第1章 概述 1
1.1测控系统的分类与组成 1
测控系统的分类 1
测控系统的组成 2
测控系统的基本概念 3
测控系统的性能指标 3
测控系统的建模 5
测控技术的发展 6
控制策略与算法的发展 7
1.2智能测控系统 8
智能测控系统的概念 8
智能测控系统的组成 9
智能测控系统的主要功能特征 9
智能测控系统的发展趋势 10
1.3嵌入式系统 11
嵌入式系统的特点 11
嵌入式系统处理器的类型 11
可编程序控制器 15
习题与思考题 16
第2章 传感器 17
2.1传感器概述 17
传感器的组成与分类 17
传感器的主要技术指标 18
2.2压力（差压）传感器 20
压力传感器的类别与性能 20
电感式压力（差压）传感器 21
霍尔压力传感器 22
集成压力（差压）传感器 23
2.3流量传感器 24
流量测量方法 25
超声波流量传感器 25
卡曼涡街流量传感器 26
激光流量传感器 27
光纤流量传感器 29
2.4温度传感器 30
测量温度的主要方法 30
PN结温度传感器 31
集成温度传感器 31
光电温度计 34
红外测温仪 34
光纤温度传感器 36
2.5气体传感器 37
半导体气体传感器 37
电化学式气体传感器 39
固体电解质气体传感器 41
接触燃烧式气体传感器 41
光学式气体传感器 42
高分子气体传感器 42
2.6固态图像传感器 43
CCD图像传感器 43
CMOS图像传感器 48
2.7智能传感器概述 51
智能传感器的概念 51
智能传感器的组成与特点 51
智能传感器的体系结构 53
智能传感器的基本功能 55
智能传感器的发展趋势 56
习题与思考题 57
第3章 检测信号采集技术 59
3.1检测信号概述 59
消息、信号与信息 59
信息的度量 59
检测信号 61
模拟信号的采样与量化 61
3.2模拟信号的采集 63
模拟量输入通道的一般结构 63
信号调理电路 63
多路转换模拟开关（MUX） 69
数据放大器 71
采样保持器 73
3.3 A／D转换器 74
A／D转换器的分类 74
A／D转换器的主要技术指标 74
并行接口ADC 75
串并行输出ADC接口 79
串行接口ADC 83
片内集成A／D转换模块 84
3.4脉冲信号的采集 86
脉冲信号检测原理 87
51单片机用于频率测量 87
8098单片机用于频率测量 88
V／F转换 89
3.5开关量信号的采集 91
开关量输入信号的调理 91
光电耦合器 92
开关量输入信号与光耦的连接 92
开关量输入信号与CPU的连接 93
数字量输入信号的采集 93
3.6虚拟仪器信号采集技术 93
VI的结构 95
VI的软件开发平台LabVIEW 96
习题与思考题 101
第4章 数据通信技术 102
4.1数据通信基础 102
数据通信系统的基本组成 102
信道的分类 102
数据传输的形式 104
串行通信 105
差错控制 107
4.2数字信号的基带传输 109
基带信号 109
基带信号传输接口 110
4.3数字信号的频带传输 117
数字信号的频带传输 117
频移键控法FSK 118
调制解调器集成电路 119
4.4数字信号的无线传输 122
发射电路 122
接收电路 123
采用CC2400的收发器电路 123
采用nRF24E2的发射电路 128
蓝牙技木 131
实现远程数据无线通信的一种方案 134
习题与思考题 135
第5章 测控网络技术 136
5.1测控网络概述 136
测控网络在企业网络系统中的地位与作用 136
测控网络与现场总线 138
测控网络的特点 138
测控网络的发展与标准化 139
5.2测控网络技术基础 140
测控网络的节点 141
测控网络的拓扑 141
网络信道的访问控制方式 142
网络互联 146
5.3具有代表性的现场总线 149
CAN总线 149
FF总线 154
Lon Works总线 157
PROFIBUS总线 158
HART总线 159
5.4以太网技术 160
以太测控网络的组成及其特点 161
以太网用于工业现场的关键技术 162
习题与思考题 165
第6章 数据处理技术 166
6.1多传感器数据融合技术 166
数据融合系统的建模 167
层次化融合结构 174
融合算法与分布式多传感器数据融合 175
基于模糊理论的分布式一致性数据融合 179
6.2量程自动转换与标度变换 183
量程自动转换 183
标度变换 183
6.3数字PID控制算法 184
PID控制原理 184
数字PID控制算法 185
数字PID控制器的参数整定 187
6.4模糊控制算法 189
模糊控制原理 189
模糊控制器设计 193
6.5人工神经网络及其应用 195
概述 195
人工神经网络基础 197
神经网络在测控系统中的应用 201
习题与思考题 204
第7章 干扰及干扰的抑制技术 205
7.1噪声与噪声耦合方式 205
噪声与信噪比 205
噪声源 205
噪声的叠加 208
噪声耦合方式 208
7.2干扰的种类 209
模拟通道的常模干扰NMN 209
模拟通道的共模干扰CMN 210
数字通道的内源干扰 211
数字通道的外源干扰 211
7.3常用干扰抑制技术 211
屏蔽技术 211
隔离技术 213
浮置技术 214
平衡电路 214
滤波器 215
接地技术 215
7.4干扰源的抗干扰措施 218
抑制电源引入的干扰 218
抑制机械触点产生的干扰 219
屏蔽干扰源 219
7.5传输通道的抗干扰措施 219
常模干扰的抑制 219
共模干扰的抑制 220
7.6减小测控系统干扰灵敏度的措施 224
改善数字系统固有干扰的措施 224
对数字线路的各种外源性干扰采取的措施 225
各级别的抗干扰设计 225
7.7软件抗干扰 225
数据采集误差的软件对策 226
控制状态错误的软件对策 226
程序跑飞的软件对策 227
习题与思考题 227
第8章 智能结构检测与控制技术 229
8.1概述 229
8.2智能结构材料 230
电流变体和磁流变体 230
压电材料 231
形状记忆合金 232
形状记忆聚合物 234
磁致伸缩材料 234
智能光纤 234
光纤复合材料 235
功能凝胶 236
高分子生物材料 236
8.3智能结构检测与控制组成要素 236
感知器 236
驱动器 237
控制器 238
智能结构集成 238
8.4智能结构检测与控制作用方式 239
局部控制 239
全局算法控制 240
智能控制 240
8.5智能结构检测与控制技术的工程应用 241
在机器人中的应用 241
在航空工业中的应用 243
在土木工程中的应用 245
8.6纳米检测与控制技术 246
习题与思考题 247
第9章 测控系统的设计 248
9.1测控系统设计步骤及原则 248
监测监控系统设计步骤 248
测控对象对测控系统的要求 249
测控系统的设计原则 250
9.2测控系统总体方案的确定 250
确定系统的结构 250
选择传感器 251
选择分站通道 251
选择外围设备 251
9.3测控分站的设计 252
测控分站设计方案的确定 252
测控分站设计举例 252
9.4测控系统的防爆措施 263
设计本安电路应注意的问题 264
安全栅 264
隔爆兼本安型电源 265
9.5测控系统软件设计 265
测控系统软件设计原则 265
测控系统软件设计步骤 266
程序设计方法 267
9.6测控系统的集成 268
测控系统的集成 268
测控系统集成的原则 269
测控系统集成的方法 270
9.7组态软件 273
组态软件的特点及设计思想 273
组态软件的数据流 276
使用组态软件的一般步骤 277
MCGS组态软件简介 278
习题与思考题 281
第10章 工程应用实例 282
10.1 V -M直流调速系统 282
调速原理和方法 282
构成V-M调速系统的环节 282
系统软件 283
10.2提升机变频控制系统 285
提升机的速度图和力图 285
调速原理和方法 285
构成提升机变频控制系统的环节 286
PLC的程序流程 287
10.3典型矿山安全监测监控系统 287
KJ95型煤矿综合监控系统主要技术指标 287
KJ95型煤矿综合监控系统的组成 287
KJ95应用举例 291
10.4丁二烯生产的FF总线测控系统 292
系统设备和现场智能仪表的选择 292
系统开发组态软件的选择 293
基金会现场总线的网络组态 293
P1antWeb工厂管控网的建立 294
10.5供水工程工业以太网测控系统 295
系统网络结构 295
控制系统的组成 295
参考文献 299