曾在新加坡国立大学电子与计算机工程系获得美孚颁发的讲座教授职位，同时还是一些大学的荣誉教授，如厦门大学等。
其他职位：加拿大皇家学会会士，加拿大工程学院会士，卡内基梅隆大学Lilly研究员，NASA-ASEE研究员，剑桥大学Fulbright高级研究员，不列颠哥伦比亚高级系统研究所研究员，Killam研究员，坎特伯雷大学Erskine研究员，墨尔本大学教授，不列颠哥伦比亚大学Peter Wall学者。
奖项：美国机械工程师协会动态系统和控制部的Paynter研究者奖和高桥教育奖，Killam研究奖，IEEE加拿大杰出工程教育家奖，世界自动化会议终身成就奖，IEEE授予的第三个千年奖章，不列颠哥伦比亚专业工程师协会荣誉成就奖，IEEE系统、人与计算机学会杰出贡献奖。同时，他还在国际会议上发表过32次主题演讲。
期刊编辑方面的职位：他在14个期刊任职，包括《IEEE控制系统技术会刊》《动态系统、测量与控制期刊》《美国机械工程师协会学报》；他还是《控制与智能系统国际期刊》和《基于知识的智能工程系统国际期刊》的主编，《测量与控制》高级技术编辑，北美地区《人工智能工程应用——IFAC国际期刊》编辑。
出版物：22本技术书籍，19本编辑书籍，50本书的某些章节，240篇期刊文章和260多篇会议论文。
近期书籍：《Sensors and Actuators: Engineering System Instrumentation》(2nd edition, Taylor & Francis Group/CRC, 2016); 《Mechanics of Materials》(Taylor & Francis Group/CRC, 2014); 《Mechatronics: A Foundation Course》(Taylor & Francis Group/CRC, 2010);《Modeling and Control of Engineering Systems》(Taylor & Francis Group/CRC, 2009);《Vibration: Fundamentals and Practice》（2nd edition，Taylor & Francis Group/CRC, 2007);《Mechatronics: An Integrated Approach》(Taylor & Francis Group/CRC, 2005);《Soft Computing and Intelligent Systems Design: Theory, Tools, and Applications》(Addison Wesley, 2004)。

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