检测技术与智能仪表PDF电子书下载

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CMRR 325

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