1概述 3
1.1测量控制与仪器仪表 3
1.1.1测量控制与仪器仪表概述 3
1.1.2测量控制与仪器科学的学科内涵 4
1.1.3仪器仪表分类 5
1.2测量控制与仪器仪表的作用与地位 6
1.2.1仪器仪表的重要作用 6
1.2.2仪器仪表的地位 8
1.3测量控制与仪器仪表的评价 10
1.3.1评价内容 10
1.3.2仪器仪表的技术评价体系 10
1.4量值的传递与溯源 13
1.4.1测量与计量 13
1.4.2单位制 14
1.4.3量值的传递与溯源 18
1.5测量信息论 21
1.5.1信息的概念 21
1.5.2信息的作用 23
1.5.3测量信息论 24
思考题 30
参考文献 30
2现代测量控制与仪器仪表的发展概述 31
2.1现代产品几何技术规范标准体系的研究与展望 31
2.1.1产品几何技术规范（GPS）标准体系 31
2.1.2GPS的发展趋势和我国的对策 39
2.2我国仪器仪表产业的现状与发展趋势 43
2.2.1我国仪器仪表产业的现状 43
2.2.2我国仪器仪表产业发展面临的压力 44
2.2.3我国仪器仪表产业的发展趋势 45
2.3现代测量控制与仪器仪表的发展 48
2.3.1国外仪器仪表行业发展的趋势 48
2.3.2国外仪器仪表行业发展的技术特点 50
2.3.3未来十年仪器仪表的关键技术 52
思考题 54
参考文献 55
3传感与测试前沿技术 59
3.1概述 59
3.2前沿传感技术 61
3.2.1微型传感器 61
3.2.2智能传感器 68
3.2.3光纤传感器 73
3.2.4生物传感器 74
3.3前沿测试技术 78
3.3.1微米纳米测试技术 78
3.3.2动态测试技术 87
3.3.3视觉在线检测技术 88
3.3.4三维数字化技术 91
3.3.5分布式网络测试技术 94
3.3.6医学中的前沿测试技术 95
思考题 98
参考文献 98
4模拟信号调理技术 101
4.1引言 101
4.2信号放大 102
4.2.1高输入阻抗运算放大器 102
4.2.2具有数字增益控制的精密仪表放大器 104
4.2.3在系统可编程模拟器件ispPAC系列 108
4.3开关电容滤波器 115
4.3.1开关电容滤波器的工作原理 115
4.3.2开关电容滤波器器件举例 118
4.4高速24位Σ—Δ型模数转换器 121
4.4.1概述 121
4.4.2工作原理与性能 124
4.4.3接口设计 128
4.4.4应用建议 131
4.5模拟信号调理技术的发展趋势 134
4.5.1高分辨力模数转换器 135
4.5.2SoC技术 136
4.5.3在系统编程下载 137
4.5.4高速运算 137
4.5.5非易失性大容量存储器 137
思考题 138
参考文献 139
5数字信号处理中的前沿技术 140
5.1仪器仪表与数字信号处理 140
5.2小波变换 141
5.2.1小波变换的定义 142
5.2.2小波变换的特点 142
5.2.3多分辨率小波分析及Mallat算法 143
5.2.4小波变换的应用 146
5.3提升小波变换 147
5.3.1提升方案的基本原理 148
5.3.2整数小波变换 149
5.4独立分量分析 149
5.4.1ICA的数学描述 150
5.4.2ICA算法 150
5.4.3ICA的应用 151
5.5模糊计算技术 151
5.5.1什么是模糊逻辑 151
5.5.2模糊技术的应用 152
5.6神经计算技术 152
5.7进化计算技术 154
5.7.1遗传算法的发展过程 154
5.7.2遗传算法的基本理论研究 154
5.7.3进化计算与遗传算法的关系 154
5.7.4遗传算法的应用 155
5.8混沌计算技术 156
5.9分形计算技术 159
5.9.1分形的基本概念 159
5.9.2分形维数 160
5.9.3分形应用 160
5.10智能技术的综合集成 160
5.10.1模糊系统与神经网络的结合 161
5.10.2神经网络和遗传算法的结合 161
5.10.3模糊技术、神经网络和遗传算法的综合集成 162
5.10.4神经网络、模糊技术和混沌理论的融合 163
思考题 163
参考文献 164
6智能控制与系统 165
6.1新型微控制器 165
6.1.1ARM处理器 165
6.1.2DSP处理器 169
6.1.3可编程器件FPGA／CPLD 171
6.2仪器仪表与系统控制网络总线 174
6.2.1现场总线技术概述 174
6.2.2CAN网络技术 177
6.2.3工业以太网 179
6.2.4仪器仪表总线 181
6.3虚拟仪器及嵌入式系统 183
6.3.1虚拟仪器 183
6.3.2嵌入式系统 187
6.4智能控制技术 189
6.4.1人工智能 190
6.4.2人工神经网络 191
6.4.3混沌学 193
6.4.4模糊控制 194
思考题 196
参考文献 197
7现代仪器仪表的设计与制造 198
7.1先进设计制造技术对仪器仪表的作用 198
7.2仪器仪表的现代设计技术 200
7.2.1光机电一体化设计 200
7.2.2智能化设计 203
7.2.3信息化设计 205
7.2.4产品与系统的创新设计 207
7.2.5可靠性设计 209
7.3仪器仪表的前沿制造技术 212
7.3.1计算机集成制造系统技术 212
7.3.2柔性制造系统 216
7.3.3虚拟制造技术 222
7.3.4绿色制造技术 226
7.4微米纳米制造技术与现代仪器科学 228
7.4.1微米纳米技术 228
7.4.2微米纳米制造技术 231
7.4.3微米纳米技术的融合 235
7.4.4微米纳米技术对现代仪器科学的影响 237
思考题 238
参考文献 238
8典型工业过程参数检测与控制系统的发展趋势 243
8.1地位、作用和特点 243
8.2典型工业过程参数检测的发展与趋势 244
8.2.1温度测量 244
8.2.2压力测量 247
8.2.3流量测量 252
8.2.4物位测量 258
8.3工业过程控制的发展与趋势 263
8.3.1过程工业的特点 263
8.3.2过程控制发展的回顾 264
8.3.3过程控制的发展趋势 264
8.3.4过程控制面临的问题 266
8.3.5智能控制的发展 269
思考题 275
参考文献 275
9典型科学仪器的发展趋势 276
9.1科学仪器概述 276
9.1.1科学仪器 276
9.1.2科学仪器事业的发展方向和前沿 276
9.2典型科学仪器的发展现状和趋势 280
9.2.1光学仪器的发展现状和趋势 280
9.2.2分析仪器的发展现状和趋势 286
9.2.3电子显微镜、光镊和现场、在线科学仪器 295
9.3科学仪器发展的融合与分蘖 304
9.3.1科学仪器科技与产业发展的融合趋势 304
9.3.2科学仪器发展的分蘖趋势 307
思考题 308
参考文献 309
10典型电子与电工测量仪器的发展趋势 310
10.1电子与电工测量仪器的作用和基本特性 310
10.1.1概述 310
10.1.2电子测量仪器的作用和基本特性 311
10.1.3电工测量仪器仪表 332
10.2典型电子与电工测量仪器的发展现状与趋势 336
10.2.1电子测量仪器的发展现状与趋势 336
10.2.2电工测量仪器的发展现状与趋势 339
思考题 340
参考文献 341
11典型医疗仪器的发展趋势 342
11.1医疗仪器的作用与特点 342
11.1.1医疗仪器的作用 342
11.1.2医疗仪器的特点 343
11.1.3医疗仪器的发展方向 343
11.2典型医疗仪器的发展现状与趋势 344
11.2.1医学检测仪器 344
11.2.2医学图像仪器 353
11.2.3生物电诊断仪器 366
思考题 372
参考文献 372