绪 论 1
0.1计算机在材料工程中应用概述 1
目 录 1
0.2测量的定义和意义 2
0.3材料工程中参数的测量与控制 3
3.3.1 激光束流强度与轨迹控制 8 4
3.3高能束流的控制 8 4
0.4计算机在材料工程测控中的优势 4
0.5材料工程计算机测控的基本概念 6
习题与思考题 8
第一章 材料加工过程中的参数测试与传感器 9
1.1 温度测量 9
5.1.1显式计算格式 1 9
1.1.1测温与温标 9
1.1.2膨胀式温度计 10
1.1.3热电偶 11
1.1.4热敏电阻测温元件 16
1.1.5辐射温度计 17
1.1.6 PN结测温元件 18
1.2压力测量 18
1.2.1压力的定义、单位及分类 18
1.2.2压力测量方法 20
1.2.3真空测量方法 23
1.3流量测量 25
1.3.1节流式流量计 25
1.3.2变截面式流量计（浮子流量计） 26
1.3.3涡轮流量计 27
1.3.4质量流量计 28
1.4气体成分测试 29
1.4.1红外线气体分析仪 29
1.4.2氧浓差电势探头 30
1.4.3热导式气体分析仪 32
1.5测试仪表 33
1.5.1动圈式仪表 33
1.5.2 自动平衡式仪表 36
习题与思考题 37
2.1.1 计算机参数测试系统的结构原理 39
第二章材料工程参数测试的计算机系统配置 39
2.1计算机测试系统的组成 39
2.1.2专用数字化仪表 40
2.1.3 IPC系统配置 41
2.1.4集成分散测控系统 45
2.2.1 模拟参数数值采集系统的组成 48
2.2模拟参数的数值采集 48
2.2.2 MCS—51微控制器的结构与组成 49
2.2.3微机测试系统前向通道环节 51
2.2.4 A/D转换电路、软件与地址 56
2.2.5 数值滤波 58
2.3参数测控系统人机界面的配置 59
2.3.1 七段（LED）码显示 59
2.3.2点阵（液晶）屏显示 61
2.4.1 计算机测试系统的硬件配置选择与制备 64
2.4 MCS—51微控制器测控系统的开发步骤 64
2.4.2软件的编制、固化与调试 65
2.4.3 系统的“冷调试”与“热调试” 66
习题与思考题 67
第三章材料加工工艺参数的计算机控制 68
3.1工艺参数的闭环控制原理 68
3.1.1 调节对象的动态特性及迟延 69
2.3.3键盘电路与编程 69
3.1.2经典控制原理与数值PID应用 70
3.2.3 D/A转换电路与编程 70
3.1.3模糊控制原理与应用 72
3.1.4 模糊控制与PID组合（Fuzzy-PID）应用 74
3.2材料加工中的施能与控制 75
3.2.1材料加工施能的目的与种类 75
3.2.2材料加工施能执行器和控制器 76
3.2.4 I/O接口的隔离与驱动 81
3.3.2 电子束流强度与轨迹控制 87
3.3.3离子束的控制 89
3.3.4束流加工中的工件位移控制 91
习题与思考题 94
第四章 材料加工过程的顺序控制 95
4.1顺序控制的基本概念 95
4.1.1加工自动化的发展与分类 95
4.1.2顺序控制的基本概念 95
4.1.3顺序控制的处理方法 96
4.2纯硬件（继电器）组合顺序自控与梯形图 97
4.2.1常用控制电路器件及其符号 97
4.2.2纯硬件（继电器）组合顺序控制简例 97
4.3可编程逻辑控制器（PLC）的应用 98
4.3.1 PLC的组成原理与配置 98
4.3.2 PLC的应用资源及选型 100
4.3.3 PLC应用简例（步骤） 101
习题与思考题 106
第五章 材料加工过程的实时仿真与控制 108
5.1材料加工中的传质传热数值解 108
5.1.2隐式计算格式 109
5.1.3边界条件的表示 110
5.1.4隐式计算格式浓度梯度方程组 111
5.2溶质扩散浓度梯度仿真计算 112
5.2.1用“追赶”法求解隐式浓度梯度方程组 112
5.2.2 VB视窗软件概要简述 113
5.2.3实时仿真及其编程 116
5.3浓度梯度的实时仿真与控制 118
5.3.1 IPC实时仿真系统 118
5.3.2渗碳浓度梯度的三点控制方法 119
5.3.3渗碳浓度梯度的简洁实时仿真 121
5.4材料加工工艺及设备的流程动态实时仿真 123
5.4.1平面动画的实现方法 123
5.4.2 PCVD测控动态视屏的编制 126
5.4.3燃油精制测控动态视屏的编制 128
第六章材料自动加工过程的串行通信与局域网 134
6.1数字传输方法 134
6.1.1二进制数值的并行传输与时序 134
6.1.2二进制数值的串行传输与节拍 134
6.2 串行通信总线RS—232C标准及接口技术 135
6.2.1 RS—232C总线接口信号线的定义、功能及连接 135
6.2.2 PC（上位机）串行通信 137
6.2.3 MCS—51微控制器（下位机）串行通信 138
习题与思考题 139
6.3现场总线及局域网 140
6.3.1 CAN的概念与结构 141
6.3.2 CAN报文传送及其帧结构 143
6.3.3 CAN信息控制器 144
6.3.4 CAN总线收发接口电路（82C250） 147
6.3.5 PC机端的接口卡 147
6.4CAN总线局域网应用 150
6.4.1 MCS—51微控制器的CAN总线接口硬件 150
6.4.2 MCS—51微控制器的CAN总线系统软件 151
习题与思考题 153
附 录 154
附录1 IPC测控演示系统VB程序及运行结果界面 154
附录2 PCVD计算机测控软件中相关动画程序 158
附录3燃油精制计算机测控视屏中管道“流动”相关程序 162
附录4 MCS—51微机CAN总线通信系统主要软件环节C51程序 169