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第1篇 检测技术基础知识2

第1章 综述2

1.1自动检测技术及其发展2

1.1.1检测技术与自动化科学技术的关系2

1.1.2自动检测技术的研究内容4

1.1.3自动检测技术的新进展4

1.2智能仪表的组成及发展趋势5

1.2.1工业自动化仪表概述5

1.2.2智能仪表的内涵及发展7

复习思考题8

第2章 测量方法9

2.1测量的基本方程式9

2.1.1测量的概念9

2.1.2测量的基本方程式9

2.2测量的基本方法10

2.2.1直接测量、间接测量与联立测量10

2.2.2比较式测量11

复习思考题12

第3章 检测装置的基本性能13

3.1精度13

3.2稳定性能14

复习思考题16

第4章 误差理论基础17

4.1测量误差综述17

4.1.1误差的基本概念与表示方法17

4.1.2仪表的精度等级19

4.1.3测量误差的分类20

4.2系统误差的分析21

4.2.1系统误差的性质及分类21

4.2.2系统误差的判别22

4.2.3系统误差的消除与削弱24

4.3随机误差的分析25

4.3.1随机误差的统计特性26

4.3.2测量真值的估计28

4.3.3测量值的均方根误差估计30

4.3.4算术平均值代替真值的均方根误差30

4.3.5测量结果的置信度31

4.4粗大误差的处理33

4.5误差的合成34

4.5.1随机误差的合成34

4.5.2系统误差的合成35

4.5.3综合误差36

复习思考题36

第2篇 传感器技术39

第5章 传感器概述39

5.1传感器的定义与组成39

5.1.1传感器的定义39

5.1.2传感器的组成39

5.2传感器的分类40

5.3传感器的数学模型及特性42

5.4传感器的发展趋势43

复习思考题44

第6章 电参数型传感器45

6.1电阻式传感器45

6.1.1金属电阻应变片的应变效应45

6.1.2电阻应变片的测量电路47

6.1.3电阻应变片的温度误差与补偿48

6.1.4电阻应变片式传感器的应用50

6.1.5半导体应变式传感器50

6.2电容式传感器52

6.2.1电容式传感器的结构与工作原理52

6.2.2电容式传感器的等效电路54

6.2.3电容式传感器的应用55

6.3电感式传感器56

6.3.1自感式传感器56

6.3.2互感型变压器式电感传感器59

6.3.3电感式传感器的应用60

复习思考题62

第7章 电能量型传感器63

7.1压电式传感器63

7.1.1压电式传感器的工作原理63

7.1.2压电式传感器的等效电路和连接方式64

7.1.3压电式传感器的应用66

7.2磁电式传感器67

7.2.1磁电式传感器的工作原理与结构形式67

7.2.2磁电式传感器的应用70

7.3热电式传感器71

7.3.1热电阻传感器72

7.3.2热电偶传感器73

7.4光电式传感器80

7.4.1光敏电阻81

7.4.2光电池83

7.4.3光敏晶体管84

7.4.4光电式传感器的应用85

复习思考题87

第8章 数字式传感器89

8.1编码式数字传感器89

8.1.1编码式数字传感器概述89

8.1.2旋转式光电编码器90

8.2光栅式数字传感器92

8.2.1光栅式数字传感器的工作原理92

8.2.2光栅传感器的组成与工作原理94

8.2.3光栅传感器的辨向原理与细分技术95

8.3感应同步器97

8.3.1感应同步器的结构97

8.3.2感应同步器的工作原理99

8.3.3信号处理方式100

8.3.4感应同步器的应用101

复习思考题103

第9章 其他传感器104

9.1霍尔传感器104

9.1.1霍尔效应104

9.1.2霍尔元件与基本测量电路106

9.1.3不等位电势和温度误差的补偿106

9.1.4霍尔元件的应用108

9.2超声波传感器109

9.2.1超声波及其物理性质109

9.2.2超声波传感器原理110

9.2.3超声波传感器的应用111

9.3光纤传感器114

9.3.1光纤的结构和导光原理114

9.3.2光纤传感器的基本原理及类型117

9.3.3光纤传感器的应用119

9.4CCD图像传感器121

9.4.1CCD的结构与工作原理121

9.4.2电荷耦合（CCD）图像传感器122

9.4.3CCD图像传感器的应用123

9.5智能传感器125

9.5.1智能传感器概述125

9.5.2智能传感器中对基本传感器的要求128

9.5.3智能传感器的发展方向128

9.5.4智能传感器实例129

复习思考题130

第10章 传感器新技术131

10.1多传感器信息融合技术131

10.1.1基本原理、融合过程及关键技术132

10.1.2信息融合系统的结构及功能模型134

10.1.3二传感器信息融合方法及应用136

10.1.4多传感器信息融合方法及应用144

10.2传感器网络技术155

10.2.1无线传感器网络的概念与性能评价155

10.2.2传感器网络的体系结构156

10.2.3传感器网络的应用159

复习思考题161

第3篇 智能仪表163

第11章 智能仪表的组成与特点163

11.1智能仪表的结构163

11.2智能仪表的结构特点165

复习思考题166

第12 输入通道及接口技术167

12.1概述167

12.2模拟信号调理电路168

12.2.1信号的放大168

12.2.2信号的变换175

12.2.3信号的滤波178

12.3A／D转换器与接口技术179

12.3.1A／D转换的基本原理179

12.3.2几种常见的A／D转换器183

12.3.3A／D转换器的性能指标及选择原则192

12.3.4A／D转换器与微处理器的接口电路及接口技术194

复习思考题199

第13章 输出通道与通信技术200

13.1智能仪表输出通道信号种类200

13.2D／A转换器与接口技术201

13.2.1D／A转换的基本原理202

13.2.2几种常见的D／A转换器202

13.2.3D／A转换器的性能指标205

13.2.4D／A转换器的输出极性及调整方法206

13.2.5D／A转换器与微处理器的接口电路及接口技术209

13.3智能仪表中的通信技术212

13.3.1通用仪表接口总线综述212

13.3.2通信规程与同步技术214

13.3.3IEEE-488（或IEC-625）标准总线通信215

13.3.4RS-232C（或RS-422）标准总线通信222

13.3.5现场总线技术229

复习思考题236

第14章 显示与接口技术237

14.1键盘237

14.1.1按键抖动的消除237

14.1.2键盘的工作原理238

14.1.3键盘信号的获取243

14.1.4键盘接口的设计243

14.2显示器245

14.2.1LED显示器245

14.2.2七段LED数码显示器接口设计实例248

14.2.3点阵LED字符显示器接口252

14.3LCD显示器254

14.3.1LCD的静态驱动方式255

14.3.2LCD的叠加驱动方式256

14.3.3硬件译码的LCD驱动接口256

14.4打印记录技术258

14.4.1点阵打印记录259

14.4.2绘图打印记录264

复习思考题268

第15章 智能技术269

15.1标度变换269

15.1.1标度变换的原理269

15.1.2非线性参数的标度变换270

15.2自动测量补偿271

15.2.1零位补偿（自校零技术）272

15.2.2零漂的补偿272

15.2.3标度漂移补偿272

15.3非线性校正273

15.3.1校正函数法274

15.3.2代数插值法275

15.3.3曲线拟合法278

15.4数字滤波技术280

复习思考题282

第4篇 自动化仪表控制及抗干扰技术284

第16章 工业自动化仪表控制技术284

16.1自动化仪表控制系统中的执行器284

16.1.1气动执行器284

16.1.2电动执行器285

16.2生产过程被控对象的数学模型287

16.3仪表PID调节器291

16.3.1PID控制规律（比例、积分、微分）的基本形式291

16.3.2PID算法的实现292

16.4模糊（Fuzzy）调整器297

16.4.1概述297

16.4.2Fuzzy控制的基本原理297

16.5双位式调节系统303

16.5.1非线性环节对系统性能的影响303

16.5.2双位调节仪控制系统304

16.6串级控制系统307

16.6.1串级控制系统的组成307

16.6.2串级调节系统的控制过程及效果分析308

16.6.3串级调节系统参数整定方法309

16.7前馈控制系统310

16.7.1前馈控制的工作原理310

16.7.2前馈控制规律及其局限性311

16.8前馈—反馈控制系统312

复习思考题314

第17章 干扰及其抑制技术315

17.1干扰的来源315

17.1.1抗干扰的重要性315

17.1.2常见干扰的类型317

17.1.3噪声与信噪比318

17.1.4噪声电压的叠加318

17.2噪声的传输途径318

17.2.1噪声形成干扰的三要素318

17.2.2电场耦合319

17.2.3磁场耦合（互感性耦合）320

17.2.4漏电流耦合干扰321

17.2.5共阻抗耦合322

17.3差模干扰和共模干扰323

17.3.1差模干扰323

17.3.2共模干扰324

17.3.3共模抑制比CMRR325

17.4干扰抑制技术326

17.4.1屏蔽技术326

17.4.2接地技术328

17.4.3浮空技术333

17.4.4隔离技术335

17.4.5滤波技术336

17.4.6交流供电系统抗干扰技术338

复习思考题340

主要参考文献341