测量与控制核心系统手册PDF电子书下载

一 测量的基本概念 1

二 控制的基本概念 1

目录 1

第一章 测量与控制技术基础 1

第一节 测量与控制基本概念、测量基础、术语和定义 1

（二）测量单位 5

（一）变量 5

三 测量基础 5

（三）标准 12

（一）信号 16

四测量术语和定义 16

（三）测量结果 17

（二）量程 17

（四）静态精度 18

（五）动态测量 21

（六）工作环境 22

一 定义 23

第二节 测量与控制核心系统的定义和组成 23

（一）组成框图 24

二 组成 24

（二）各组成部分的基本工作原理 25

（一）环境条件 26

一 测试条件 26

第三节 测控核心系统的性能指标含义及标定方法 26

（四）信号的输入输出条件 27

（三）对测试用仪器仪表的要求 27

（二）电源 27

（二）模入总通道数 28

（一）主要性能指标项目及其举例值 28

（五）测试前的预热和调整 28

（六）标定或测试的通道数 28

二 模拟量测量子系统的性能指标含义及标定方法 28

（四）系统精度 30

（三）模入信号量程及输入保护值 30

（五）采集速度 33

（六）通道间串扰抑制比 36

（七）系统共模抑制比和最高共模电压 37

（八）滤波器截止频率和衰减斜率 39

（十一）转换速率 40

（十）系统零点时漂 40

（九）系统串模抑制比 40

（十一）系统零点温漂 41

（十四）系统增益线性度 42

（十二）系统增益时漂 42

（十三）系统增益温漂 42

（十五）系统过载恢复能力 43

（十六）系统输入电阻 44

（一）主要性能指标项目及其举例值 45

三 模拟量输出子系统性能指标含义及标定方法 45

（四）线性误差 46

（二）模出总通道数 46

（三）输出电压或电流范围 46

（五）微分线性误差 47

（九）增益温漂 48

（六）零点时漂 48

（七）零点温漂 48

（八）增益时漂 48

（十二）输出电压、电流稳定度 49

（十）建起时间 49

（十四）输出电阻 50

（十三）共模抑制比 50

（一）数字量输入 51

四 数字、脉冲量输入输出子系统性能指标含义及标定方法 51

五 系统的可靠性指标 53

（三）脉冲量输入 53

（二）数字量输出 53

（二）长时间运行稳定性 54

（一）平均故障间隔时间 54

附参考文献 55

（一）功能、指标的验证性试验 55

六 现场考核 55

（二）现场实用性试验 56

一 开创期 57

第一节 计算机测控系统发展概况 57

第二章 计算机在测控系统中的应用 57

四 微型计算机时期 58

三 小型计算机时期 58

二 直接数字控制时期 58

二 实时响应能力强 59

一 对可靠性要求较高 59

五 未来的展望 59

第二节 测控用计算机的特点和要求 59

六 有丰富的软件系统 60

五 对环境的适应性 60

三 要求有比较完善的中断系统 60

四 要求有较完善的外围设备 60

二 运算器 61

一 控制器 61

第三节 工业测控计算机的基本组成 61

一 可编程序控制器 62

第四节 工业测控计算机的分类 62

三 存储器 62

四 输入输出控制器 62

二 直接数字控制 63

四 分布式计算机测控系统 64

三 集中型计算机测控系统 64

一 基本结构与操作流程 65

第五节 计算机硬件 65

五 单片微控制器 65

二 中央处理器（CPU） 66

三 应用软件 67

四 中断 67

三 总线 67

五 举例 68

（一）实时操作系统 69

第六节 计算机软件 69

一 软件系统组成 69

二 系统软件 69

（二）实时与分时 70

（三）实时操作系统结构 71

（四）实时操作系统的基本功能 72

（五）实时操作系统的存储器管理和中断管理 73

一 容错概念 77

第七节 测控系统中的容错技术 77

二 双机容错系统 78

（一）可靠性 79

一 从测控系统特点考虑 79

第八节 测控系统计算机的选择 79

（二）精度 80

（一）速度 80

（二）实时性 80

（三）满足测控过程的其它要求 80

（四）软件配置 80

二 从测控系统指标考虑 80

附参考文献 81

（三）操作系统及软件功能 81

（三）抗干扰能力 81

三 从计算机综合性能考虑 81

（一）CPU功能 81

（二）总线性能 81

第三章 测量与控制系统基本技术 82

第一节 模拟量输入子系统 89

（一）传感器件 91

一 模拟量测量传感器 91

（三）测量与控制系统中常用的传感器 92

（二）敏域元件 92

（一）采样过程与采样定理 97

二 采样 97

（三）合理安排采样顺序 98

（二）子系统总采样率的确定 98

（四）采样器件——多路模拟开关 101

（五）采样误差 117

（一）信号调节 123

三 信号调节与放大滤波 123

（二）滤波（信号滤波） 126

（三）放大（信号放大） 129

（二）采样／保持器的特性及其误差 157

（一）采样／保持电路的作用与工作原理 157

四 采样／保持电路 157

（四）采样／保持器应用 160

（三）采样／保持器的传递函数 160

五 模／数转换技术 168

（五）采样／保持器的型号及主要技术指标 168

（一）模数转换器工作原理 169

（二）模／数转换器的特性及技术指标定义与说明 180

（三）模／数转换器的应用举例 188

（四）模数转换器的型号及主要技术指标一览表 211

（一）设计举例 241

六 模拟量输入子系统设计举例 241

（二）设计模拟量输入子系统需要考虑的几个问题 247

一 模拟量输出子系统和数／模转换器 248

第二节 模拟量输出子系统 248

二 数／模转换器功能与技术指标 256

三 应用举例 262

四 各种型号数／模转换器主要技术指标一览表 273

一 开关量输入子系统 276

第三节 数字量输入／输出子统统 276

（一）开关量输入子系统的基本配置 277

（二）开关量／数字量输入技术 278

二 中断开关量输入 283

（二）开关动作分辨率 284

（一）消颤电路的特殊要求 284

（三）中断源寄存器 285

（一）频率的测量 286

三 频率和脉冲计数量输入 286

（四）中断开关量输入过程 286

（二）脉冲宽度和周期测量 290

（三）脉冲计数输入 292

四开关量输出子系统 293

（一）开关量输出技术 294

（二）电路保护方法 298

（三）控制安全技术 300

（四）开关量控制设计举例 302

附参考文献 303

（一）串行接口 305

一 基本输入／输出接口方式 305

第四章 接口、总线与总线转换器 305

第一节 接口 305

（二）并行接口 309

（一）查询 311

三 输入／输出控制方法 311

二 外设接口的寻址方式 311

（一）内存映象I/O 311

（二）独立I/O 311

（二）中断 312

第二节 计算机系统总线 313

（三）直接存储器存取 313

（一）基本组成与操作原理 314

一 MULTIBUSI总线 314

（二）MULTIBUS电气特性 321

（三）机械特性 323

二 STD总线 330

（一）逻辑特性 331

（二）时序特性 335

（三）电气特性 337

（四）机械特性 340

（一）系统总线操作 342

三 IBM-PC总线 342

（二）系统总线信号描述 348

（三）系统总线时序 353

（四）系统总线的电气特性及机械特性 357

四 Q总线 360

（一）数据传输总线周期 362

（二）直接存储器存取 368

（三）中断 370

（四）控制功能 373

（五）Q总线电气特性 374

（六）模板插头引脚标号及信号说明 375

（二）功能模板 380

（一）系统概述 380

五 VME总线 380

（三）子总线 382

（五）电气特性 386

（四）总线选择 386

（六）电路板尺寸 388

（八）P1和P2底板 389

（七）前面板 389

（一）MBⅡ总线结构的特点 391

六 MULTIBUS-Ⅱ总线 391

（二）PSB并行系统总线 396

七 小结 400

一 RTP产品概述 401

第三节 测控系统总线和总线转换器 401

（一）逻辑特性 402

二 RTPI/O总线介绍 402

（二）定时规格 405

（二）兼容开放式结构获得了系列化设备强有力的支持 407

（一）灵活而独具特色的IOBC使总线系统可与多种计算机相连接 407

（三）电气规范 407

（四）机械规范 407

三 RTPI/O总线的基本特点 407

（四）结构简洁，配置灵活，连接方便易行 408

（三）RTPI/O总线系统具有高可靠性 408

（二）非智能的IOBC 409

（一）利用某种计算机接口板组成简单的IOBC 409

四 测控系统中的总线转换器 409

（四）多重IOBC 410

（三）智能的IOBC 410

附参考文献 411

（一）程序设计语言的组成 412

一 程序设计语言及其分类 412

第五章 测控软件 412

第一节 程序设计语言及编程技术 412

（二）程序设计语言的分类 413

（一）语言的选择 414

二 测控语言 414

（三）带有实时扩展的通用高级语言 415

（二）面向机器的语言 415

（四）过程控制语言 422

（一）程序的三要素 424

三 编程技术 424

（五）面向问题的语言 424

（二）常用编程方法 426

（三）提高实时性的软件方法 429

（一）操作系统的定义及分类 430

一 操作系统概述 430

第二节 实时操作系统 430

（二）研究操作系统的观点 431

（一）实时操作系统的特征 432

二 实时操作系统原理 432

（二）实时操作系统的基本功能 433

（三）监控程序的结构及组成 437

（二）监控程序的功能 437

三 微计算机监控程序 437

（一）监控程序的特点 437

四 实时操作系统举例 438

（二）iRMX86操作系统的结构和功能 439

（一）iRMX86的特点 439

（一）UNIX的特点 440

五 分时操作系统举例 440

一 测控软件的基本功能与组成 442

第三节 测控软件及其系统组态 442

（二）UNIX的系统结构及其功能 442

（一）数据采集 444

二 数据采集与处理软件 444

（二）数据处理 446

（一）参数监视软件 452

三 监视及操作指导软件 452

（二）报警分析及操作指导 453

（三）CRT显示软件 455

（四）打印输出软件 456

（一）顺序逻辑控制和数值控制软件 458

四 控制软件 458

（二）数字PID控制——单参数控制 460

（三）复杂多参数数字控制 463

（五）自适应控制 467

（四）最优控制 467

（二）软件质量评价 469

（一）测控软件的可靠性设计 469

五 测控软件的可靠性及质量评价 469

六 软件组态 470

（一）组态的内容 471

（二）组态方法与工具 472

（二）软件工程的基本概念 477

（一）软件工程的形成及其发展过程 477

第四节 实时软件的工程化技术 477

一 软件工程化的基本思想 477

（三）实时软件工程化的内容 480

（一）可行性研究与计划 481

二 软件开发技术 481

（二）软件需求分析 483

（四）程序的测试与维护 484

（三）软件设计与编码实现 484

（二）标准化中的注意事项 487

（一）标准化的对象 487

三标准化和文档化 487

（一）软件开发人员的能力的分析和各阶段人员分布 488

四 软件开发的组织机构 488

（二）软件开发的组织方法 489

五 软件工程化的新方向 490

附参考文献 491

（二）可重用软件方法 491

（一）速成原型方法 491

（一）键盘开关 494

一 键盘输入 494

第六章 信息与人机对话 494

第一节 信息输入 494

（二）键盘开关译码 495

二 图象输入 496

（一）光电转换元件 498

（三）摄象装置 500

（二）摄象装置原理 500

（一）语音识别 501

三 语言识别与语音合成 501

（三）语音合成 504

（二）说话者判别 504

二 信息显示元件 508

（二）数字显示 508

第二节 信息显示 508

一 信息显示概念 508

（一）模拟显示 508

（二）液晶显示器（LCD） 509

（一）发光二极管（LED） 509

（三）CRT显示（阴极射线管） 510

三 字符显示与图象显示 511

四 显示系统的组织 512

（二）多重显示 514

（一）简单显示系统 514

五 彩色图象显示 515

第三节 信息存储 517

二 圆形图记录仪 518

一 带状图记录仪 518

三 X-Y记录仪 519

四 示波器记录仪 520

（二）感热式打印机（ThermalPringting） 521

（一）击打式打印机（ImpactPrinting） 521

五 打印机 521

（三）电灼式打印（ElectricWriting） 522

（一）键盘输入方法 523

一 汉字输入 523

（四）静电打印（ElectrostaticWriting） 523

第四节 汉字人机接口 523

二 汉字的存储与输出 524

（二）汉字的字形识别方法 524

（一）汉字字形存储器（汉字库） 525

附参考文献 526

（二）汉字输出设备 526

（一）网络拓朴 527

一 局部网络的基本概念 527

第七章 分布式测控系统与网络 527

第一节 工业控制网络 527

（二）介质访问控制 528

（四）传输介质 529

（三）通信方式 529

（一）开放系统互连模型 530

二 局部网络标准 530

（二）IEEE802标准 531

（一）以太网（Ethernet） 532

三 工业控制局部网络 532

（二）MAP网 545

（三）命牌环网 550

（四）开放网络（OpenNet） 554

一 概述 558

第二节 分布式测控系统 558

（一）TDC3000分布式控制系统 559

二 分布式测控系统实例 559

（二）西屋WDPF分布式控制系统 565

（三）位总线（Bitbus）分布式测控统系 568

（四）设计实例 570

第三节 远距离数据通信技术 572

（一）频分制遙测信号格式 573

一 多路数据传输的信号格式 573

（二）时分制遙测信号格式 581

（二）电报、电传机和电话信道 588

（一）有线专用信道 588

二 传输信道 588

（五）无线电传输信道 589

（四）电力线载波信道 589

（三）宽频带信道 589

第四节 光缆及其在信息传输中的应用 592

三 调制与多次调制 592

（二）射线传播 594

（一）光纤 594

一 光纤、光在光纤中传播 594

（三）传播模式 595

（一）光损耗 597

二 光纤的传输特性 597

（二）光纤的色散 598

三 光发射机 600

（一）光源 601

（二）调制 603

四 光接收机 604

五 中继系统 606

（一）光纤与光源的耦合 607

六 光纤的连接、耦合和成缆 607

（二）光纤的连接 608

（三）光缆 610

七 光纤在信息传输中的应用 611

附参考文献 613

一 信号线的屏蔽和选择 614

第一节 系统的屏蔽 614

第八章 屏蔽、接地与安全技术 614

（一）电耦合 615

（二）电耦合的屏蔽 617

（三）磁耦合 619

（四）磁耦合的屏蔽 620

（五）信号线的选择 624

（一）电屏蔽规则 629

二 仪器设备的屏蔽与接地 629

（二）系统输入电路结构与信号源的接入方式 631

（三）设备电源的屏蔽接地 647

（四）系统分段屏蔽与屏蔽间联结 651

三 屏蔽体屏蔽效果 656

（二）高频时电缆的屏蔽接地 657

（一）编织网屏蔽体的屏蔽效果 657

（三）沟槽、导管布线问题 658

（四）金属板的屏蔽效果 660

（五）磁性材料屏蔽体 670

（六）屏蔽壳上的缝隙和洞孔对屏蔽效果的影响 671

一 接地的概念 673

第二节 接地技术 673

二 安全接地 674

（一）对地线中干扰的分析 677

三 抗干扰接地 677

（二）信号地线的接地方式 680

（三）电缆和放大器屏蔽层的接地方式 682

（四）用阻隔法减小地环路干扰 685

（五）抗干扰接地的若干基本规则 689

四 接地装置设计 690

五 静电防护技术 691

（一）静电场的产生及其性质 692

（二）静电干扰的主要来源 694

（三）静电防护要领 696

第三节 恶劣环境下工作的测控系统 697

二 供电系统的抗干扰措施 698

一 电磁兼容性一般设计问题 698

三 共模干扰的抑制 702

（一）超共模抑制系统方案与共模抑制分析 703

（二）模入过程通道全机浮离方案及共模抑制分析 713

（三）不同共模点的共模抑制方案 715

（二）用积分型模数转换器抑制串模干扰法 718

（一）电流传送信号法 718

四 串模干扰的抑制 718

（三）工频过零测量编码法 719

（二）电缆选择 720

（一）传输过程衰减和失真的调整 720

五 测控系统网络的传输系统的抗干扰问题 720

（二）特殊软件处理，清除假信号 722

（一）软件滤波，减小测量误差 722

六 软件抗干扰措施 722

（三）抗破坏程序干扰的软件措施 723

附参考文献 724

（一）为什么要推行开放式设计思想 726

一 计算机测控系统的开放式设计思想 726

第九章 设计原则与应用实例 726

第一节 计算机测控系统的设计原则 726

（二）实现开放式设计思想的主要措施 729

（三）推行开放式设计思想带来的技术经济效益 730

二 计算机测控系统的基本结构模式 731

三 计算机测控系统的设计原则和流程 732

（二）设计阶段 733

（一）设计的准备阶段 733

（一）设计要求 745

一 20万千瓦水力发电机组微计算机监测系统 745

（三）联调阶段 745

第二节 计算机测控系统设计实例 745

（二）总体设计方案 746

（三）过程IO子系统 747

（四）人机对话子系统 750

（五）应用软件 751

（一）设计要求 758

二 内燃机试验用数据采集处理和控制系统 758

（二）系统硬件设计 759

（三）系统软件设计 761

（一）设计实例 763

三 单片微控制器数据采集系统设计方法 763

（三）系统的调试方法 766

（二）几点注意事项 766

一 航空航天领域应用 767

第三节 测控系统应用 767

（一）气动力试验 768

（二）结构强度试验 768

（三）发动机试验 769

（四）飞行试验 771

二 能源领域应用 773

（一）核能反应堆检测监控系统 773

（二）计算机电网监测系统 773

（三）煤碳领域应用 773

（四）石化领域应用 774

三 工业、交通、轻纺、农业等领域应用 775

（一）冶金自动测控系统 775

（二）交通运输领域应用的测控系统 776

（三）轻纺工业应用的测控系统 776

（四）食品工业应用的测控系统 776

（五）农业方面应用 777

附参考文献 777

附录一 常用单位换算表 779

附录二 常见计量单位符号索引 791

附录三 电学与磁学量和单位 796

附录四 常见光学量和单位 797

附录五 中英文词汇对照表 798