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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