本書根據(jù)信息技術發(fā)展的趨勢，結合多年的教學、科研經(jīng)驗，從實用角度編寫。其特點在于，介紹無線傳感器核心技術56個典型應用實例的電路組成特點，供讀者參考、借鑒。 本書共9章，第1章介紹無線傳感器的類型特點，第2章介紹傳感器的組成、分類、靜動態(tài)數(shù)學模型、特性與標定、選用方法與技巧，第3章介紹無線傳感器的電波、遙控特點、頻率范圍、收發(fā)組成、專用器件，第4章介紹紅外遙感特性、定律與傳輸方程、遙感載荷、光電管、熱釋電傳感器，第5章介紹光敏電阻、光電池、發(fā)光二極管、光電晶閘管、磁控傳感器應用技術，第6章介紹聲傳感器、超聲傳感器、語音傳感器、音頻傳感器、專用集成塊等應用技術，第7章介紹無線傳感器網(wǎng)絡結構特點、定位跟蹤、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡標準、傳感器節(jié)點及網(wǎng)絡設計技術，第8章介紹云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術，第9章介紹可與通信衛(wèi)星相連的、常用的綜合應用典型實例。每章末均有小結和習題。 本書理論與實踐相結合，講解56個典型應用案例，44道課后練習題，適合用作高等院校信息工程、計算機應用、自動控制、機械工程、化學工程、儀器儀表、應用物理、核物理工程、醫(yī)學工程、機電一體化、精密儀器測量與控制、汽車與機械等專業(yè)的教材，也可以作為科研人員、工程技術人員及自學人員的參考用書。
本書理論與實踐相結合，通過精心挑選的56個應用案例、44道課后練習題，系統(tǒng)全面地介紹各類無線傳感器的結構、工作原理、特性、參數(shù)、電路及典型工程應用，覆蓋無線傳感技術研究中的最新成果。
當今社會已經(jīng)進入了信息技術的時代。特別是中國在各行各業(yè)中，人們對信息資源的需求日益增長，對信息技術的掌握和利用顯得更加迫切，而信息的獲取、處理和應用都離不開無線傳感器。
無線傳感器技術與應用是一門實踐性很強的技術學科。8年前，我們在清華大學出版社組織編寫并出版了《傳感器技術與應用》，出版后受到全國各地廣大師生和科研工作者的青睞，取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。針對這本書，這些年我們收到了不少反饋意見，不少讀者也提出了一些好建議，迫切需求我們再寫一本這方面的書，于是有了這本《無線傳感器原理及應用》。
為此，我們應高等院校師生，以及廣大科學研究人員、工程技術人員的要求，組織有教學、科研經(jīng)驗的專家、教授，根據(jù)《無線傳感器原理及應用》教學大綱的要求，以及無線傳感器技術發(fā)展的趨勢，參考了1000余種國內(nèi)、國外文獻（成果）資料，并結合多年教學、科研的經(jīng)驗，從實用的角度出發(fā)，編寫了這本《無線傳感器原理及應用》教材。
本書共9章，第1章介紹無線傳感器的類型特點、發(fā)射與接收原理，工程檢測方法與技巧，第2章介紹傳感器的組成、分類、靜動態(tài)數(shù)學模型、特性與標定、選用方法與技巧，第3章介紹無線電波、遙控特點、頻率范圍、收發(fā)組成、專用器件，第4章介紹紅外遙感特性、定律與傳輸方程、遙感載荷、光電管、熱釋電傳感器、集成遙控應用技術，第5章介紹光敏電阻、光電池、發(fā)光二極管、光電晶閘管、磁控傳感器應用技術，第6章介紹聲傳感器、超聲傳感器、語音傳感器、音頻傳感器、專用集成塊應用技術，第7章介紹無線傳感器網(wǎng)絡結構特點、定位跟蹤、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡標準、傳感器節(jié)點及網(wǎng)絡設計技術，第8章介紹云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術，第9章介紹可與通信衛(wèi)星相連的、常用的綜合應用典型實例。每章末均有小結和習題，本教材建議講授50~70學時。
本書理論與實踐相結合，講解56個典型應用案例，44道課后練習題，適合用作高等院信息工程、計算機應用、自動控制、機械工程、化學工程、儀器儀表、應用物理、核物理工程、醫(yī)學工程、機電一體化、精密儀器測量與控制、汽車與機械等專業(yè)的教材，也可以作為科研人員、工程技術人員及自學人員的參考用書。
值得一提的是，在56個典型應用案例中，介紹了其他書籍不予介紹的重要內(nèi)容電路的組成特點技術細節(jié)，供讀者參考、借鑒。
本書在編寫過程中，得到了來自四川大學、中國科技大學、南京大學、清華大學、重慶大學、北京大學、四川師范大學、復旦大學、浙江大學、南開大學、西南交通大學、電子科技大學、成都理工大學、北京科技大學、貴州教育學院等院校眾多老師的支持，他們客觀地提出了許多寶貴意見，清華大學出版社的夏非彼老師也給予了大力支持和幫助，在此表示衷心感謝。
本書提供PPT課件下載（建議使用Office高版本），需要使用微信掃描下面的二維碼獲取，可按掃描的頁面提示把下載鏈接轉發(fā)到自己的郵箱中下載。如果下載有問題，可發(fā)送電子郵件至booksaga@126.com獲得幫助，郵件標題為無線傳感器原理及應用。
本書由張洪潤、黃愛明、田維北、張乘稱擔任主編，并負責全書的統(tǒng)稿和審校。參加編寫的人員還有鄧洪敏、白玉林、孫金德、趙姝玲、廖安森、張仁高、陳曉芳、魏子翔、姚汝漾等。
限于作者水平，書中難免存在不足之處，懇請廣大讀者批評指正。
四川大學
綿陽全息能源科學研究院
張洪潤
2023年1月
張洪潤 四川大學教授，曾兼任成都科達自動控制研究所所長，先后編著出版教材30多部。其中包括《傳感器原理及應用》，《單片機原理及應用》，《智能技術》，《電工電子技術》，《電子線路與電子技術》，《電子線路及應用》等等。
第1章 概述 1
1.1 類型特點 1
1.1.1 無線傳感器的類型 2
1.1.2 無線傳感器的特點 3
1.1.3 5G/6G太赫茲 4
1.1.4 太赫茲的優(yōu)勢 5
1.2 發(fā)射與接收原理 6
1.2.1 無線發(fā)送設備的組成 6
1.2.2 無線接收設備的組成 8
1.3 遙控技術 9
1.3.1 有線和無線 9
1.3.2 系統(tǒng)的組合方式 10
1.3.3 遙控原理 11
1.3.4 遙控系統(tǒng)原理分析舉例 12
1.3.5 無線系統(tǒng)的操作過程 13
1.4 應用前景 13
1.4.1 國防應用 13
1.4.2 工農(nóng)業(yè)應用 14
1.4.3 日常生活應用 14
1.4.4 其他應用 14
1.4.5 發(fā)展前景 15
1.5 小結 16
1.6 習題 16
第2章 無線傳感器基礎 17
2.1 組成與分類 17
2.1.1 概念與組成 18
2.1.2 分類 19
2.2 理論基礎 20
2.2.1 靜態(tài)數(shù)學模型 21
2.2.2 動態(tài)數(shù)學模型 22
2.3 基本特性 23
2.3.1 靜態(tài)特性 23
2.3.2 動態(tài)特性 26
2.4 標定 27
2.4.1 靜態(tài)標定 27
2.4.2 動態(tài)標定 28
2.5 現(xiàn)狀與發(fā)展方向 28
2.5.1 現(xiàn)狀 28
2.5.2 發(fā)展方向 29
2.6 選用注意事項 30
2.6.1 選用要求 30
2.6.2 選用原則與方法 31
2.7 小結 34
2.8 習題 34
第3章 無線遙控技術 35
3.1 電波及遙控特點 35
3.1.1 無線電波 35
3.1.2 遙控特點與頻率范圍 36
3.2 發(fā)射器和接收器的組成 37
3.2.1 發(fā)射器的組成 37
3.2.2 接收器的組成 38
3.3 無線發(fā)射器 39
3.3.1 對發(fā)射器的要求 39
3.3.2 主振器 39
3.3.3 中頻放大器 41
3.3.4 高頻功率放大器 43
3.3.5 多調(diào)制電路 44
3.4 發(fā)射天線 46
3.4.1 鞭狀發(fā)射天線 46
3.4.2 全向天線 47
3.4.3 定向天線 48
3.5 無線接收器 50
3.5.1 技術指標 50
3.5.2 接收電路 51
3.6 專用器件 53
3.6.1 RX5019-20發(fā)射接收器件 53
3.6.2 LM555-C時基電路 54
3.6.3 TDC1808-09遙控專用器件 57
3.6.4 RCM1A-1B發(fā)射接收器件 57
3.7 工程應用案例 58
3.7.1 RX5019-20收發(fā)器 58
3.7.2 TDC1808-09收發(fā)器 59
3.7.3 RCM1A-1B收發(fā)器 60
3.7.4 兒童或老人丟失報警器 61
3.7.5 遙控窗簾器 62
3.7.6 音式收發(fā)裝置 65
3.7.7 門鈴收發(fā)裝置 66
3.7.8 家電遙控裝置 67
3.8 小結 69
3.9 習題 69
第4章 紅外線遙控技術 70
4.1 概念與特性 70
4.1.1 基本概念 70
4.1.2 基本特性 71
4.2 紅外遙感基礎 71
4.2.1 輻射參數(shù) 71
4.2.2 輻射定律 73
4.3 輻射特性 76
4.3.1 太陽輻射特性 76
4.3.2 地表輻射特性 77
4.4 傳輸方程 80
4.4.1 大氣成分及分布 80
4.4.2 大氣吸收散射與輻射 80
4.4.3 大氣輻射傳輸方程 82
4.4.4 輻射在大氣中的傳輸 83
4.4.5 遙感傳感器寬通道紅外輻射傳輸方程 86
4.4.6 熱紅外輻射大氣傳輸計算軟件 88
4.5 遙感載荷 90
4.6 常用紅外傳感器 93
4.6.1 紅外發(fā)光二極管 93
4.6.2 光電二極管 96
4.6.3 光電三極管 99
4.7 專用集成電路 101
4.7.1 集成塊結構 101
4.7.2 工作原理 101
4.7.3 引腳參數(shù)設置 102
4.7.4 接收電路 102
4.8 遙控原理 102
4.8.1 紅外線遙控的特性 103
4.8.2 紅外線遙控的原理 103
4.8.3 常用的紅外光發(fā)射器電路 104
4.9 設計方法 105
4.9.1 設計要點 105
4.9.2 發(fā)射器的設計要求 106
4.9.3 接收器的設計要求 107
4.9.4 發(fā)射器的造型設計 107
4.10 設計舉例 107
4.10.1 設計題目與指標 107
4.10.2 紅外線遙控發(fā)射電路 108
4.10.3 接收器件 108
4.10.4 接收電路 109
4.11 工程應用案例 110
4.11.1 單通道紅外遙控 110
4.11.2 家用多路紅外遙控 110
4.11.3 9功能遙控 111
4.11.4 商品語音介紹機 112
4.11.5 濕手烘干器 113
4.12 熱釋電紅外傳感器 114
4.12.1 工作原理 114
4.12.2 組成結構 115
4.12.3 傳感器件 116
4.12.4 菲涅爾透鏡 116
4.13 熱釋電傳感器應用案例 117
4.13.1 人體移動檢測 117
4.13.2 防盜報警 118
4.13.3 紅外遙控 118
4.14 小結 120
4.15 習題 120
第5章 光磁遙控技術 122
5.1 轉換原理 122
5.1.1 外光電效應 122
5.1.2 內(nèi)光電效應 123
5.2 光敏電阻與光電池傳感器 124
5.2.1 光敏電阻 124
5.2.2 光電池 126
5.3 發(fā)光二極管的特性與驅動 129
5.3.1 外形與符號 129
5.3.2 光譜與伏安特性 129
5.3.3 驅動電路 130
5.4 光電耦合器 132
5.4.1 結構原理 132
5.4.2 特性參數(shù) 133
5.4.3 選用要點 134
5.5 光電晶閘管 135
5.5.1 結構特性 135
5.5.2 原理類型 136
5.6 工程應用案例 137
5.6.1 臺燈遙控 137
5.6.2 硅光電池遙控 138
5.6.3 心電圖測量儀 138
5.6.4 傳輸自動線堵料監(jiān)視 139
5.6.5 斷料監(jiān)視 139
5.6.6 玻璃瓶計數(shù) 140
5.6.7 太陽能熱水器自動跟蹤 141
5.6.8 雞舍溫度遙控 142
5.7 磁控傳感器及工程應用 143
5.7.1 霍爾集成元件與應用 143
5.7.2 磁控式遙控 145
5.7.3 整經(jīng)機（電機）磁控 145
5.7.4 保安監(jiān)視 147
5.8 小結 147
5.9 習題 148
第6章 聲控技術 149
6.1 聲傳感器 149
6.1.1 基本原理 149
6.1.2 壓電陶瓷片與駐極體話筒 151
6.1.3 聲控電路組成 156
6.2 聲傳感器應用案例 166
6.2.1 聲控開關 167
6.2.2 脈搏跳動監(jiān)視 168
6.2.3 車胎漏氣檢測儀 170
6.2.4 聲控自動門 170
6.3 超聲波傳感器 172
6.3.1 基本概念 172
6.3.2 結構與特性 175
6.3.3 專用器件 178
6.3.4 遙控方式與組成 182
6.3.5 發(fā)射接收電路 184
6.4 超聲傳感器應用案例 187
6.4.1 超聲開關 187
6.4.2 超聲探測 188
6.4.3 超聲波遙控電機調(diào)速 189
6.5 語音傳感器 190
6.5.1 語音信號 190
6.5.2 語音信號的合成 193
6.5.3 語音識別 194
6.6 語音傳感器應用案例 198
6.7 音頻傳感器 201
6.7.1 音頻信號與執(zhí)行器件 201
6.7.2 專用集成電路 203
6.8 音頻傳感器應用案例 206
6.8.1 音頻開關 206
6.8.2 家電音頻遙控 207
6.8.3 音頻尋呼器 209
6.9 小結 214
6.10 習題 215
第7章 無線傳感器網(wǎng)絡 216
7.1 結構特點 216
7.1.1 體系結構 216
7.1.2 系統(tǒng)特征 218
7.2 定位跟蹤 220
7.2.1 時間同步 220
7.2.2 定位算法 227
7.2.3 數(shù)據(jù)管理 232
7.2.4 目標跟蹤 237
7.3 網(wǎng)絡安全 243
7.3.1 安全分析 243
7.3.2 安全體系結構 245
7.3.3 協(xié)議棧的安全 245
7.3.4 密鑰管理 249
7.3.5 入侵檢測 255
7.4 網(wǎng)絡標準 258
7.4.1 ISO/IEC JTC1 WG7標準 259
7.4.2 無線傳感器網(wǎng)絡相關標準 259
7.5 傳感器節(jié)點及網(wǎng)絡設計 265
7.5.1 傳感器節(jié)點的分類 265
7.5.2 傳感器節(jié)點硬件設計 265
7.5.3 網(wǎng)絡開發(fā)測試平臺 269
7.6 工程應用設計案例 274
7.6.1 智能家居系統(tǒng) 274
7.6.2 智能溫室系統(tǒng) 278
7.6.3 智能遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng) 281
7.7 小結 287
7.8 習題 287
第8章 云計算大數(shù)據(jù)應用 288
8.1 云計算的結構特點 288
8.1.1 類型特點 288
8.1.2 組成及關鍵技術 295
8.2 物聯(lián)網(wǎng)中的云計算 303
8.2.1 云計算與物聯(lián)網(wǎng) 303
8.2.2 云計算在物聯(lián)網(wǎng)中的應用醫(yī)療助手與120導航 305
8.3 大數(shù)據(jù) 306
8.3.1 類型特點 306
8.3.2 架構與關鍵技術 309
8.4 物聯(lián)網(wǎng)中的大數(shù)據(jù) 311
8.4.1 大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng) 311
8.4.2 大數(shù)據(jù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用 312
8.5 小結 312
8.6 習題 313
第9章 綜合應用舉例 314
9.1 智能住宅安防系統(tǒng) 314
9.1.1 功能介紹 314
9.1.2 系統(tǒng)硬件 315
9.1.3 系統(tǒng)軟件 317
9.2 水電紅外智能遙控 318
9.2.1 工作原理 318
9.2.2 元器件的選擇 320
9.2.3 安裝與調(diào)試 320
9.3 微電腦紅外空調(diào)遙控 320
9.3.1 遙控發(fā)射器 321
9.3.2 遙控接收器 323
9.4 百米多鍵遙控 326
9.4.1 遙控專用集成電路 326
9.4.2 遙控發(fā)射器 328
9.4.3 遙控接收器 329
9.5 光磁摸合體遙控 333
9.5.1 電路的工作原理 333
9.5.2 元件選擇及裝調(diào) 334
9.6 橋梁及糧倉監(jiān)測 335
9.6.1 橋梁健康檢測及監(jiān)測 335
9.6.2 糧倉溫濕度監(jiān)測 336
9.7 其他監(jiān)測 339
9.7.1 混凝土澆灌溫度監(jiān)測 339
9.7.2 地震監(jiān)測 339
9.7.3 建筑物振動檢測 339
9.7.4 無線抽水泵系統(tǒng) 339
9.7.5 無線模擬量與開關量檢測 340
9.7.6 主從站多種信號檢測 341
9.8 小結 342
9.9 習題 342
附錄A 無線遙控專用集成器件型號 343
附錄B 數(shù)字集成塊與三端穩(wěn)壓集成塊參數(shù) 346
附錄C SS0001遙控通用傳感器參數(shù) 348
附錄D CC2530芯片簡介 349
參考文獻 351
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