第1章 概述 1
1.1 智能仪器发展史 1
1.1.1 智能仪器的分类 1
1.1.2 现代仪器仪表的重要性 2
1.1.3 智能仪器的发展趋势 2
1.2 智能仪器技术要素 3
1.2.1 现代传感器技术 3
1.2.2 数据采集技术 5
1.2.3 微处理器技术 5
1.2.4 嵌入式系统 7
1.2.5 现代数字逻辑设计技术 8
1.2.6 网络与通信技术 9
1.3 智能仪器的设计要点 9
1.3.1 设计和研制智能仪器的一般过程 9
1.3.2 智能仪器主机的选择 11
1.3.3 市场调研 12
第2章 智能仪器系统构成 13
2.1 智能仪器的基本构成 13
2.2 前向通道设计 15
2.2.1 传感器 15
2.2.2 模拟信号调理 17
2.3 后向通道设计 18
2.3.1 D/A转换原理 19
2.3.2 D/A转换器的主要技术指数 19
2.3.3 D/A转换电路输入与输出形式 20
2.3.4 D/A转换器与微型计算机接口 21
2.3.5 D/A转换器应用举例 22
2.3.6 开关量输出通道 23
2.4 人机接口 28
2.4.1 键盘与接口 28
2.4.2 键盘接口电路及控制程序 31
2.4.3 显示接口电路 36
2.5 数据通信 38
2.5.1 RS-232C总线标准及应用 38
2.5.2 RS-422A/485标准总线 39
2.5.3 通用串行总线及应用 40
第3章 智能仪器的基本数据处理算法 43
3.1 克服随机误差的数字滤波算法 43
3.1.1 克服大脉冲干扰的数字滤波法 43
3.1.2 抑制小幅度高频噪声的平均滤波法 46
3.1.3 复合滤波法 47
3.2 消除系统误差的算法 48
3.2.1 仪器零位误差和增益误差的校正方法 48
3.2.2 系统非线性校正 49
3.2.3 系统误差的标准数据校正法 52
3.2.4 传感器温度误差的校正方法 53
3.3 工程量的标度变换 53
第4章 微弱信号检测技术 55
4.1 微弱信号检测基本方法 55
4.1.1 频域信号的窄带化技术 56
4.1.2 时域信号的积累平均法 56
4.1.3 并行检测的多道分析 57
4.2 低噪声放大器设计 57
4.3 锁相放大器 59
4.3.1 相敏检测器 59
4.3.2 数字相敏检波器 61
4.3.3 锁相放大器主要性能参数说明 63
4.4 锁相放大器微弱信号检测方案的应用 66
4.4.1 在测定化学阻抗中的应用 66
4.4.2 在金属探测器中的应用 68
4.4.3 在涡流探伤仪中的应用 68
4.4.4 在金属材料张力试验中的应用 69
第5章 设计实例 71
5.1 智能仪器设计原则与研发步骤 71
5.1.1 智能仪器设计的基本要求 71
5.1.2 智能仪器的设计原则 72
5.1.3 智能仪器的研发步骤 74
5.2 EIlog-05地面系统自检装置设计 75
5.2.1 地面系统自检装置总体设计 75
5.2.2 主控电路工作原理 77
5.2.3 电缆驱动电路 94
5.2.4 辅助电路 98
5.2.5 箱体和面板功能设计 103
5.3 过套管电阻率测井超低信道噪声测量系统设计 104
5.3.1 研究内容及技术要求 104
5.3.2 过套管电阻率测量系统模型组成及工作原理 105
5.3.3 测量系统组成及关键技术 106
5.3.4 高分辨同步采样技术 113
5.3.5 系统测试 117
5.4 一种高精度脉冲测量仪的设计 123
5.4.1 系统设计整体方案与测量工作原理 124
5.4.2 系统硬件设计 130
5.4.3 系统软件设计 133
5.4.4 频率和脉宽（占空比）测量软件设计 137
5.4.5 幅度测量 137
5.4.6 人机界面软件设计 140
5.4.7 系统调试结果分析 141
5.5 基于STM32超声波测风速风向仪的设计 142
5.5.1 系统概述 143
5.5.2 系统理论分析与计算 146
5.5.3 系统整体方案设计 147
5.5.4 系统硬件电路设计 148
5.5.5 系统软件设计 151
5.5.6 测试条件与测试结果分析 155
5.6 高精度数据采集系统 158
5.6.1 系统概述 158
5.6.2 系统整体方案设计 159
5.6.3 系统硬件电路设计 164
5.6.4 系统软件设计 169
5.6.5 数据采集系统调试结果分析 171
5.7 基于DDS技术的超低频信号源系统设计 175
5.7.1 系统概述 175
5.7.2 DDS基本原理 176
5.7.3 系统整体方案与工作原理 178
5.7.4 系统硬件电路设计 178
5.7.5 系统软件设计 182
5.8 微振动检测系统设计 189
5.8.1 系统概述 189
5.8.2 MEMS传感器振动检测技术 190
5.8.3 系统整体方案与工作原理 190
5.8.4 系统硬件电路设计 192
5.8.5 系统软件设计 193
5.9 钻井泥浆自动流变仪研制 201
5.9.1 系统概述 201
5.9.2 系统整体方案与工作原理 201
5.9.3 系统硬件电路设计 204
5.9.4 系统的软件设计 207
5.10 油气管线防盗漏失动态检测系统 214
5.10.1 系统概述 214
5.10.2 系统整体方案与工作原理 214
5.10.3 系统硬件电路设计 217
参考文献 221