本書對檢測技術與系統的發展進行了簡要回顧，對測量系統的基本構成與特性、測量方法分類與特點、測量數據處理等基本概念進行了系統介紹；從應用需求出發，簡要介紹了長度與線位移傳感器、角度及角位移傳感器、測距傳感器、力傳感器、壓力傳感器、速度及加速度傳感器、溫度傳感器、流量傳感器和電磁量傳感器的工作原理及特點；對電壓和電流放大變換電路、測量電橋及其放大電路、噪聲抑制電路、模擬-數字轉換、電壓電流和電壓頻率變換電路的工作原理進行了系統的分析，對常用的電氣干擾抑制措施進行了歸納。
?為配合上海交通大學寬口徑人才培養、通識教育思想和大電類平臺教學的需要，為國家精品課程（2004年）“檢測技術基礎”之系列教材而編寫。從測量技術的發展歷程講起，使讀者對測量技術及系統的特點和脈絡有一個系統而全面的了解，然后介紹共性技術（測量方法，測量誤差），各類傳感器，信號調理電路，計算機輔助測量系統及網絡化測量系統及現代信息處理技術。
檢測裝置與測量系統在工農業生產、交通運輸、科學實驗甚至日常生活中無處不在，檢測技術及相關基礎知識已成為工科學生必備的技術基礎和工程基礎的有機組成部分。很多工科院校都開設了檢測技術類課程或工程導論類的通識課程，本教材即為這類課程的需求而寫。本書以使工科學生、工程技術及管理人員掌握檢測技術與系統必要知識，了解現代檢測技術與系統的發展為目的而編寫，易學實用，又兼有檢測技術與系統手冊功能。 編者根據自己多年的教學經驗與科研心得，從素質教育和能力培養的觀點出發編寫本書，既注重知識的結構性和完整性，又充分考慮讀者對易學實用的要求。在內容的安排上，特別注意知識呈現的體系封閉性，即從最基本的概念切入，循序分析，使讀者不受太多先修專業課程的限制，讀者只要具備普通物理和工程數學的知識基礎就可以讀懂本書。讀者不需要花費大量的學時或閱讀時間即可了解檢測技術與系統的基本知識和概貌，以適應現代快節奏的學習需要。入門基礎知識與高技術前沿相結合，使本教材適應不同層次的需求。 本書從測量技術的發展歷程講起，使讀者對測量技術及系統的特點和發展脈絡有一個系統而全面的了解，然后介紹共性技術，接著講述各類傳感器的工作原理與特點、常用信號調理電路及其應用特點、計算機輔助測量系統及網絡化測量系統及現代信息處理技術等。本書從系統的角度就測量系統的有機組成（信號檢測、變換和分析處理等部分）進行了深入淺出的分析和介紹，突出必備知識以及基礎知識中的重點和難點。信息分析處理新技術、計算機輔助測量系統及網絡化測量系統等內容反映了現代測量技術與系統的特點。 檢測技術與系統涉及的知識面廣，信息量大，工程性強，設置的內容若過于繁雜，初學者易迷失其中反而不得要領。本教材力求摘其要點，注重內容的基礎性和共性價值，使讀者通過快速閱讀即可獲得對檢測技術與系統基本而系統性的理解。通過本書，讀者可以全面了解測量系統的基本構成和基本特性、測量方法、測量數據處理等基本概念和要點，常規工程量的檢測方法和各種信號調理技術等。關于模糊數學、人工神經網絡、傳感器融合等信息分析處理新方法、儀器和工業總線，以及無線傳感器網絡等內容，書中展現了新的理論和方法、計算機技術和網絡技術等為檢測系統帶來的新進展。 本書由上海交通大學蔡萍、趙輝和施亮合作編寫，蔡萍主編。蔡萍編寫了第1、2、4和6章，趙輝編寫了第3章，施亮編寫了第5章。本書交稿后由本書編審委員會委員機工社華章分社王穎副編審進行了審核，提出了修改意見，在此表示感謝！ 本書在編寫中參閱了許多文獻，在此向有關作者深表謝意！ 對于書中難免存在的不足之處，懇請讀者批評指正。 編者2016年5月
言 教學建議 第1章引言1 1.1測量技術的作用、地位與任務1 1.2測量技術與測量系統的發展歷程概述8 1.3若干名詞術語的詞義辨析12 1.4本書導讀14 思考題與練習題15 第2章測量系統及其特性16 2.1測量系統的構成16 2.1.1檢出部分17 2.1.2信號變換部分19 2.1.3分析處理部分19 2.1.4通信接口與總線部分20 2.1.5主控軟件20 2.2測量方法分類21 2.2.1直接測量與間接測量21 2.2.2偏移法與零位法測量22 2.2.3差動式測量23 2.2.4隨動跟蹤測量24 2.2.5主動探索與信息反饋型檢測24 2.3靜態測量與靜態指標25 2.3.1非線性誤差25 2.3.2靈敏度26 2.3.3分辨力26 2.3.4量程和動態范圍26 2.3.5回程誤差、重復性、死區與漂移26 2.4測量系統的動態特性及指標27 2.5測量誤差與測量誤差數據處理31 2.5.1測量誤差31 2.5.2測量誤差數據處理34 2.5.3有效數字38 2.6最小二乘法原理與回歸分析方法簡介38 2.6.1最小二乘法原理38 2.6.2回歸分析39 2.6.3回歸方程的方差分析及其顯著性檢驗40 2.7量制與量綱42 2.7.1概述42 2.7.2國際單位制42 思考題與練習題44 第3章傳感器技術46 3.1傳感器概述46 3.1.1傳感器基本概念46 3.1.2傳感器的構成47 3.1.3傳感器的分類48 3.2長度及線位移傳感器49 3.2.1電感位移傳感器50 3.2.2電容位移傳感器54 3.2.3光柵式位移傳感器59 3.2.4激光干涉測量系統62 3.3角度及角位移傳感器64 3.3.1圓光柵傳感器64 3.3.2光電編碼器65 3.4測距傳感器69 3.4.1激光測距傳感器69 3.4.2超聲波測距傳感器70 3.5力傳感器71 3.5.1電阻應變式力傳感器71 3.5.2壓電式力傳感器72 3.6壓力傳感器77 3.6.1電阻應變式壓力傳感器77 3.6.2壓阻式壓力傳感器78 3.6.3電感式壓力傳感器79 3.6.4電容式壓力傳感器80 3.6.5壓電式壓力傳感器80 3.7速度及加速度傳感器81 3.7.1速度傳感器81 3.7.2加速度傳感器83 3.8溫度傳感器87 3.8.1熱電偶溫度傳感器87 3.8.2熱電阻溫度傳感器90 3.8.3輻射式溫度傳感器92 3.9流量傳感器93 3.9.1差壓式流量傳感器93 3.9.2流阻式流量傳感器94 3.9.3測速式流量傳感器96 3.9.4振動式流量傳感器98 3.9.5質量流量計100 3.10電磁量傳感器101 3.10.1光纖電流傳感器101 3.10.2霍爾電流傳感器103 3.10.3磁敏傳感器105 思考題與練習題106 第4章電信號的變換與處理技術108 4.1電壓和電流放大變換電路108 4.1.1傳感器的等效電路109 4.1.2同相輸入和反相輸入比例電路110 4.1.3電流電壓轉換電路111 4.1.4差分放大與儀用放大器111 4.1.5真有效值電路113 4.2測量電橋及其放大電路114 4.2.1測量電橋114 4.2.2電橋放大器115 4.3噪聲抑制技術117 4.3.1噪聲的一般性質117 4.3.2相敏檢波技術117 4.3.3模擬濾波技術120 4.4模擬數字轉換技術124 4.4.1采樣與量化124 4.4.2模數轉換器的主要性能指標及原理125 4.5電壓/頻率、電壓/電流變換技術130 4.5.1電壓/頻率轉換130 4.5.2電壓/電流變換131 4.6干擾抑制技術132 4.6.1干擾的傳播途徑132 4.6.2抗干擾措施134 思考題與練習題141 第5章計算機輔助測量系統及網絡化測量系統142 5.1現場總線和儀器總線142 5.1.1測量系統的發展概述142 5.1.2儀器總線143 5.1.3現場總線144 5.2GPIB總線及其應用146 5.2.1GPIB總線技術概述146 5.2.2GPIB總線構成148 5.2.3十種接口功能149 5.2.4GPIB總線系統中的消息150 5.2.5IEEE 488.2標準和SCPI簡介151 5.2.6GPIB總線的應用152 5.3VXI總線及其應用152 5.3.1VXI總線系統的機械結構153 5.3.2VXI系統的總線構成153 5.3.3VXI總線系統的資源管理156 5.3.4VXI總線系統的體系結構156 5.3.5VXI總線系統的通信協議158 5.3.6VXI總線的應用161 5.4CAN總線及其應用162 5.4.1CAN總線概述162 5.4.2CAN的通信參考模型163 5.4.3CAN總線信號的位電平163 5.4.4CAN的報文結構164 5.4.5錯誤類型和故障界定166 5.4.6CAN高層協議167 5.4.7CAN總線的應用167 5.5無線傳感器網絡168 5.5.1無線傳感器網絡的概念169 5.5.2無線傳感器網絡的特點170 5.5.3無線傳感器網絡的體系結構171 5.5.4ZigBee協議172 5.5.5無線傳感器網絡的應用173 思考題與練習題174 第6章現代信息處理方法在測量技術中的應用176 6.1數字濾波方法177 6.1.1限幅濾波177 6.1.2中值濾波177 6.1.3平滑濾波177 6.1.4一階慣性濾波179 6.2人工神經網絡在測量中的應用179 6.2.1人工神經網絡信號處理簡述179 6.2.2人工神經網絡180 6.2.3BP模型及其應用181 6.3模糊數學方法在測量中的應用182 6.3.1概述182 6.3.2基本定義和定理183 6.3.3模糊檢測技術應用實例185 6.4基于相關原理的測量方法186 6.4.1信號的自相關處理186 6.4.2信號的互相關處理187 6.4.3相關檢測應用舉例188 6.5多傳感器信息融合技術189 6.5.1概述189 6.5.2信息融合的貝葉斯方法190 6.6小波方法及其應用191 6.6.1對數變換191 6.6.2傅里葉變換191 6.6.3小波變換192 6.6.4應用舉例193 思考題與練習題194 參考文獻195
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