测控系统原理与设计

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第1章 概述
1.1 测控系统的分类与组成
1.1.1 测控系统的分类
1.1.2 测控系统的组成
1.1.3 测控系统的基本概念
1.1.4 测控系统的性能指标
1.1.5 测控系统的建模
1.1.6 测控技术的发展
1.1.7 控制策略与算法的发展
1.2 智能测控系统
1.2.1 智能测控系统的概念
1.2.2 智能测控系统的组成
1.2.3 智能测控系统的主要功能特征
1.2.4 智能测控系统的发展趋势
1.3 嵌入式系统
1.3.1 嵌入式系统的特点
1.3.2 嵌入式系统处理器的类型
1.3.3 可编程序控制器
习题与思考题
第2章 传感器
2.1 传感器概述
2.1.1 传感器的组成与分类
2.1.2 传感器的主要技术指标
2.2 压力(差压)传感器
2.2.1 压力传感器的类别与性能
2.2.2 电感式压力(差压)传感器
2.2.3 霍尔压力传感器
2.2.4 集成压力(差压)传感器
2.3 流量传感器
2.3.1 流量测量方法
2.3.2 超声波流量传感器
2.3.3 卡曼涡街流量传感器
2.3.4 激光流量传感器
2.3.5 光纤流量传感器
2.4 温度传感器
2.4.1 测量温度的主要方法
2.4.2 PN结温度传感器
2.4.3 集成温度传感器
2.4.4 光电温度计
2.4.5 红外测温仪
2.4.6 光纤温度传感器
2.5 气体传感器
2.5.1 半导体气体传感器
2.5.2 电化学式气体传感器
2.5.3 固体电解质气体传感器
2.5.4 接触燃烧式气体传感器
2.5.5 光学式气体传感器
2.5.6 高分子气体传感器
2.6 固态图像传感器
2.6.1 CCD图像传感器
2.6.2 CMOS图像传感器
2.7 智能传感器概述
2.7.1 智能传感器的概念
2.7.2 智能传感器的组成与特点
2.7.3 智能传感器的体系结构
2.7.4 智能传感器的基本功能
2.7.5 智能传感器的发展趋势
习题与思考题
第3章 检测信号采集技术
3.1 检测信号概述
3.1.1 消息、信号与信息
3.1.2 信息的度量
3.1.3 检测信号
3.1.4 模拟信号的采样与量化
3.2 模拟信号的采集
3.2.1 模拟量输入通道的一般结构
3.2.2 信号调理电路
3.2.3 多路转换模拟开关(MUX)
3.2.4 数据放大器
3.2.5 采样保持器
3.3 A/D转换器
3.3.1 A/D转换器的分类
3.3.2 A/D转换器的主要技术指标
3.3.3 并行接口ADC
3.3.4 串并行输出ADC接口
3.3.5 串行接口ADC
3.3.6 片内集成A/D转换模块
3.4 脉冲信号的采集
3.4.1 脉冲信号检测原理
3.4.2 51单片机用于频率测量
3.4.3 8098单片机用于频率测量
3.4.4 V/F转换
3.5 开关量信号的采集
3.5.1 开关量输入信号的调理
3.5.2 光电耦合器
3.5.3 开关量输入信号与光耦的连接
3.5.4 开关量输入信号与CPU的连接
3.5.5 数字量输入信号的采集
3.6 虚拟仪器信号采集技术
3.6.1 VI的结构
3.6.2 VI的软件开发平台LabVIEW
习题与思考题
第4章 数据通信技术
4.1 数据通信基础
4.1.1 数据通信系统的基本组成
4.1.2 信道的分类
4.1.3 数据传输的形式
4.1.4 串行通信
4.1.5 差错控制
4.2 数字信号的基带传输
4.2.1 基带信号
4.2.2 基带信号传输接口
4.3 数字信号的频带传输
4.3.1 数字信号的频带传输
4.3.2 频移键控法FSK
4.3.3 调制解调器集成电路
4.4 数字信号的无线传输
4.4.1 发射电路
4.4.2 接收电路
4.4.3 采用CC2400的收发器电路
4.4.4 采用nRF24E2的发射电路
4.4.5 蓝牙技木
4.4.6 实现远程数据无线通信的一种方案
习题与思考题
第5章 测控网络技术
5.1 测控网络概述
5.1.1 测控网络在企业网络系统中的地位与作用
5.1.2 测控网络与现场总线
5.1.3 测控网络的特点
5.1.4 测控网络的发展与标准化
5.2 测控网络技术基础
5.2.1 测控网络的节点
5.2.2 测控网络的拓扑
5.2.3 网络信道的访问控制方式
5.2.4 网络互联
5.3 具有代表性的现场总线
5.3.1 CAN总线
5.3.2 FF总线
5.3.3 LonWorks总线
5.3.4 PROFIBUS总线
5.3.5 HART总线
5.4 以太网技术
5.4.1 以太测控网络的组成及其特点
5.4.2 以太网用于工业现场的关键技术
习题与思考题
第6章 数据处理技术
6.1 多传感器数据融合技术
6.1.1 数据融合系统的建模
6.1.2 层次化融合结构
6.1.3 融合算法与分布式多传感器数据融合
6.1.4 基于模糊理论的分布式一致性数据融合
6.2 量程自动转换与标度变换
6.2.1 量程自动转换
6.2.2 标度变换
6.3 数字PID控制算法
6.3.1 PID控制原理
6.3.2 数字PID控制算法
6.3.3 数字PID控制器的参数整定
6.4 模糊控制算法
6.4.1 模糊控制原理
6.4.2 模糊控制器设计
6.5 人工神经网络及其应用
6.5.1 概述
6.5.2 人工神经网络基础
6.5.3 神经网络在测控系统中的应用
习题与思考题
第7章 干扰及干扰的抑制技术
7.1 噪声与噪声耦合方式
7.1.1 噪声与信噪比
7.1.2 噪声源
7.1.3 噪声的叠加
7.1.4 噪声耦合方式
7.2 干扰的种类
7.2.1 模拟通道的常模干扰NMN
7.2.2 模拟通道的共模干扰CMN
7.2.3 数字通道的内源干扰
7.2.4 数字通道的外源干扰
7.3 常用干扰抑制技术
7.3.1 屏蔽技术
7.3.2 隔离技术
7.3.3 浮置技术
7.3.4 平衡电路
7.3.5 滤波器
7.3.6 接地技术
7.4 干扰源的抗干扰措施
7.4.1 抑制电源引入的干扰
7.4.2 抑制机械触点产生的干扰
7.4.3 屏蔽干扰源
7.5 传输通道的抗干扰措施
7.5.1 常模干扰的抑制
7.5.2 共模干扰的抑制
7.6 减小测控系统干扰灵敏度的措施
7.6.1 改善数字系统固有干扰的措施
7.6.2 对数字线路的各种外源性干扰采取的措施
7.6.3 各级别的抗干扰设计
7.7 软件抗干扰
7.7.1 数据采集误差的软件对策
7.7.2 控制状态错误的软件对策
7.7.3 程序跑飞的软件对策
习题与思考题
第8章 智能结构检测与控制技术
8.1 概述
8.2 智能结构材料
8.2.1 电流变体和磁流变体
8.2.2 压电材料
8.2.3 形状记忆合金
8.2.4 形状记忆聚合物
8.2.5 磁致伸缩材料
8.2.6 智能光纤
8.2.7 光纤复合材料
8.2.8 功能凝胶
8.2.9 高分子生物材料
8.3 智能结构检测与控制组成要素
8.3.1 感知器
8.3.2 驱动器
8.3.3 控制器
8.3.4 智能结构集成
8.4 智能结构检测与控制作用方式
8.4.1 局部控制
8.4.2 全局算法控制
8.4.3 智能控制
8.5 智能结构检测与控制技术的工程应用
8.5.1 在机器人中的应用
8.5.2 在航空工业中的应用
8.5.3 在土木工程中的应用
8.6 纳米检测与控制技术
习题与思考题
第9章 测控系统的设计
9.1 测控系统设计步骤及原则
9.1.1 监测监控系统设计步骤
9.1.2 测控对象对测控系统的要求
9.1.3 测控系统的设计原则
9.2 测控系统总体方案的确定
9.2.1 确定系统的结构
9.2.2 选择传感器
9.2.3 选择分站通道
9.2.4 选择外围设备
9.3 测控分站的设计
9.3.1 测控分站设计方案的确定
9.3.2 测控分站设计举例
9.4 测控系统的防爆措施
9.4.1 设计本安电路应注意的问题
9.4.2 安全栅
9.4.3 隔爆兼本安型电源
9.5 测控系统软件设计
9.5.1 测控系统软件设计原则
9.5.2 测控系统软件设计步骤
9.5.3 程序设计方法
9.6 测控系统的集成
9.6.1 测控系统的集成
9.6.2 测控系统集成的原则
9.6.3 测控系统集成的方法
9.7 组态软件
9.7.1 组态软件的特点及设计思想
9.7.2 组态软件的数据流
9.7.3 使用组态软件的一般步骤
9.7.4 MCGS组态软件简介
习题与思考题
第10章 工程应用实例
10.1 V-M直流调速系统
10.1.1 调速原理和方法
10.1.2 构成V-M调速系统的环节
10.1.3 系统软件
10.2 提升机变频控制系统
10.2.1 提升机的速度图和力图
10.2.2 调速原理和方法
10.2.3 构成提升机变频控制系统的环节
10.2.4 PLC的程序流程
10.3 典型矿山安全监测监控系统
10.3.1 KJ95型煤矿综合监控系统主要技术指标
10.3.2 KJ95型煤矿综合监控系统的组成
10.3.3 KJ95应用举例
10.4 丁二烯生产的FF总线测控系统
10.4.1 系统设备和现场智能仪表的选择
10.4.2 系统开发组态软件的选择
10.4.3 基金会现场总线的网络组态
10.4.4 PlantWeb工厂管控网的建立
10.5 供水工程工业以太网测控系统
10.5.1 系统网络结构
10.5.2 控制系统的组成
参考文献