前言
本书是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材,国家级一流课程配套教材,强化课程思政、工程教育和深度学习模式提质赋能特色教材。本书前3版被国内数百所不同层次和类别的高校选用,教学资源得到广泛共享;其内容体系持续优化更新源于立德树人的价值追求、精益求精的质量追求和与时俱进的时效追求,并得益于一批教学建设和教改研究成果的应用推广及教材等课程教学资源使用者的意见反馈。
“中国制造2025”“互联网+”等发展战略正前所未有地推进信息化与工业化深度融合,重构新时代人们的工作模式、生活范式和思维方式。先进的信息技术成为引领和衡量社会迈向高度现代化的支撑性技术之一,传感器与检测技术位于信息链之首,是泛在感知、智能制造等的基石,助推信息技术成为不同对象相互交叉、联结、融合和涌现的内生动力,新技术、新产业、新业态、新模式层出不穷,工业互联网强势崛起,以融合创新、智能赋能为核心特征的数字经济与新经济呼唤“新工科”建设,传感器与检测技术被赋予新的、更加伟大的历史使命,便捷、可靠、智能、安全地获取、处理与应用信息,推动建立人机网互联融合的数字化智慧型社会成为新的发展趋势,以进一步解放生产力、提高工作效率、提升工作质量、促进人的创造性劳动,满足人民日益增长的美好生活需要。我国政府高度重视仪器仪表产业的发展,紧紧抓住第三次信息技术浪潮和第四次工业革命的历史机遇,力推智能感知、物联网、大数据、人工智能、机器人、网络安全等战略性新兴产业;传感器与检测技术有关内容被列入国家中长期科技发展规划“重点领域及其优先主题”,我国仪器仪表产业的一系列战略目标正在实现,仪器科学与技术的研究与产业取得了重大进展,在仪器仪表产品无线化、微型化、集成化、网络化、智能化、安全化、虚拟化等方向紧跟国际发展步伐,并加大具有自主知识产权的先进仪器仪表研制力度。新经济的发展、产业的升级、技术的演进、应用的研发、仪器的使用与维护等需要大批高素质创新型人才为支撑;与此同时,它们也对人才培养的内容和目标提出了与时俱进的新要求,“注重依托优质学习资源,优化知识路径,深度学习模式提质赋能、培根铸魂、启智增慧,培养学生学习发展、创新思维、适应智能感知与仪器工程要求的关键能力”是本书的基本遵循。
本书探索适应新工科人才培养需求的传感器与检测技术教材改革与建设,顺应与信息技术深度融合的智能检测技术与仪器发展趋势,针对新时期传感器与检测技术系统性领域知识构建、素质提升和能力发展的现实需求,精准介绍传感器与检测技术的基础概念、基本原理、典型应用与技术发展。传感器原理、检测技术与检测系统三大模块涵盖:概述、传感器的基本特性、电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器、辐射与波式传感器、化学传感器、生物传感器、新型传感器;参数检测、微弱信号检测、软测量、多传感器数据融合、误差理论与数据处理基础;虚拟仪器、自动检测系统。本书知识体系优化,内容新颖,重点突出,工程性强,资源丰富,形式上追求贯穿学习过程的目标导向、问题牵引与“学思融合”深度学习模式,内容上注重经典知识与前沿技术结合,目标上强调新工科背景下质疑批判、创新性思维和工程实践。
本书体现以学习者为中心、“学贵有疑”、赋能卓越创新、适应最新发展的格局和写作定位,以编写国内一流的传感器与检测技术特色教材为目标,探索实践融合价值观、方法论、知识点和深度学习、深刻领会、深入转化的学生赋能模式。在第3版基础上新增了价值观、方法论等,优化了工程内涵、领域前沿、交流与思考和创新性思维训练等,突出工程教育和产出导向的理念;每一章都首先给出导学内容,列出本章的知识单元与知识点、能力点、重难点、学习要求和问题导引,彰显教学目标与教材内容的高度统一性,明确学习者的努力方向,强化对自主学习和提升学习志趣、学术能力与科学精神的引领。本书有丰富的优质学习资源支持,配有PPT演示文稿、Flash动画课件、微视频、习题库、试题库、课后习题参考答案(完全版)和在线课网站(https://www.xueyinonline.com/detail/207163473)等,提供课内学习与课外拓展、课程学习与自评自测相结合的集成学习平台。
本书可作为高等院校测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化、智能感知工程、机器人工程、物联网工程、智能电网信息工程、工业智能等专业本科生教材,也可供从事传感器与检测技术相关领域应用和设计开发的研究人员、工程技术人员参考。
本书由来自高校和企业的人员胡向东、耿道渠、胡蓉、白银、韩恺敏、崔鹏等编著,融合产学研合作成果;曾周末教授主审;李之涵、盛顺利、吕高飞、石千磊、张婷、王斌强、梁川、田正国、杨希、张琴、唐玲玲、万润楠等研究生参与了部分书稿的资料整理等工作;胡向东负责全书的统稿。特别感谢天津大学曾周末教授、靳世久教授,清华大学王俊杰教授,合肥工业大学张辉教授,北京理工大学陈祥光教授,北京航空航天大学钱政教授,上海交通大学颜国正教授,电子科技大学童玲教授,重庆大学