目录 1
1 绪论 1
1.1 仪器仪表在国民经济中的地位 1
1.2 仪器仪表技术的发展现状 2
1.3 现代仪器仪表系统的基本结构与组成 5
1.4 仪器仪表系统集成的基本概念及意义 7
思考题 8
参考文献 8
2 仪器仪表中的传感集成技术 9
2.1 现代传感技术的发展 9
2.2 现代传感技术在仪器仪表集成系统中的位置和作用 10
2.3 测量系统的基本功能 10
2.3.1 测量系统的功能模块组成 10
2.3.2 功能模块间的相互作用 11
2.4.4 常用传感器的种类 12
2.4.3 按能量转换关系进行分类 12
2.4.2 按作用原理进行分类 12
2.4.1 按被测物理量进行分类 12
2.4 传感器的分类 12
2.5 典型传感器及其在仪器仪表系统集成中的应用 14
2.5.1 电阻式传感器及其应用 14
2.5.2 电感式传感器及其应用 21
2.5.3 涡流传感器及其应用 27
2.5.4 电容式传感器及其应用 30
2.5.5 压电传感器及其应用 34
2.5.6 磁电式传感器及其应用 38
2.6 光电传感技术 40
2.6.1 光电传感技术基础 40
2.6.2 光谱测试技术 43
2.6.3 莫尔条纹测量技术 46
2.6.4 干涉测量技术 50
2.6.5 光纤传感技术 51
2.7.1 概述 54
2.7 微型传感集成系统 54
2.7.2 微型传感器 58
2.7.3 微型传感集成系统的应用 65
思考题 69
参考文献 70
3 系统及系统特性描述 71
3.1 系统集成的概念 71
3.1.1 系统集成概念的提出和发展 71
3.1.2 系统集成的基本结构形式 73
3.2 基本集成模块 75
3.2.1 物理层配置 75
3.2.2 应用层 77
3.3 系统建模及仿真 77
3.3.1 系统需求分析 78
3.3.2 建模及仿真 78
3.4.1 分散型控制系统 85
3.4 系统控制 85
3.4.2 现场总线控制系统 87
3.4.3 可编程逻辑控制 91
3.4.4 数字信号处理器 104
3.4.5 嵌入式控制器 108
3.4.6 PID控制器 113
3.4.7 最优控制 120
3.4.8 自适应控制 122
参考文献 124
思考题 124
4 仪器仪表计算机系统集成技术 126
4.1 计算机集成仪器仪表系统的基本功能结构 126
4.1.1 数据的融合与综合利用 126
4.1.2 网络体系结构与网络协议 128
4.1.3 Internet国际互联网 133
4.1.4 现场总线技术 138
4.2.1 接口技术概述 142
4.2 系统集成中的计算机接口技术 142
4.2.2 简单I/O接口 147
4.2.3 中断 149
4.2.4 异步串行I/O 150
4.3 智能仪器系统的硬件处理技术 152
4.3.1 概述 152
4.3.2 智能仪器的输入通道及数据采集 155
4.3.3 智能仪器的输出通道 159
4.3.4 智能仪器的通信原理与人机接口 164
4.4 智能仪器系统处理技术 168
4.4.1 智能仪器的典型处理功能 168
4.4.2 智能仪器硬件电路的抗干扰 172
4.4.3 智能仪器的设计与实现 177
4.5 基于虚拟仪器技术的系统集成 185
4.5.1 虚拟仪器的概念及系统构成 185
4.5.2 虚拟仪器的软件技术 187
4.5.3 虚拟仪器的硬件技术 190
思考题 194
参考文献 194
5 典型仪器仪表集成系统应用实例 196
5.1 集成多传感技术的产品质量检测系统 196
5.1.1 概述 196
5.1.2 融合接触与非接触测量技术的产品集成检测系统 199
5.1.3 系统模块设计与功能介绍 200
5.1.4 传感器的选择与系统的集成 202
5.1.5 测量装置的协调与测量过程自动化 208
5.2 基于虚拟仪器的大型桥梁结构动态特性测试系统的集成 209
5.2.1 桥梁结构动态特性测试需求分析 210
5.2.2 桥梁结构动态特性测试系统功能设计 212
5.2.3 基于虚拟仪器技术的大型桥梁测试系统的集成 213
5.2.4 便携式桥梁结构测试系统集成案例 215
5.2.5 长期监测的桥梁结构测试系统集成案例 220
5.3.1 概述 222
5.3 大型电站设备状态监测与故障诊断系统 222
5.3.2 电站机械设备状态监测常用传感器 223
5.3.3 电站机械设备状态参数监测 226
5.3.4 电站机械设备故障的机理与诊断 232
5.3.5 设备状态监测与故障诊断典型系统介绍 238
5.3.6 新华电站XDPS-400分散控制系统 242
5.4 锅炉燃烧质量监测控制系统 250
5.4.1 概述 250
5.4.2 锅炉燃烧质量监测控制系统设计 252
5.5 惯性仪表自动测试系统 262
5.5.1 性能指标要求 262
5.5.2 总体方案 263
5.5.3 部件选择 266
5.5.4 控制器及接口电路 272
思考题 280
参考文献 280
5.5.5 控制系统框图 280
6 现代测控与仪器微纳米系统集成技术 282
6.1 微纳米测试系统集成技术 282
6.1.1 微纳米测试技术概述 282
6.1.2 表面粗糙度测试系统 283
6.1.3 线条宽度测试系统 293
6.1.4 台阶高度测试系统 295
6.1.5 膜厚测量系统 300
6.2.1 生物单元测控集成技术 302
6.2 生物工程中测控集成技术 302
6.2.2 典型应用系统 312
6.3 纳米自组装技术 317
6.3.1 纳米自组装技术概述 317
6.3.2 纳米自组装原理、特点 319
6.3.3 纳米自组装技术的典型应用 328
思考题 336
参考文献 336