现代测控技术与系统PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 测控技术在自动化中的应用 1

1.1.1 现代测控技术的发展 1

1.1.2 现代测控技术的应用 3

1.1.3 现代测控系统的特点 5

1.2 现代测控系统的结构与设计 6

1.2.1 现代测控系统的结构模型 6

1.2.2 现代测控系统的设计方法 9

1.3 现代测控技术的分类 12

1.4 现代测控技术与系统发展方向 15

参考文献 16

第2章 测控系统的理论基础 17

2.1 测控系统的误差处理 17

2.1.1 误差的来源与分类 17

2.1.2 随机误差处理方法 19

2.1.3 疏忽误差处理方法 25

2.2 非线性特性补偿方法 28

2.2.1 模拟非线性补偿法 28

2.2.2 数字非线性补偿法 34

2.3 信号插值算法 37

2.3.1 拉格朗日插值 38

2.3.2 牛顿插值 41

2.3.3 样条插值 43

2.4 信号滤波 47

2.4.1 匹配滤波器 47

2.4.2 数字滤波器 50

2.4.3 卡尔曼滤波器 58

2.4.4 快速傅里叶变换 62

2.5 智能测控算法 65

2.5.1 数字PID算法 65

2.5.2 神经网络算法 66

2.5.3 遗传算法 71

习题与思考题 75

参考文献 76

第3章 测控系统的感知技术 77

3.1 传感器概述 77

3.1.1 传感器的定义与分类 77

3.1.2 传感器的基本特性 78

3.2 热敏传感器 85

3.2.1 热电阻 86

3.2.2 热敏电阻 87

3.2.3 热电偶 88

3.3 光敏传感器 91

3.3.1 光电效应传感器 91

3.3.2 色敏传感器 96

3.3.3 光纤传感器 98

3.3.4 光栅传感器 102

3.3.5 CCD图像传感器 107

3.3.6 红外传感器 116

3.4 声敏传感器 121

3.4.1 超声波传感器 122

3.4.2 SAW传感器 126

3.5 气敏传感器 129

3.5.1 气敏传感器的分类与特性 129

3.5.2 可燃性气体传感器 131

3.5.3 氧气传感器 135

3.5.4 电子鼻 136

3.6 生物敏传感器 139

3.6.1 场效应晶体管（FET）生物敏传感器 140

3.6.2 DNA生物敏传感器 143

3.7 智能传感器 145

3.7.1 智能传感器的结构和功能 145

3.7.2 硬件结构 146

3.7.3 软件设计 147

3.7.4 智能传感器的应用 150

习题与思考题 153

参考文献 153

第4章 基于网络的测控技术 154

4.1 集散网络测控技术（DCS） 154

4.1.1 开放系统互联（ISO/OSI）标准模型 154

4.1.2 MAP/TOP通信协议 157

4.1.3 通信接口 159

4.1.4 测控组态软件 162

4.2 现场总线网络测控技术（FCS） 164

4.2.1 现场总线技术简介 165

4.2.2 CAN总线 167

4.2.3 FF总线 170

4.2.4 测控系统组态 176

4.3 以太网络测控技术 179

4.3.1 TCP/IP协议 180

4.3.2 Internet-Intranet-Infranet 183

4.3.3 测控系统组态 187

4.3.4 发展方向（IPv6） 189

4.4 典型应用 193

4.4.1 系统结构和原理 193

4.4.2 基于Internet的远程测控 195

4.4.3 系统测控实例 199

习题与思考题 201

参考文献 201

第5章 基于机器视觉的测控技术 203

5.1 机器视觉测控系统 203

5.1.1 机器视觉测控概述 203

5.1.2 机器视觉测控系统原理 205

5.1.3 视觉检测系统应用 214

5.2 数字图像处理 217

5.2.1 平滑和滤波 217

5.2.2 边缘检测 219

5.2.3 图像分割 224

5.2.4 特征提取 229

5.3 图像融合技术 237

5.3.1 图像融合概述 237

5.3.2 Laplacian金字塔方法 240

5.3.3 RoLP金字塔方法 241

5.3.4 二维小波变换方法 242

5.4 典型应用 247

5.4.1 电子枪扭／弯曲特性智能检测系统 247

5.4.2 背投电视会聚特性视觉测控系统 252

5.4.3 ZM-VS1300视觉智能测控系统平台 256

5.5 HALCON简介 258

5.5.1 视觉开发环境 258

5.5.2 HALCON的架构与数据结构 259

5.5.3 HDevelop 261

5.5.4 利用HALCON进行应用开发 262

5.5.5 在程序语言中使用HALCON 263

习题与思考题 265

参考文献 266

第6章 基于无线通信的测控技术 267

6.1 无线通信技术基本原理 267

6.2 模拟信号的调制 269

6.2.1 幅度调制 269

6.2.2 频率调制 275

6.3 数字信号的调制 276

6.3.1 二进制数字调制 277

6.3.2 多进制数字调制 279

6.4 信号的解调 284

6.4.1 振幅解调 285

6.4.2 频率解调 286

6.5 无线电波的发射与接收 288

6.5.1 无线发射技术 288

6.5.2 无线接收技术 290

6.5.3 多路复用与多址 292

6.6 无线通信系统 295

6.6.1 GSM无线通信系统 297

6.6.2 CDMA无线通信系统 300

6.6.3 GPRS无线通信系统 303

6.6.4 其他无线通信系统 305

6.6.5 无线传感器网络 308

6.7 典型应用 310

6.7.1 建筑塔吊防碰撞系统 310

6.7.2 抽油机节能测控系统 315

习题与思考题 321

参考文献 321

第7章 基于雷达的测控技术 322

7.1 雷达基本概念 322

7.1.1 基本雷达方程 323

7.1.2 雷达工作波段 325

7.1.3 雷达应用类型 326

7.2 雷达基本组成 328

7.2.1 雷达发射机 330

7.2.2 雷达接收机 334

7.2.3 目标显示与数据记录 337

7.3 雷达测量原理 342

7.3.1 目标距离测量 342

7.3.2 目标角度测量 349

7.3.3 运动目标检测与测速 354

7.4 典型雷达系统 362

7.4.1 脉冲多普勒雷达 362

7.4.2 合成孔径雷达 365

习题与思考题 371

参考文献 371

第8章 基于GPS的测控技术 372

8.1 GPS基本概念 372

8.1.1 GPS的组成 372

8.1.2 GPS的特点和用途 375

8.1.3 限制性政策与反限制措施 377

8.1.4 其他卫星导航定位系统 378

8.2 GPS时空参考系 381

8.2.1 坐标系统 381

8.2.2 时间系统 383

8.3 GPS定位原理 385

8.3.1 GPS卫星的广播信号 385

8.3.2 伪距测量原理 386

8.3.3 载波相位测量原理 388

8.3.4 绝对定位和相对定位 392

8.3.5 差分GPS定位原理 399

8.4 GPS测量的误差分析 404

8.4.1 GPS卫星误差 404

8.4.2 信号传播误差 406

8.4.3 接收机误差 408

8.5 典型应用 409

8.5.1 靶场导弹自动摄像测量系统 409

8.5.2 烟草监控调度系统 418

习题与思考题 425

参考文献 426

第9章 基于虚拟仪器的测控技术 427

9.1 虚拟仪器概述 427

9.1.1 虚拟仪器基本概念 427

9.1.2 虚拟仪器的构成 428

9.2 典型虚拟仪器系统 431

9.2.1 DAQ体系虚拟仪器系统 431

9.2.2 VXI总线仪器系统 437

9.2.3 USB总线仪器系统 440

9.3 基于LabVIEW的虚拟仪器设计 445

9.3.1 LabVIEW简介 446

9.3.2 基于LabVIEW的虚拟仪器开发步骤 452

9.3.3 正弦波发生器和FFT变换 454

9.4 典型应用 457

9.4.1 轴角类虚拟仪器测试系统 457

9.4.2 虚拟仪器网络测控系统平台 462

习题与思考题 467

参考文献 467