第1章 绪论 1
1.1传统传感器与智能传感器 1
1.1.1传感器的定义 1
1.1.2传感器的结构 1
1.1.3传统传感器的发展趋势 2
1.2智能传感器的概念 4
1.2.1智能传感器的基本功能 4
1.2.2智能传感器的特点与分类 5
1.3智能传感器系统的基本组成 7
1.4智能传感器实例——智能式应力传感器 7
1.5智能传感器的发展趋势 9
1.5.1采用新机理、新材料、新技术、新工艺 10
1.5.2传感器微型化技术和低功耗技术 10
1.5.3智能信息处理技术 11
1.5.4网络化智能传感器技术 12
思考题与习题 12
第2章 典型智能算法及其应用 13
2.1智能算法概述 13
2.2智能算法的特点及发展 13
2.3回归分析 14
2.3.1回归分析概述 14
2.3.2一元线性回归 15
2.3.3多元线性回归 17
2.3.4算法实例 19
2.3.5回归分析法在智能传感器中的应用 21
2.4人工神经网络 24
2.4.1人工神经网络概述 24
2.4.2人工神经网络的基本组成 25
2.4.3 BP神经网络 26
2.4.4算法实例 29
2.4.5人工神经网络在智能传感器中的应用 30
2.5遗传算法 32
2.5.1遗传算法概述 32
2.5.2遗传算法的原理 32
2.5.3遗传算法特点 34
2.5.4算法实例 34
2.5.5遗传算法在智能传感器中的应用 37
2.6模拟退火算法 39
2.6.1模拟退火算法概述 39
2.6.2物理学固体退火过程 40
2.6.3模拟退火算法 40
2.6.4模拟退火算法的操作过程 41
2.6.5模拟退火算法的参数控制 41
2.6.6算法举例 42
2.6.7模拟退火算法在智能传感器中的应用 46
思考题与习题 47
第3章 智能化的实现方法 48
3.1非线性自校正 48
3.1.1查表法 49
3.1.2曲线拟合法 50
3.1.3函数链神经网络法 52
3.2实时自校准 54
3.2.1实现自校准功能的方法一 55
3.2.2实现自校准功能的方法二 55
3.2.3实现自校准功能的方法三 56
3.3自补偿 57
3.3.1温度补偿 57
3.3.2频率补偿 65
3.4增益的自适应控制与量程自动调整 71
3.5自诊断 73
3.5.1硬件冗余方法 74
3.5.2解析冗余方法 74
3.6噪声抑制与弱信号检测 79
3.6.1噪声抑制技术 79
3.6.2弱信号检测技术 80
3.7多传感器信息融合 89
3.7.1多传感器数据融合概述 89
3.7.2多传感器数据融合结构 91
3.7.3多传感器数据融合算法 93
3.7.4多传感器数据融合实例 98
思考题与习题 101
第4章 智能传感器设计 103
4.1智能传感器设计概述 103
4.1.1智能传感器系统分析 103
4.1.2硬件结构设计 103
4.1.3软件设计 107
4.2智能传感器设计实例 111
4.2.1网络化智能温度传感器的设计 111
4.2.2智能压力传感器的设计 121
思考题与习题 132
第5章 模糊传感器及其应用 133
5.1模糊数学基础 133
5.1.1模糊现象和模糊概念 133
5.1.2模糊集合及表示方法 133
5.1.3确定隶属函数的基本方法 139
5.1.4模糊语言描述的基本方法 143
5.1.5模糊推理系统 145
5.2模糊传感器 152
5.2.1模糊传感器的概念与特点 152
5.2.2模糊传感器的基本结构与工作原理 154
5.3模糊传感器应用实例 172
5.3.1汽车车内温度调节系统 172
5.3.2模糊水分传感器 174
思考题与习题 178
第6章 网络传感器及其应用 180
6.1网络传感器 180
6.1.1网络传感器概述 180
6.1.2网络传感器的结构 181
6.1.3网络传感器的类别 181
6.1.4基于PROFIBUS现场总线的网络位移传感器 183
6.2 IEEE 1451标准 185
6.2.1 IEEE 1451标准产生的背景 185
6.2.2 IEEE 1451标准的内容 186
6.2.3 IEEE 1451标准在网络传感器中的应用 191
6.3无线传感器网络 197
6.3.1无线传感器网络简介 197
6.3.2无线传感器网络的特点 203
6.3.3无线传感器网络的关键技术 204
6.3.4基于蓝牙技术的无线传感器网络 206
6.3.5基于以太网的网络传感器中网络接口的设计 207
6.3.6无线传感器网络举例 210
6.3.7基于无线传感器网络的物联网定位机制 218
思考题与习题 220
第7章 微传感器与MEMS技术 221
7.1微机电系统 221
7.1.1微机电系统概述 221
7.1.2微机电系统的应用与发展 224
7.2微传感器 228
7.2.1微传感器概述 228
7.2.2微传感器的制造技术 232
7.2.3典型的微传感器 239
7.2.4微传感器与物联网 251
思考题与习题 254
第8章 虚拟传感器及其应用 255
8.1虚拟传感器概述 255
8.1.1虚拟传感器的概念 255
8.1.2虚拟传感器的应用 256
8.1.3虚拟传感器的建模与实现 257
8.1.4虚拟传感器的国内外研究及发展状况 258
8.2虚拟传感器应用实例 259
8.2.1基于虚拟传感器的气体传感器故障诊断与恢复 259
8.2.2基于模糊逻辑的航空发动机虚拟传感器 262
8.2.3虚拟多结构光视觉传感器 267
8.2.4结构型小管径小流量虚拟传感器 269
8.2.5无线电子鼻中的虚拟传感器阵列 272
思考题与习题 277
第9章 软测量与软测量传感器 278
9.1软测量概述 278
9.2软测量技术原理 278
9.2.1软测量技术的数学描述和结构 278
9.2.2影响软测量技术的因素 280
9.2.3软测量技术的实现 281
9.3软测量传感器 282
9.3.1软测量传感器的基本概念 282
9.3.2软测量传感器的结构 283
9.3.3软测量传感器的设计 284
9.4软测量传感器的应用 288
9.4.1测量木糖醇浓度和底物浓度的软测量传感器 288
9.4.2测量铝酸钠溶液成分浓度的软测量传感器 290
9.4.3检测电饭锅饭量的软测量传感器 292
思考题与习题 295
第10章 仿生传感器及其应用 296
10.1仿生学概述 296
10.2仿生传感器 298
10.2.1仿生传感器的定义 298
10.2.2仿生传感器的工作原理 299
10.2.3仿生传感器的分类 301
10.3电子鼻 304
10.3.1电子鼻简介 304
10.3.2电子鼻工作原理与类型 307
10.3.3电子鼻的应用 312
思考题与习题 316
第11章 新型智能传感器及其应用 317
11.1嵌入式智能传感器 317
11.1.1嵌入式智能传感器的定义 317
11.1.2嵌入式智能传感器的性能特点 317
11.1.3嵌入式智能传感器的一般结构 318
11.1.4嵌入式智能传感器应用举例 319
11.2阵列式智能传感器 323
11.2.1阵列式智能传感器的概念 323
11.2.2阵列式智能传感器的结构 324
11.2.3阵列式智能传感器应用举例 325
11.3分布式智能传感器 331
11.3.1分布式智能传感器的基本概念 331
11.3.2分布式智能传感器的工作原理 332
11.3.3用于构成分布式智能光纤传感器的主要技术 334
11.3.4分布式智能光纤传感器应用举例 337
思考题与习题 342