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第1章 传感器基础1

1.0 引言2

1.1 传感器的分类2

1.2 热传感器3

1.2.1 热敏电阻3

1.2.2 热电偶4

1.2.3 电阻式温度检测器6

1.3 湿度传感器7

1.3.1 电阻式湿度传感器7

1.3.2 电容式湿度传感器8

1.3.3 热导式湿度传感器8

1.4 电容式传感器9

1.5 平面叉指式传感器10

1.6 平面电磁传感器11

1.7 光敏技术13

1.7.1 光照度传感器13

1.7.2 光敏电阻14

1.7.3 日照强度仪14

1.8 湿度传感技术15

1.8.1 频域反射土壤湿度传感器15

1.8.2 时域反射土壤湿度传感器16

1.8.3 石膏块电阻土壤湿度传感器16

1.8.4 中子探测土壤湿度传感器16

1.9 二氧化碳检测技术17

1.9.1 固态电化学型二氧化碳传感器17

1.9.2 非色散红外二氧化碳气体传感器18

1.10 传感器的参数18

1.10.1 测量范围19

1.10.2 灵敏度19

1.10.3 精确度19

1.10.4 稳定性19

1.10.5 重复性19

1.10.6 静态和动态特性19

1.10.7 能量收集20

1.10.8 温度变化以及其他环境参数变化的补偿20

1.11 传感器的选择20

1.12 进一步阅读建议20

第2章 传感器接口技术和信号调整23

2.0 引言24

2.1 信号的偏差转换与电压转换24

2.2 传感器输出的负载效应24

2.3 分压电路25

2.4 低通RC滤波器27

2.5 高通RC滤波器29

2.6 设计无源滤波器需要考虑的实际问题30

2.7 基于仪器应用的运算放大器电路31

2.7.1 差分放大器31

2.7.2 共模抑制33

2.7.3 单电阻控制测量放大电路33

2.8 电流一电压转换器34

2.9 比较器34

2.10 信号调整电路设计的几个原则36

2.11 传感器性能的影响因素37

2.11.1 传感器补充说明37

2.12 温度的影响41

2.13 传感器老化42

2.14 进一步阅读建议42

第3章 无线传感器和传感器网络44

3.0 简介45

3.1 无线通信的频率46

3.2 基于项目的无线传感器网络开发47

3.2.1 基于微控制器和通信设备的无线传感器47

3.2.2 基于微控制器和ZigBee通信设备的无线传感器网络51

3.3 纯ZigBee构建的无线传感器网络55

3.4 进一步阅读建议55

第4章 传感器电源57

4.0 简介58

4.1 电源58

4.1.1 市电电源供电59

4.1.2 电池59

4.2 能量收集61

4.2.1 太阳能62

4.3 太阳能和铅酸电池的进一步探讨65

4.4 风力发电67

4.5 射频能量收集68

4.6 振动能量收集69

4.7 热能能量收集69

4.8 电能管理技术70

4.8.1 路由协议70

4.8.2 睡眠模式简介70

4.8.3 MAC协议70

4.9 选择电池要慎重70

4.10 进一步阅读建议71

第5章 数据接收和分析软件的设计74

5.0 简介75

5.1 无线传感器网络的建立76

5.2 配置ZigBee无线模块的步骤77

5.2.1 ZigBee Explorer USB77

5.2.2 （无线基站）协调器的配置78

5.2.3 远程ZigBee节点的配置（传感设备#1无线模块）79

5.3 API模式数据传输简述80

5.4 测试协调器和远程XBee节点之间的通信83

5.4.1 例183

5.4.2 例284

5.5 用C#设计和开发图形用户界面接收传感器数据84

5.5.1 创建一个新的Visual StudioC#程序84

5.6 更改组件名称90

5.7 在Visual Studio C#应用程序中添加程序语句91

5.7.1 通过串口接收传感器数据的编码步骤92

5.8 完整的程序（Form1.cs）和注释93

5.9 参考文献99

第6章 传感器的信号处理技术100

6.0 引言101

6.1 建筑结构健康监测信号处理技术的简介101

6.1.1 正常状态102

6.1.2 特征提取104

6.1.3 降维106

6.1.4 协同损伤事件检测方法107

6.2 传感器数据提取信息之后的信号处理技术108

6.2.1 从传感器数据获取信息：日常活动识别模型108

6.2.2 从传感器数据中求出行为模式114

6.2.3 传感器数据分类115

6.2.4 检测趋势115

6.2.5 传感器数据特征表示116

6.2.6 注释方法116

6.3 参考文献117

第7章 几个项目简介119

7.0 概要120

7.1 基于无线传感器网络生理参数监测系统120

7.1.1 测量人体温度122

7.2 情绪识别的智能感知系统132

7.2.1 情绪识别系统的目标132

7.2.2 情绪识别智能感知系统的发展133

7.2.3 实验结果及分析136

7.2.4 总结与讨论141

7.3 基于无线传感器网络的智能电力监控系统141

7.3.1 系统概况141

7.4 进一步阅读建议147