自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（第二版）

第一篇基礎(chǔ)知識(shí)引論 1緒論1 11檢測(cè)儀表控制系統(tǒng)1 111典型檢測(cè)儀表控制系統(tǒng)1 112檢測(cè)儀表控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析2 12基本概念3 121測(cè)量范圍、上下限及量程3 122零點(diǎn)遷移和量程遷移3 123靈敏度和分辨率4 124誤差4 125精確度5 126滯環(huán)、死區(qū)和回差5 127重復(fù)性和再現(xiàn)性6 128可靠性6 13檢測(cè)儀表技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)7 思考題與習(xí)題7 2誤差分析基礎(chǔ)及測(cè)量不確定度8 21檢測(cè)精度8 22誤差分析的基本概念8 221真值、測(cè)量值與誤差的關(guān)系8 222幾種誤差的定義9 223測(cè)量的準(zhǔn)確度與精密度9 23誤差原因分析9 24誤差分類10 25誤差的統(tǒng)計(jì)處理10 251隨機(jī)誤差概率及概率密度函數(shù)的性質(zhì)11 252正態(tài)分布函數(shù)及其特征點(diǎn)11 253置信區(qū)間與置信概率12 26誤差傳遞法則13 261誤差傳遞法則13 262不等精度測(cè)量的加權(quán)及其誤差14 27誤差估計(jì)14 271平均值的誤差表示方法14 272平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差的無(wú)偏估計(jì)15 273測(cè)量次數(shù)少的誤差估計(jì)15 28粗大誤差檢驗(yàn)16 29測(cè)量不確定度16 291測(cè)量不確定度的由來(lái)16 292測(cè)量不確定度的分類17 293測(cè)量不確定度的評(píng)定方法18 210最小二乘法及其應(yīng)用20 2101最小二乘法原理20 2102最小二乘法在多元間接檢測(cè)中的應(yīng)用20 2103最小二乘法在曲線擬合中的應(yīng)用22 思考題與習(xí)題23 3檢測(cè)技術(shù)及方法分析24 31檢測(cè)方法及其基本概念24 311開環(huán)型檢測(cè)與閉環(huán)型檢測(cè)24 312直接檢測(cè)與間接檢測(cè)25 313絕對(duì)檢測(cè)與比較檢測(cè)25 314偏差法與零位法25 315強(qiáng)度變量檢測(cè)與容量變量檢測(cè)26 316微差法26 317替換法26 318能量變換與能量控制型檢測(cè)元件26 319主動(dòng)探索與信息反饋型檢測(cè)27 32檢測(cè)系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)分析27 321檢測(cè)系統(tǒng)的基本功能27 322信號(hào)轉(zhuǎn)換模型與信號(hào)選擇性27 323檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析28 33提高檢測(cè)精度的方法30 331時(shí)域信號(hào)選擇方法30 332頻域信號(hào)選擇方法30 34多元化檢測(cè)技術(shù)32 341多元檢測(cè)與檢測(cè)方程式32 342多元復(fù)合檢測(cè)33 343多元識(shí)別檢測(cè)34 344構(gòu)造化檢測(cè)35 345多點(diǎn)時(shí)空檢測(cè)35 思考題與習(xí)題36 第二篇過(guò)程參數(shù)檢測(cè)技術(shù) 4溫度檢測(cè)37 41測(cè)溫方法及溫標(biāo)37 411測(cè)溫原理及方法37 412溫標(biāo)37 42接觸式測(cè)溫39 421熱電偶測(cè)溫39 422熱電阻測(cè)溫45 423集成溫度傳感器49 43非接觸式測(cè)溫49 431輻射測(cè)溫原理49 432輻射測(cè)溫儀表的基本組成及常用方法50 433輻射測(cè)溫儀表50 434輻射測(cè)溫儀表的表觀溫度52 44光纖溫度傳感器53 441液晶光纖溫度傳感器53 442熒光光纖溫度傳感器53 443半導(dǎo)體光纖溫度傳感器54 444光纖輻射溫度計(jì)54 45測(cè)溫實(shí)例55 451管道內(nèi)流體溫度的測(cè)量55 452煙道中煙氣溫度的測(cè)量55 453非接觸法測(cè)量物體表面溫度56 思考題與習(xí)題56 5壓力檢測(cè)57 51壓力單位及壓力檢測(cè)方法57 511壓力的單位57 512壓力的幾種表示方法57 513壓力檢測(cè)的主要方法及分類58 52常用壓力檢測(cè)儀表59 521彈性壓力計(jì)59 522力平衡式壓力計(jì)62 523壓力傳感器62 53測(cè)壓儀表的使用及壓力檢測(cè)系統(tǒng)66 531測(cè)壓儀表的使用66 532壓力檢測(cè)系統(tǒng)67 思考題與習(xí)題68 6流量檢測(cè)70 61流量檢測(cè)基本概念70 611流量的概念和單位70 612流量檢測(cè)方法及流量計(jì)分類70 62體積流量檢測(cè)方法72 621容積式流量計(jì)72 622差壓式流量計(jì)74 623速度式流量計(jì)83 63質(zhì)量流量檢測(cè)方法87 631間接式質(zhì)量流量測(cè)量方法87 632直接式質(zhì)量流量計(jì)89 64流量標(biāo)準(zhǔn)裝置91 641液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置91 642氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置92 思考題與習(xí)題93 7物位檢測(cè)94 71物位的定義及物位檢測(cè)儀表的分類94 712物位檢測(cè)儀表的分類94 72常用物位檢測(cè)儀表95 721靜壓式液位檢測(cè)儀表95 722浮力式物位檢測(cè)儀表97 723其他物位測(cè)量?jī)x表99 73影響物位測(cè)量的因素102 731液位測(cè)量的特點(diǎn)102 732料位測(cè)量的特點(diǎn)103 733界位測(cè)量的特點(diǎn)103 思考題與習(xí)題103 8機(jī)械量檢測(cè)104 81模擬式位移檢測(cè)104 811電容式位移檢測(cè)方法104 812電感式位移檢測(cè)方法105 813差動(dòng)變壓器位移檢測(cè)方法106 814光纖位移檢測(cè)方法107 82光學(xué)數(shù)字式位移檢測(cè)107 821光柵標(biāo)尺107 822莫爾條紋標(biāo)尺108 823激光掃描測(cè)長(zhǎng)與圖像檢測(cè)108 83轉(zhuǎn)速檢測(cè)109 831離心力檢測(cè)法109 832光電碼盤轉(zhuǎn)速檢測(cè)法109 833空間濾波器式檢測(cè)法110 84力的檢測(cè)方法111 841金屬應(yīng)變?cè)?11 842半導(dǎo)體應(yīng)變?cè)?12 843壓電效應(yīng)112 844壓敏導(dǎo)電橡膠113 85加速度與振動(dòng)檢測(cè)113 851加速度檢測(cè)原理113 852動(dòng)電型振動(dòng)檢測(cè)方法115 853微機(jī)械加速度傳感元件116 思考題與習(xí)題116 9成分分析儀表117 91成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成117 911成分分析方法及分類117 912自動(dòng)分析系統(tǒng)的構(gòu)成117 92幾種工業(yè)用成分分析儀表118 921熱導(dǎo)式氣體分析器118 922紅外線氣體分析器120 923氧化鋯氧分析器121 924氣相色譜儀123 925半導(dǎo)體氣敏傳感器125 926工業(yè)酸度計(jì)128 93濕度的檢測(cè)130 931濕度的表示方法及濕度檢測(cè)的特點(diǎn)130 932干濕球濕度計(jì)131 933電解質(zhì)系濕敏傳感器131 934陶瓷濕敏傳感器132 935高分子聚合物濕敏傳感器132 思考題與習(xí)題133 第三篇儀表系統(tǒng)分析 10儀表系統(tǒng)及其理論分析134 101儀表發(fā)展概況134 102常用儀表分類及特性135 1021常用儀表分類135 1022電動(dòng)單元組合儀表及DDZⅡ型和DDZⅢ型儀表比較136 103儀表輸入輸出靜態(tài)特性分析137 1031輸入輸出特性分析137 1032儀表特性線性化處理分析138 104儀表系統(tǒng)建模139 1041時(shí)域模型139 1042頻域模型140 1043離散模型141 105儀表系統(tǒng)時(shí)域分析142 1051時(shí)域分析指標(biāo)142 1052階躍擾動(dòng)動(dòng)態(tài)特性分析143 1053等速擾動(dòng)動(dòng)態(tài)特性分析143 106儀表系統(tǒng)頻域分析144 1061正弦擾動(dòng)動(dòng)態(tài)特性分析144 1062頻率響應(yīng)Bode圖分析145 1063頻帶分析146 107混合儀表系統(tǒng)淺析147 1071混合儀表系統(tǒng)建模147 1072時(shí)域分析148 1073頻域分析148 思考題與習(xí)題149 11變送單元150 111常用變送器工作原理150 1111常用變送器結(jié)構(gòu)分析150 1112力矩平衡式原理151 1113橋式電路原理151 1114差動(dòng)方式原理152 112DDZⅢ型差壓變送器153 113DDZⅢ型溫度變送器156 1131直流毫伏輸入電路156 1132熱電偶輸入電路157 1133熱電阻輸入電路158 114新型變送器159 1141微電子式變送器159 1142數(shù)字式變送器160 思考題與習(xí)題161 12顯示單元162 121顯示儀表工作原理162 1211顯示儀表結(jié)構(gòu)分析162 1212電位差計(jì)式自動(dòng)平衡原理163 1213電橋式自動(dòng)平衡原理163 1214差動(dòng)變壓器式自動(dòng)平衡原理164 122傳統(tǒng)顯示及記錄儀表164 1221電位差計(jì)式自動(dòng)平衡顯示儀表164 1222電橋式自動(dòng)平衡顯示儀表165 123數(shù)字式顯示及記錄儀表168 1231數(shù)字模擬混合記錄儀168 1232全數(shù)字式記錄儀170 思考題與習(xí)題171 13調(diào)節(jié)控制單元172 131常規(guī)控制規(guī)律172 1311典型控制系統(tǒng)172 1312基本控制規(guī)律173 1313常規(guī)控制規(guī)律174 1314實(shí)用PID控制規(guī)律的構(gòu)成177 132調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)179 1321DDZⅢ型調(diào)節(jié)器PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)179 1322數(shù)字式調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)184 133常規(guī)調(diào)節(jié)器基本電路分析186 1331DDZⅢ型調(diào)節(jié)器基本電路分析186 1332數(shù)字式調(diào)節(jié)器基本電路分析187 134可編程序調(diào)節(jié)器189 1341可編程序調(diào)節(jié)器的工作原理189 1342程序控制規(guī)律的構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)191 135先進(jìn)調(diào)節(jié)器192 1351增強(qiáng)型調(diào)節(jié)器192 1352改進(jìn)型PID控制算法194 思考題與習(xí)題195 14執(zhí)行單元197 141執(zhí)行器工作原理197 1411執(zhí)行器分類與比較197 1412執(zhí)行器基本構(gòu)成及工作原理197 142氣動(dòng)執(zhí)行器198 1421氣動(dòng)執(zhí)行器基本構(gòu)成198 1422閥門定位器199 143電動(dòng)執(zhí)行器200 144調(diào)節(jié)閥201 1441調(diào)節(jié)閥工作原理201 1442調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)及分類202 1443調(diào)節(jié)閥的流量特性204 1444調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)205 思考題與習(xí)題205 第四篇系統(tǒng)控制技術(shù) 15計(jì)算機(jī)儀表控制系統(tǒng)207 151儀表控制系統(tǒng)207 1511閉環(huán)回路控制系統(tǒng)207 1512閉環(huán)回路連續(xù)特性分析208 1513閉環(huán)回路數(shù)字化離散分析208 1514閉環(huán)回路控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化分析209 152計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)211 1521計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展和評(píng)價(jià)211 1522集中控制系統(tǒng)212 1523集散控制系統(tǒng)212 1524分布式控制系統(tǒng)213 153計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)214 1531控制系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)化214 1532控制系統(tǒng)的系統(tǒng)扁平化215 思考題與習(xí)題216 16現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)218 161現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的發(fā)展218 1611現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生218 1612現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程218 1613底層總線系統(tǒng)219 1614現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)特征220 162主要現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)221 1621CAN總線系統(tǒng)221 1622LonWorks總線系統(tǒng)223 1623ProfiBus總線系統(tǒng)224 1624FF總線系統(tǒng)225 163現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)227 1631現(xiàn)場(chǎng)總線單元設(shè)備227 1632現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)228 1633現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)集成與擴(kuò)展229 164現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)232 1641控制系統(tǒng)的組織重構(gòu)化232 1642控制系統(tǒng)的工作協(xié)調(diào)化232 思考題與習(xí)題233 第五篇現(xiàn)代檢測(cè)與儀表技術(shù) 17虛擬儀器234 171虛擬儀器概念及發(fā)展234 172虛擬儀器結(jié)構(gòu)和硬件模塊235 173虛擬儀器的軟件技術(shù)237 思考題與習(xí)題239 18軟測(cè)量方法及技術(shù)240 181軟測(cè)量概述240 182基于統(tǒng)計(jì)方法的軟測(cè)量方法241 183基于狀態(tài)估計(jì)的軟測(cè)量方法243 184基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的軟測(cè)量方法243 185軟測(cè)量方法應(yīng)用實(shí)例244 思考題與習(xí)題248 19多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)249 191多傳感器數(shù)據(jù)融合概念249 192多傳感器數(shù)據(jù)融合框架250 1921多傳感器數(shù)據(jù)融合中的傳感器工作方式250 1922多傳感器數(shù)據(jù)融合結(jié)構(gòu)252 193多傳感器數(shù)據(jù)融合算法253 1931基于Kalman濾波的多傳感器數(shù)據(jù)融合方法253 1932基于貝葉斯決策的多傳感器數(shù)據(jù)融合方法257 1933基于DS證據(jù)論的多傳感器數(shù)據(jù)融合方法258 194多傳感器數(shù)據(jù)融合應(yīng)用實(shí)例261 思考題與習(xí)題263 20傳感器網(wǎng)絡(luò)264 201傳感器網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展264 2011傳感器網(wǎng)絡(luò)264 2012傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成265 2013傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展265 202傳感器網(wǎng)絡(luò)功能與特點(diǎn)266 2021傳感器網(wǎng)絡(luò)主要功能266 2022傳感器網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)267 203傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)268 2031自組織網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)268 2032自組織路由算法269 2033信道接入技術(shù)270 2034電源管理技術(shù)270 2035微型化技術(shù)270 2036檢測(cè)與數(shù)據(jù)融合技術(shù)270 204傳感器網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用271 2041動(dòng)物習(xí)性監(jiān)測(cè)271 2042智能交通系統(tǒng)272 思考題與習(xí)題273 參考文獻(xiàn)274