《自動檢測技術及儀表控制系統(第3版)》是有關過程參數檢測和自動化儀表系統的基礎理論和應用技術的教材。
全書分為五篇共20章。第一篇中第1、2章介紹檢測和儀表的基本知識及誤差分析方法,第3章介紹檢測技術基本方法;第二篇中第4章~第9章分別介紹溫度、壓力、流量、物位、機械量、成分分析等參數的檢測方法;第三篇中第10章介紹自動化儀表特性及發展,第11章~第14章分別介紹儀表系統中的變送、顯示、調節和執行等單元;第四篇中第15章、第16章分析和討論由儀表構成的計算機控制系統和現場總線控制系統的相關技術及其發展趨勢;第五篇中第17章~第20章介紹現代檢測與儀表技術。
《自動檢測技術及儀表控制系統(第3版)》作為高校自動化及相關專業的本科生教材,亦可滿足相關研究生和工程技術人員的需要。
第一篇基礎知識引論
1緒論
1.1檢測儀表控制系統
1.1.1典型檢測儀表控制系統
1.1.2檢測儀表控制系統結構分析
1.2基本概念
1.2.1測量范圍、上下限及量程
1.2.2零點遷移和量程遷移
1.2.3靈敏度和分辨率
1.2.4誤差
1.2.5精確度
1.2.6滯環、死區和回差
1.2.7重復性和再現性
1.2.8可靠性
1.3檢測儀表技術發展趨勢
第一篇基礎知識引論
1緒論
1.1檢測儀表控制系統
1.1.1典型檢測儀表控制系統
1.1.2檢測儀表控制系統結構分析
1.2基本概念
1.2.1測量范圍、上下限及量程
1.2.2零點遷移和量程遷移
1.2.3靈敏度和分辨率
1.2.4誤差
1.2.5精確度
1.2.6滯環、死區和回差
1.2.7重復性和再現性
1.2.8可靠性
1.3檢測儀表技術發展趨勢
思考題與習題
2誤差分析基礎及測量不確定度
2.1檢測精度
2.2誤差分析的基本概念
2.2.1真值、測量值與誤差的關系
2.2.2幾種誤差的定義
2.2.3測量的準確度與精密度
2.3誤差原因分析
2.4誤差分類
2.5誤差的統計處理
2.5.1隨機誤差概率及概率密度函數的性質
2.5.2正態分布函數及其特征點
2.5.3置信區間與置信概率
2.6誤差傳遞法則
2.6.1誤差傳遞法則
2.6.2不等精度測量的加權及其誤差
2.7誤差估計
2.7.1平均值的誤差表示方法
2.7.2平均值與標準偏差的無偏估計
2.7.3測量次數少的誤差估計
2.8粗大誤差檢驗
2.9測量不確定度
2.9.1測量不確定度的由來
2.9.2測量不確定度的分類
2.9.3測量不確定度的評定方法
2.10最小二乘法及其應用
2.10.1最小二乘法原理
2.10.2最小二乘法在多元間接檢測中的應用
2.10.3最小二乘法在曲線擬合中的應用
思考題與習題
3檢測技術及方法分析
3.1檢測方法及其基本概念
3.1.1開環型檢測與閉環型檢測
3.1.2直接檢測與間接檢測
3.1.3絕對檢測與比較檢測
3.1.4偏差法與零位法
3.1.5強度變量檢測與容量變量檢測
3.1.6微差法
3.1.7替換法
3.1.8能量變換與能量控制型檢測元件
3.1.9主動探索與信息反饋型檢測
3.2檢測系統模型與結構分析
3.2.1檢測系統的基本功能
3.2.2信號轉換模型與信號選擇性
3.2.3檢測系統的結構分析
3.3提高檢測精度的方法
3.3.1時域信號選擇方法
3.3.2頻域信號選擇方法
3.4多元化檢測技術
3.4.1多元檢測與檢測方程式
3.4.2多元復合檢測
3.4.3多元識別檢測
3.4.4構造化檢測
3.4.5多點時空檢測
思考題與習題
第二篇過程參數檢測技術
4溫度檢測
4.1測溫方法及溫標
4.1.1測溫原理及方法
4.1.2溫標
4.2接觸式測溫
4.2.1熱電偶測溫
4.2.2熱電阻測溫
4.2.3集成溫度傳感器
4.3非接觸式測溫
4.3.1輻射測溫原理
4.3.2輻射測溫儀表的基本組成及常用方法
4.3.3輻射測溫儀表
4.3.4輻射測溫儀表的表觀溫度
4.4光纖溫度傳感器
4.4.1液晶光纖溫度傳感器
4.4.2熒光光纖溫度傳感器
4.4.3半導體光纖溫度傳感器
4.4.4光纖輻射溫度計
4.5測溫實例
4.5.1管道內流體溫度的測量
4.5.2煙道中煙氣溫度的測量
4.5.3非接觸法測量物體表面溫度
思考題與習題
5壓力檢測
5.1壓力單位及壓力檢測方法
5.1.1壓力的單位
5.1.2壓力的幾種表示方法
5.1.3壓力檢測的主要方法及分類
5.2常用壓力檢測儀表
5.2.1彈性壓力計
5.2.2力平衡式壓力計
5.2.3壓力傳感器
5.3測壓儀表的使用及壓力檢測系統
5.3.1測壓儀表的使用
5.3.2壓力檢測系統
思考題與習題
6流量檢測
6.1流量檢測基本概念
6.1.1流量的概念和單位
6.1.2流量測量涉及的流體力學基本概念
6.1.3流量檢測方法及流量計分類
6.2體積流量檢測方法
6.2.1容積式流量計
6.2.2差壓式流量計
6.2.3速度式流量計
6.3質量流量檢測方法
6.3.1間接式質量流量測量方法
6.3.2直接式質量流量計
6.4流量標準裝置
6.4.1液體流量標準裝置
6.4.2氣體流量標準裝置
思考題與習題
7物位檢測
7.1物位的定義及物位檢測儀表的分類
7.1.1物位的定義
7.1.2物位檢測儀表的分類
7.2常用物位檢測儀表
7.2.1靜壓式液位檢測儀表
7.2.2浮力式物位檢測儀表
7.2.3其他物位測量儀表
7.3影響物位測量的因素
7.3.1液位測量的特點
7.3.2料位測量的特點
7.3.3界位測量的特點
思考題與習題
8機械量檢測
8.1模擬式位移檢測
8.1.1電容式位移檢測方法
8.1.2電感式位移檢測方法
8.1.3差動變壓器位移檢測方法
8.1.4光纖位移檢測方法
8.2光學數字式位移檢測
8.2.1光柵標尺
8.2.2莫爾條紋標尺
8.2.3激光掃描測長與圖像檢測
8.3轉速檢測
8.3.1離心力檢測法
8.3.2光電碼盤轉速檢測法
8.3.3空間濾波器式檢測法
8.4力的檢測方法
8.4.1金屬應變元件
8.4.2半導體應變元件
8.4.3壓電效應
8.4.4壓敏導電橡膠
8.5加速度與振動檢測
8.5.1加速度檢測原理
8.5.2動電型振動檢測方法
8.5.3微機械加速度傳感元件
思考題與習題
9成分分析儀表
9.1成分分析方法及分析系統的構成
9.1.1成分分析方法及分類
9.1.2自動分析系統的構成
9.2幾種工業用成分分析儀表
9.2.1熱導式氣體分析器
9.2.2紅外線氣體分析器
9.2.3氧化鋯氧分析器
9.2.4氣相色譜儀
9.2.5半導體氣敏傳感器
9.2.6工業酸度計
9.3濕度的檢測
9.3.1濕度的表示方法及濕度檢測的特點
9.3.2干濕球濕度計
9.3.3電解質系濕敏傳感器
9.3.4陶瓷濕敏傳感器
9.3.5高分子聚合物濕敏傳感器
思考題與習題
第三篇儀表系統分析
10儀表系統及其理論分析
10.1儀表發展概況
10.2常用儀表分類及特性
10.2.1常用儀表分類
10.2.2電動單元組合儀表及DDZ?Ⅱ型和DDZ?Ⅲ型儀表比較
10.3儀表輸入輸出靜態特性分析
10.3.1輸入輸出特性分析
10.3.2儀表特性線性化處理分析
10.4儀表系統建模
10.4.1時域模型
10.4.2頻域模型
10.4.3離散模型
10.5儀表系統時域分析
10.5.1時域分析指標
10.5.2階躍擾動動態特性分析
10.5.3等速擾動動態特性分析
10.6儀表系統頻域分析
10.6.1正弦擾動動態特性分析
10.6.2頻率響應Bode圖分析
10.6.3頻帶分析
10.7混合儀表系統淺析
10.7.1混合儀表系統建模
10.7.2時域分析
10.7.3頻域分析
思考題與習題
11變送單元
11.1常用變送器工作原理
11.1.1常用變送器結構分析
11.1.2力矩平衡式原理
11.1.3橋式電路原理
11.1.4差動方式原理
11.2DDZ?Ⅲ型差壓變送器
11.3DDZ?Ⅲ型溫度變送器
11.3.1直流毫伏輸入電路
11.3.2熱電偶輸入電路
11.3.3熱電阻輸入電路
11.4新型變送器
11.4.1微電子式變送器
11.4.2數字式變送器
思考題與習題
12顯示單元
12.1顯示儀表工作原理
12.1.1顯示儀表結構分析
12.1.2電位差計式自動平衡原理
12.1.3電橋式自動平衡原理
12.1.4差動變壓器式自動平衡原理
12.2傳統顯示及記錄儀表
12.2.1電位差計式自動平衡顯示儀表
12.2.2電橋式自動平衡顯示儀表
12.3數字式顯示及記錄儀表
12.3.1數字模擬混合記錄儀
12.3.2全數字式記錄儀
思考題與習題
13調節控制單元
13.1常規控制規律
13.1.1典型控制系統
13.1.2基本控制規律
13.1.3常規控制規律
13.1.4實用PID控制規律的構成
13.2調節器控制規律的實現
13.2.1DDZ?Ⅲ型調節器PID控制規律的實現
13.2.2數字式調節器控制規律的實現
13.3常規調節器基本電路分析
13.3.1DDZ?Ⅲ型調節器基本電路分析
13.3.2數字式調節器基本電路分析
13.4可編程序調節器
13.4.1可編程序調節器的工作原理
13.4.2程序控制規律的構成和實現
13.5先進調節器
13.5.1增強型調節器
13.5.2改進型PID控制算法
思考題與習題
14執行單元
14.1執行器工作原理
14.1.1執行器分類與比較
14.1.2執行器基本構成及工作原理
14.2氣動執行器
14.2.1氣動執行器基本構成
14.2.2閥門定位器
14.3電動執行器
14.4調節閥
14.4.1調節閥工作原理
14.4.2調節閥結構及分類
14.4.3調節閥的流量特性
14.4.4調節閥的流量系數
思考題與習題
第四篇系統控制技術
15計算機儀表控制系統
15.1儀表控制系統
15.1.1閉環回路控制系統
15.1.2閉環回路連續特性分析
15.1.3閉環回路數字化離散分析
15.1.4閉環回路控制系統網絡化分析
15.2計算機控制系統
15.2.1計算機控制系統的發展和評價
15.2.2集中控制系統
15.2.3集散控制系統
15.2.4分布式控制系統
15.3計算機控制系統發展趨勢
15.3.1控制系統的控制網絡化
15.3.2控制系統的系統扁平化
思考題與習題
16現場總線控制系統
16.1現場總線控制系統的發展
16.1.1現場總線的產生
16.1.2現場總線系統的發展過程
16.1.3底層總線系統
16.1.4現場總線控制系統特征
16.2主要現場總線系統
16.2.1CAN總線系統
16.2.2LonWorks總線系統
16.2.3ProfiBus總線系統
16.2.4FF總線系統
16.3現場總線控制系統
16.3.1現場總線單元設備
16.3.2現場總線控制系統結構
16.3.3現場總線系統集成與擴展
16.4現場總線控制系統發展趨勢
16.4.1控制系統的組織重構化
16.4.2控制系統的工作協調化
思考題與習題
第五篇現代檢測與儀表技術
17虛擬儀器
17.1虛擬儀器概念及發展
17.2虛擬儀器結構和硬件模塊
17.3虛擬儀器的軟件技術
思考題與習題
18軟測量方法及技術
18.1軟測量概述
18.2基于統計方法的軟測量方法
18.3基于狀態估計的軟測量方法
18.4基于神經元網絡技術的軟測量方法
18.5軟測量方法應用實例
思考題與習題
19多傳感器數據融合技術
19.1多傳感器數據融合概念
19.2多傳感器數據融合框架
19.2.1多傳感器數據融合中的傳感器工作方式
19.2.2多傳感器數據融合結構
19.3多傳感器數據融合算法
19.3.1基于Kalman濾波的多傳感器數據融合方法
19.3.2基于貝葉斯決策的多傳感器數據融合方法
19.3.3基于DS證據論的多傳感器數據融合方法
19.4多傳感器數據融合應用實例
思考題與習題
20傳感器網絡
20.1傳感器網絡的產生與發展
20.1.1傳感器網絡
20.1.2傳感器網絡的構成
20.1.3傳感器網絡的發展
20.2傳感器網絡功能與特點
20.2.1傳感器網絡主要功能
20.2.2傳感器網絡主要特點
20.3傳感器網絡關鍵技術
20.3.1自組織網絡體系結構
20.3.2自組織路由算法
20.3.3信道接入技術
20.3.4電源管理技術
20.3.5微型化技術
20.3.6檢測與數據融合技術
20.4傳感器網絡的延展和應用
20.4.1物聯網
20.4.2車聯網
20.4.3傳感器網絡應用案例分析
思考題與習題
參考文獻