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《Mechanics of Materials》Taylor & Francis GroupCRC, 2014; 《Mechatronics： A Foundation Course》Taylor & Francis GroupCRC, 2010;《Modeling and Control of Engineering Systems》Taylor & Francis GroupCRC, 2009;《Vibration： Fundamentals and Practice》（2nd edition，Taylor & Francis GroupCRC, 2007;《Mechatronics： AnIntegrated Approach》Taylor & Francis GroupCRC, 2005;《Soft Computing and Intelligent Systems Design： Theory, Tools, and Applications》Addison Wesley, 2004。 目錄： 目录 出版者的话 译者序 前言 作者简介 第1章　工程中的传感器系统1 　1.1　传感器和传感器系统的作用1 1.1.1　传感过程中估计的重要性2 1.1.2　创新的传感器技术3 　1.2　应用场景3 　1.3　人体感官系统5 　1.4　机电一体化工程5 1.4.1　机电一体化的方法6 1.4.2　机电一体化仪器的瓶颈6 　1.5　控制系统的架构7 1.5.1　反馈和前馈控制8 1.5.2　数字控制10 1.5.3　可编程逻辑控制器11 1.5.4　分布式控制12 　1.6　仪表化过程14 1.6.1　仪表化步骤15 1.6.2　应用实例15 　1.7　本书的组织结构21 　关键术语22 　思考题24 第2章　组件互连27 　2.1　引言27 2.1.1　组件互连概述27 2.1.2　本章内容28 　2.2　阻抗28 2.2.1　阻抗的定义28 2.2.2　在组件互连中阻抗匹配的重要性28 　2.3　阻抗匹配的方法29 2.3.1　最大功率传输29 2.3.2　效率最高的功率传输31 2.3.3　信号传输中的反射预防31 2.3.4　负载效应的降低32 2.3.5　机械系统中的阻抗匹配34 　关键术语42 　思考题42 第3章　放大器和滤波器45 　3.1　信号修整与调理45 3.1.1　信号调理45 3.1.2　本章内容45 　3.2　放大器46 3.2.1　运算放大器46 3.2.2　放大器的性能等级48 3.2.3　电压、电流和功率放大器51 3.2.4　仪表放大器53 3.2.5　噪声和接地回路55 　3.3　模拟滤波器57 3.3.1　无源滤波器和有源滤波器58 3.3.2　低通滤波器59 3.3.3　高通滤波器64 3.3.4　带通滤波器65 3.3.5　带阻滤波器68 3.3.6　数字滤波器69 　关键术语70 　思考题71 第4章　信号转换方法74 　4.1　信号修整与转换74 4.1.1　信号转换74 4.1.2　本章内容75 　4.2　调制器和解调器75 4.2.1　幅度调制76 4.2.2　幅度调制的应用78 4.2.3　解调80 　4.3　数据采集硬件82 4.3.1　数模转换器85 4.3.2　模数转换器89 4.3.3　采样保持硬件93 4.3.4　多路复用器94 　4.4　电桥96 4.4.1　惠斯登电桥96 4.4.2　恒流电桥98 4.4.3　电桥输出的硬件线性化99 4.4.4　半桥电路100 4.4.5　阻抗电桥101 　4.5　装置的线性化102 4.5.1　非线性的性质102 4.5.2　模拟线性化硬件104 　4.6　其他信号转换硬件107 4.6.1　移相器108 4.6.2　电压频率转换器109 4.6.3　频率电压转换器111 4.6.4　电压电流转换器111 4.6.5　峰值保持电路112 　关键术语113 　思考题114 第5章　性能指标和参数120 　5.1　性能指标120 5.1.1　性能指标的参数120 5.1.2　动态参考模型122 　5.2　时域指标124 　5.3　频域指标127 5.3.1　增益裕度和相位裕度128 5.3.2　频域内简单的振荡器模型129 　5.4　线性度129 　5.5　仪表额定值133 5.5.1　额定参数133 5.5.2　灵敏度134 　关键术语141 　思考题143 第6章　带宽、采样和误差传递146 　6.1　引言146 　6.2　带宽分析146 6.2.1　带宽147 6.2.2　静态增益150 　6.3　由信号采样而产生的混叠失真151 6.3.1　采样定理151 6.3.2　混叠的简要说明152 6.3.3　抗混叠滤波器152 6.3.4　控制系统的带宽设计155 　6.4　仪器误差的注意事项157 　6.5　误差传递与合成159 6.5.1　灵敏度在误差合成中的应用159 6.5.2　绝对误差160 6.5.3　方和根误差160 6.5.4　来自单项误差的同等贡献160 　关键术语164 　思考题166 第7章　测量结果的估计171 　7.1　传感与估计171 　7.2　最小二乘估计172 7.2.1　最小二乘点估计172 7.2.2　数据和估计的随机性173 7.2.3　最小二乘线估计176 7.2.4　估计的质量177 　7.3　MLE179 7.3.1　MLE的分析依据179 7.3.2　通过贝叶斯定理证明MLE180 7.3.3　MLE与正态分布181 7.3.4　递归最大似然估计182 7.3.5　离散MLE的示例183 　7.4　标量静态卡尔曼滤波器184 7.4.1　标量静态卡尔曼滤波器的概念184 7.4.2　贝叶斯公式的使用185 7.4.3　标量静态卡尔曼滤波器算法186 　7.5　线性多变量动态卡尔曼滤波器190 7.5.1　状态空间模型191 7.5.2　系统响应192 7.5.3　可控性与可观测性192 7.5.4　离散时间状态空间模型193 7.5.5　线性卡尔曼滤波器算法194 　7.6　扩展卡尔曼滤波器196 　7.7　无迹卡尔曼滤波器199 7.7.1　无迹变换200 7.7.2　无迹卡尔曼滤波器算法202 　关键术语206 　思考题209 第8章　模拟运动传感器215 　8.1　传感器和换能器215 8.1.1　相关术语216 8.1.2　传感器的类型与选型217 　8.2　传感器的机电应用219 　8.3　电位计220 8.3.1　旋转电位计221 8.3.2　性能方面的考量223 8.3.3　光学电位计225 　8.4　可变电感传感器227 8.4.1　电感、电抗和磁阻228 8. 內容試閱： 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

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