傳感器調理電路設計理論及應用內容簡介

傳感器調理電路是現代測控系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)?！秱鞲衅髡{理電路設計理論及應用》全面闡述了各種類型的傳感器輸出弱信號的放大、處理、傳輸及抗干擾技術，在闡述中突出了設計電路的基本理論、基本方法，還特別突出了工程實際應用。書中還介紹了調理電路可靠性設計與仿真，突出了航空航天產品的高可靠性設計特色;同時，還介紹了調理電路多個實例，均是作者多年科研工作的成果，具有很強的實用和參考價值。

出版社: 北京航空航天大學出版社; 第1版 (2010年8月1日)

叢書名: 普通高校"十一五"規(guī)劃教材

正文語種: 簡體中文

ISBN: 9787512400283, 7512400284

條形碼: 9787512400283

產品尺寸及重量: 22.8 x 18.2 x 2.4 cm ; 699 g

ASIN: B003ZK73HA

第1章 概論

1.1 檢測技術

1.1.1 檢測技術的定義

1.1.2 檢測系統(tǒng)的基本結構

1.2 傳感器調理電路

1.3 傳感器調理電路設計的理論基礎

1.3.1 信號放大電路

1.3.2 信號處理電路

1.3.3 調制與解調電路

1.3.4 檢測儀表非線性特性的線性化

1.3.5 檢測微弱信號的方法

1.3.6 抗干擾技術

1.3.7 可靠性設計和預計

1.3.8 調理電路仿真

1.4 檢測技術的發(fā)展方向

習題與思考題

第2章 信號放大電路

2.1 小信號放大器的設計

2.1.1 小信號交流放大器的設計

2.1.2 線性集成運算放大器的設計

2.1.3 實用參考電路

2.2 數據放大器的設計

2.2.1 數據放大器的靜態(tài)特性指標

2.2.2 數據放大器的動態(tài)特性指標

2.2.3 集成運放對稱組裝式數據放大器

2.2.4 動態(tài)校零數據放大器

2.2.5 實用參考電路

2.3 低漂移直流放大器的設計

2.3.1 單管直流放大器溫度漂移的計算

2.3.2 差動放大器溫度漂移的計算

2.3.3 雙通道放大器電路

2.3.4 低漂移直流放大器制作工藝

2.3.5 實用參考電路

2.4 高輸入阻抗放大器的設計

2.4.1 自舉反饋型高輸入阻抗放大器

2.4.2 高輸入阻抗放大器的計算

2.4.3 高輸人阻抗放大器的信號保護

2.4.4 高輸入阻抗放大器的制作裝配工藝

2.4.5 實用參考電路

2.5 電荷放大器的設計

2.5.1 電荷放大器原理

2.5.2 電荷放大器特性

2.5.3 電荷放大器單元電路分析

2.5.4 電荷放大器的設計方法

2.6 光電轉換放大電路

2.6.1 真空光電管測量電路

2.6.2 光電倍增管測量電路

2.6.3 導體光電檢測器件光電轉換放大電路

2.7 低噪聲放大器設計

2.7.1 噪聲的基本知識

2.7.2 噪聲電路的計算

2.7.3 信噪比與噪聲系數

2.7.4 前置放大器的噪聲模型

2.7.5 一些常用電路的等效輸入噪聲

2.7.6 低噪聲電路設計原則

習題與思考題

第3章 信號處理電路

3.1 有源濾波器的設計

3.1.1 有源濾波器的分類和基本參數

3.1.2 組成有源濾波器的基本方法

3.1.3 有源濾波器的設計步驟

3.1.4 集成有源濾波器

3.2 常用特征值檢測電路

3.2.1 絕對值檢測電路

3.2.2 峰值檢測電路

3.2.3 真有效值檢測電路

3.3 采樣/保持電路

3.3.1 電路原理

3.3.2 模擬開關

3.3.3 采樣/保持實用電路

3.4 常用的信號轉換電路

3.4.1 電壓比較電路

3.4.2 電壓/頻率轉換電路

3.4.3 電壓/電流轉換電路

習題與思考題

第4章 調制與解調電路

4.1 振幅調制與解調電路

4.1.1 調幅原理與方法

4.1.2 調幅波的解調

4.2 頻率調制與解調電路

4.2.1 調頻原理與方法

4.2.2 調頻波的解調

4.3 相位調制與解調電路

4.3.1 調相原理與方法

4.3.2 調相波的解調

4.4 脈沖調制式測量電路

4.4.1 脈沖調制原理與方法

4.4.2 脈沖調制信號的解調

習題與思考題

第5章 儀表非線性特性的線性化

5.1 儀表組成環(huán)節(jié)的非線性

5.1.1 指數曲線型非線性特性

5.1.2 有理代數函數型非線性特性

5.2 經典非線性特性的補償方法

5.2.1 開環(huán)式非線性補償法

5.2.2 閉環(huán)式非線性補償法

5.2.3 最佳參數選擇法

5.2.4 差動補償法

5.2.5 數字控制分段校正法

5.3 線性化電路的設計

5.4 智能傳感器中非線性特性的補償方法

5.4.1 查表法

5.4.2 最小二乘曲線擬合法

5.4.3 函數鏈神經網絡法

習題與思考題

第6章 檢測微弱信號的一般方法

6.1 微弱信號檢測的基本概念

6.1.1 微弱信號檢測概述

6.1.2 微弱信號檢測的基本方法

6.1.3 微弱信號檢測的發(fā)展趨勢

6.2 常用的微弱信號檢測方法

6.2.1 窄帶濾波法

6.2.2 鎖定放大法

6.2.3 取樣積分法

6.2.4 相關分析法

6.3 弱離散信號的檢測

6.3.1 離散信號檢測的特點

6.3.2 光子計數器的基本原理

6.3.3 光子計數器應用舉例

6.4 微弱并行檢測技術

6.4.1 微弱并行檢測技術概述

6.4.2 光學多道分析儀的原理

6.4.3 光學多道分析儀應用舉例

習題與思考題

第7章 抗干擾技術

7.1 干擾的來源

7.1.1 外部干擾

7.1.2 內部干擾

7.2 干擾的傳輸途徑

7.2.1 電場耦合

7.2.2 磁場耦合(互感性耦合)

……

第8章 傳感器調理電路的可靠性設計

第9章 傳感器調理電路的仿真

第10章 傳感器調理電實例分析

參考文獻

第1篇總論

第1章無線傳感器網絡概述

1.1無線傳感器網絡介紹1

1.1.1無線傳感器網絡的概念1

1.1.2無線傳感器網絡的特征2

1.1.3無線傳感器網絡的應用4

1.2無線傳感器網絡的體系結構7

1.2.1無線傳感器網絡的系統(tǒng)架構7

1.2.2傳感器節(jié)點的結構7

1.2.3無線傳感器網絡的體系結構概述8

1.3無線傳感器網絡的研究進展10

1.3.1無線傳感器網絡的發(fā)展歷程10

1.3.2無線傳感器網絡的關鍵技術14

1.3.3無線傳感器網絡所面臨的挑戰(zhàn)14

參考文獻16

第2篇無線傳感器網絡的通信協(xié)議

第2章無線傳感器網絡的物理層

2.1無線傳感器網絡物理層概述19

2.1.1無線傳感器網絡物理層的研究內容19

2.1.2無線傳感器網絡物理層的研究現狀20

2.1.3無線傳感器網絡物理層的主要技術挑戰(zhàn)22

2.2無線傳感器網絡的調制與編碼方法22

2.2.1Mary調制機制22

2.2.2差分脈沖位置調制機制23

2.2.3自適應編碼位置調制機制24

2.3超寬帶技術在無線傳感器網絡中的應用25

2.3.1超寬帶技術概述25

2.3.2超寬帶技術的基本原理26

2.3.3超寬帶技術的研究現狀29

2.3.4基于超寬帶技術的無線傳感器網絡31

參考文獻35

第3章無線傳感器網絡的數據鏈路層

3.1無線傳感器網絡數據鏈路層概述37

3.1.1無線傳感器網絡數據鏈路層的研究內容37

3.1.2無線傳感器網絡數據鏈路層的研究現狀38

3.1.3無線傳感器網絡數據鏈路層的主要技術挑戰(zhàn)39

3.2無線傳感器網絡的MAC協(xié)議40

3.2.1基于競爭機制的MAC協(xié)議40

3.2.2基于時分復用的MAC協(xié)議47

3.2.3其他類型的MAC協(xié)議54

參考文獻58

第4章IEEE802.15.4標準

4.1IEEE802.15.4標準概述60

4.2IEEE802.15.4的物理層60

4.2.1物理層概述60

4.2.2物理層服務規(guī)范61

4.2.3物理層幀結構65

4.3IEEE802.15.4的MAC子層65

4.3.1MAC層概述65

4.3.2MAC層的服務規(guī)范66

4.3.3MAC幀結構69

4.3.4MAC層的功能描述70

4.4基于IEEE802.15.4標準的無線傳感器網絡70

4.4.1組網類型70

4.4.2數據傳輸機制71

參考文獻72

第5章無線傳感器網絡的網絡層

5.1無線傳感器網絡網絡層概述73

5.1.1網絡層的研究內容73

5.1.2網絡層的研究現狀74

5.1.3網絡層的主要技術挑戰(zhàn)75

5.2無線傳感器網絡的路由協(xié)議75

5.2.1以數據為中心的平面路由75

5.2.2網絡分層路由77

5.2.3基于查詢的路由79

5.2.4地理位置路由81

5.2.5能量感知路由84

5.2.6基于QoS的路由87

5.2.7路由協(xié)議的優(yōu)化88

5.3無線傳感器網絡中的數據包轉發(fā)策略90

5.3.1包轉發(fā)策略的研究背景90

5.3.2基于價格機制的包轉發(fā)博弈模型91

5.3.3自發(fā)合作的包轉發(fā)博弈模型93

參考文獻94

第6章無線傳感器網絡的傳輸層

6.1無線傳感器網絡傳輸層概述97

6.1.1無線傳感器網絡傳輸層的研究內容97

6.1.2無線傳感器網絡傳輸層的研究現狀98

6.1.3無線傳感器網絡傳輸層的主要技術挑戰(zhàn)99

6.2無線傳感器網絡的傳輸協(xié)議99

6.2.1PSFQ傳輸協(xié)議99

6.2.2ESRT傳輸協(xié)議101

6.3無線傳感器網絡與其他網絡的互聯103

6.3.1無線傳感器網絡與Internet互聯103

6.3.2無線傳感器網絡接入到網格105

參考文獻109

第7章ZigBee協(xié)議規(guī)范

7.1ZigBee概述111

7.1.1ZigBee與IEEE802.15.4111

7.1.2ZigBee協(xié)議框架112

7.1.3ZigBee的技術特點113

7.2網絡層規(guī)范113

7.2.1網絡層概述113

7.2.2服務規(guī)范114

7.2.3幀結構與命令幀115

7.2.4功能描述116

7.3應用層規(guī)范117

7.3.1應用層概述117

7.3.2ZigBee應用支持子層117

7.3.3ZigBee應用層框架結構118

7.3.4ZigBee設備協(xié)定(profile)119

7.3.5ZigBee目標設備(ZDO)119

7.4ZigBee系統(tǒng)的開發(fā)119

7.4.1開發(fā)條件和注意事項119

7.4.2軟件開發(fā)120

7.4.3硬件開發(fā)121

7.5基于ZigBee規(guī)范的無線傳感器網絡122

7.5.1無線傳感器的構建122

7.5.2無線傳感器網絡的構建123

7.5.3基于ZigBee的無線傳感器網絡與RFID技術的融合124

參考文獻124

第3篇無線傳感器網絡的核心支撐技術

第8章無線傳感器網絡的拓撲控制

8.1無線傳感器網絡的拓撲控制技術概述125

8.1.1無線傳感器網絡拓撲控制的研究內容125

8.1.2無線傳感器網絡拓撲控制的研究現狀126

8.1.3無線傳感器網絡拓撲控制的主要技術挑戰(zhàn)126

8.2無線傳感器網絡的拓撲控制算法127

8.2.1功率控制算法127

8.2.2層次拓撲結構控制算法129

8.3無線傳感器網絡的密度控制135

8.3.1連通支配集構造算法135

8.3.2基于概率覆蓋模型的無線傳感器網絡密度控制算法138

參考文獻140

第9章無線傳感器網絡的節(jié)點定位

9.1無線傳感器網絡的節(jié)點定位技術概述142

9.1.1無線傳感器網絡節(jié)點定位的研究內容142

9.1.2無線傳感器網絡節(jié)點定位的研究現狀143

9.1.3無線傳感器網絡節(jié)點定位的主要技術挑戰(zhàn)146

9.2無線傳感器網絡的定位機制147

9.2.1基于測距的定位算法147

9.2.2非基于測距的定位算法151

9.3一種基于測距的協(xié)作定位策略159

9.3.1剛性圖理論簡介159

9.3.2基于剛性圖的協(xié)作定位理論160

9.3.3LCB定位算法161

9.4節(jié)點位置估計更新策略162

9.4.1動態(tài)網絡問題162

9.4.2更新策略163

參考文獻164

第10章無線傳感器網絡的時間同步

10.1無線傳感器網絡的時間同步概述167

10.1.1無線傳感器網絡時間同步的研究內容167

10.1.2無線傳感器網絡時間同步的研究現狀168

10.1.3無線傳感器網絡時間同步的主要技術挑戰(zhàn)169

10.2無線傳感器網絡的時間同步機制170

參考文獻180

第11章無線傳感器網絡的網內信息處理

11.1無線傳感器網絡的網內信息處理概述182

11.1.1無線傳感器網絡網內信息處理的研究內容182

11.1.2無線傳感器網絡網內信息處理的研究現狀183

11.1.3無線傳感器網絡網內信息處理的主要技術挑戰(zhàn)184

11.2無線傳感器網絡的數據融合技術184

11.2.1與路由相結合的數據融合184

11.2.2基于反向組播樹的數據融合186

11.2.3基于性能的數據融合187

11.2.4基于移動代理的數據融合189

11.3無線傳感器網絡的數據壓縮技術191

11.3.1基于排序編碼的數據壓縮算法191

11.3.2分布式數據壓縮算法192

11.3.3基于數據相關性的壓縮算法194

11.3.4管道數據壓縮算法194

11.4無線傳感器網絡的協(xié)作信號信息處理技術195

11.4.1網元層的CSIP技術195

11.4.2網絡層的CSIP技術196

11.4.3應用層的CSIP技術196

11.4.4CSIP技術展望197

參考文獻198

第12章無線傳感器網絡的安全技術

12.1無線傳感器網絡的安全問題概述201

12.1.1無線傳感器網絡安全技術的研究內容201

12.1.2無線傳感器網絡安全技術的研究現狀202

12.1.3無線傳感器網絡安全技術的主要技術挑戰(zhàn)205

12.2無線傳感器網絡的安全問題分析205

12.2.1無線傳感器網絡物理層的安全策略206

12.2.2無線傳感器網絡鏈路層的安全策略207

12.2.3無線傳感器網絡網絡層的安全策略207

12.2.4無線傳感器網絡傳輸層和應用層的安全策略209

12.3無線傳感器網絡的密鑰管理和入侵檢測技術209

12.3.1無線傳感器網絡的密鑰管理209

12.3.2無線傳感器網絡的入侵檢測技術211

參考文獻214

第4篇無線傳感器網絡的自組織管理技術

第13章無線傳感器網絡的節(jié)點管理

13.1無線傳感器網絡的節(jié)點管理概述216

13.1.1無線傳感器網絡節(jié)點管理的研究內容216

13.1.2無線傳感器網絡節(jié)點管理的研究現狀217

13.1.3無線傳感器網絡節(jié)點管理的主要技術挑戰(zhàn)218

13.2無線傳感器網絡的節(jié)點休眠/喚醒機制218

13.2.1PEAS算法218

13.2.2基于網格的調度算法219

13.2.3基于局部圓周覆蓋的節(jié)點休眠機制220

13.2.4基于隨機休眠調度的節(jié)能機制221

13.3無線傳感器網絡的節(jié)點功率管理222

13.3.1動態(tài)功率管理和動態(tài)電壓調節(jié)222

13.3.2基于節(jié)點度的算法224

13.3.3基于鄰近圖的算法224

13.3.4基于二分法的功率控制224

13.3.5網絡負載自適應功率管理算法226

參考文獻227

第14章無線傳感器網絡的資源與任務管理

14.1無線傳感器網絡的資源與任務管理概述229

14.1.1無線傳感器網絡資源與任務管理的研究內容229

14.1.2無線傳感器網絡資源與任務管理的研究現狀230

14.1.3無線傳感器網絡資源與任務管理的主要技術挑戰(zhàn)230

14.2無線傳感器網絡的資源管理技術231

14.2.1自組織資源分配方式231

14.2.2計算資源分配232

14.2.3帶寬資源分配235

14.3無線傳感器網絡的任務管理技術237

14.3.1任務分配237

14.3.2任務調度239

14.3.3負載均衡243

參考文獻245

第15章無線傳感器網絡的數據管理

15.1無線傳感器網絡的數據管理概述248

15.1.1無線傳感器網絡數據管理的研究內容248

15.1.2無線傳感器網絡數據管理的研究現狀249

15.1.3無線傳感器網絡數據管理的主要技術挑戰(zhàn)249

15.2無線傳感器網絡的數據管理系統(tǒng)250

15.2.1TinyDB系統(tǒng)250

15.2.2Cougar系統(tǒng)251

15.2.3Dimensions系統(tǒng)252

15.3無線傳感器網絡數據管理的基本方法253

15.3.1數據模式253

15.3.2數據存儲254

15.3.3數據索引255

15.3.4數據查詢257

參考文獻260

第16章無線傳感器網絡的部署、初始化和維護管理

16.1無線傳感器網絡的部署、初始化和維護管理概述261

16.1.1無線傳感器網絡部署、初始化和維護管理的研究內容261

16.1.2無線傳感器網絡部署、初始化和維護管理的研究現狀262

16.1.3無線傳感器網絡部署、初始化和維護管理的主要技術挑戰(zhàn)263

16.2無線傳感器網絡的部署技術264

16.2.1采用確定放置的部署技術264

16.2.2采用隨機拋撒且節(jié)點不具移動能力的部署技術265

16.2.3采用隨機拋撒且節(jié)點具有移動能力的部署技術265

16.3無線傳感器網絡的初始化技術266

16.3.1UDG模型266

16.3.2基于MIS的初始化算法266

16.3.3基于MDS的初始化算法268

16.4無線傳感器網絡的維護管理技術270

16.4.1覆蓋與連接維護技術270

16.4.2性能監(jiān)測技術271

參考文獻272

第5篇無線傳感器網絡的開發(fā)與應用

第17章無線傳感器網絡的仿真技術

17.1無線傳感器網絡的仿真技術概述275

17.1.1網絡仿真概述275

17.1.2無線傳感器網絡仿真研究概述275

17.2常用網絡仿真軟件276

17.2.1OPNET簡介276

17.2.2NS279

17.2.3TOSSIM280

17.3OMNeT++仿真軟件281

17.3.1OMNeT++概述281

17.3.2NED語言282

17.3.3簡單模塊/復合模塊287

17.3.4消息290

17.3.5類庫291

17.4仿真示例296

參考文獻303

第18章無線傳感器網絡的硬件開發(fā)

18.1無線傳感器網絡的硬件開發(fā)概述304

18.1.1硬件系統(tǒng)的設計特點與要求304

18.1.2硬件系統(tǒng)的設計內容304

18.1.3硬件系統(tǒng)設計的主要挑戰(zhàn)305

18.2傳感器節(jié)點的開發(fā)305

18.2.1數據處理模塊設計305

18.2.2換能器模塊設計307

18.2.3無線通信模塊設計307

18.2.4電源模塊設計309

18.2.5外圍模塊設計309

18.3傳感器節(jié)點原型的開發(fā)實例Mica310

18.3.1Mica系列節(jié)點簡介310

18.3.2Mica系列處理器/射頻板設計分析313

18.3.3Mica系列傳感板設計分析315

18.3.4編程調試接口板介紹317

參考文獻318

第19章無線傳感器網絡的操作系統(tǒng)

19.1無線傳感器網絡操作系統(tǒng)概述320

19.1.1無線傳感器網絡操作系統(tǒng)的設計要求320

19.1.2幾種典型的無線傳感器網絡操作系統(tǒng)介紹321

19.1.3無線傳感器網絡操作系統(tǒng)設計的主要技術挑戰(zhàn)321

19.2TinyOS操作系統(tǒng)322

19.2.1TinyOS的設計思路322

19.2.2TinyOS的組件模型322

19.2.3TinyOS的通信模型324

19.3基于TinyOS的應用程序運行過程解析324

19.3.1Blink程序的配件分析325

19.3.2BlinkM模塊分析327

19.3.3ncc編譯nesC程序的過程329

19.3.4Blink程序的運行跟蹤解析329

19.3.5TinyOS的任務調度機制的實現338

19.3.6TinyOS的事件驅動機制的實現342

19.4TinyOS的使用346

19.4.1TinyOS的安裝346

19.4.2創(chuàng)建應用程序348

19.4.3使用TOSSIM仿真調試應用程序348

19.4.4使用TinyViz進行可視化調試349

19.4.5將應用程序導入節(jié)點運行350

參考文獻351

第20章無線傳感器網絡的軟件開發(fā)

20.1無線傳感器網絡軟件開發(fā)概述353

20.1.1無線傳感器網絡軟件開發(fā)的特點與設計要求353

20.1.2無線傳感器網絡軟件開發(fā)的內容354

20.1.3無線傳感器網絡軟件開發(fā)的主要技術挑戰(zhàn)355

20.2nesC編程語言355

20.2.1nesC語言介紹355

20.2.2nesC的語法規(guī)范356

20.2.3nesC應用程序開發(fā)364

20.3無線傳感器網絡的應用軟件開發(fā)367

20.3.1無線傳感器網絡的編程模式367

20.3.2無線傳感器網絡的中間件設計370

20.3.3無線傳感器網絡的服務發(fā)現372

參考文獻373

第21章無線傳感器網絡應用于環(huán)境監(jiān)測

21.1環(huán)境監(jiān)測應用概述375

21.1.1環(huán)境監(jiān)測應用的場景描述375

21.1.2環(huán)境監(jiān)測應用中無線傳感器網絡的體系架構375

21.2關鍵技術377

21.2.1節(jié)點部署377

21.2.2能量管理377

21.2.3通信機制378

21.2.4任務的分配與控制379

21.2.5數據采樣與收集379

21.3無線傳感器網絡用于環(huán)境監(jiān)測的實例380

21.3.1公路交通監(jiān)測380

21.3.2建筑物健康狀況監(jiān)測384

21.3.3"狼群計劃"385

參考文獻387

第22章無線傳感器網絡應用于目標追蹤

22.1目標追蹤應用概述388

22.1.1目標追蹤應用的場景描述388

22.1.2目標追蹤應用的特點與技術挑戰(zhàn)388

22.1.3目標追蹤應用中的無線傳感器網絡系統(tǒng)架構389

22.2無線傳感器網絡用于目標追蹤的關鍵技術390

22.2.1追蹤步驟390

22.2.2追蹤算法392

22.2.3面向目標追蹤的網絡布局優(yōu)化400

22.3基于無線傳感器網絡的車輛追蹤系統(tǒng)實例402

22.3.1系統(tǒng)架構402

22.3.2關鍵問題403

22.3.3關鍵技術404

參考文獻407

附錄英漢縮略語對照表410