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内容简介

　　《自动检测技术及仪表控制系统（第3版）》是有关过程参数检测和自动化仪表系统的基础理论和应用技术的教材。
　　 　　全书分为五篇共20章。第一篇中第1、2章介绍检测和仪表的基本知识及误差分析方法，第3章介绍检测技术基本方法；第二篇中第4章~第9章分别介绍温度、压力、流量、物位、机械量、成分分析等参数的检测方法；第三篇中第10章介绍自动化仪表特性及发展，第11章~第14章分别介绍仪表系统中的变送、显示、调节和执行等单元；第四篇中第15章、第16章分析和讨论由仪表构成的计算机控制系统和现场总线控制系统的相关技术及其发展趋势；第五篇中第17章~第20章介绍现代检测与仪表技术。
　　 　　《自动检测技术及仪表控制系统（第3版）》作为高校自动化及相关专业的本科生教材，亦可满足相关研究生和工程技术人员的需要。

目录

第一篇基础知识引论
1绪论
1.1检测仪表控制系统
1.1.1典型检测仪表控制系统
1.1.2检测仪表控制系统结构分析
1.2基本概念
1.2.1测量范围、上下限及量程
1.2.2零点迁移和量程迁移
1.2.3灵敏度和分辨率
1.2.4误差
1.2.5精确度
1.2.6滞环、死区和回差
1.2.7重复性和再现性
1.2.8可靠性
1.3检测仪表技术发展趋势
思考题与习题
2误差分析基础及测量不确定度
2.1检测精度
2.2误差分析的基本概念
2.2.1真值、测量值与误差的关系
2.2.2几种误差的定义
2.2.3测量的准确度与精密度
2.3误差原因分析
2.4误差分类
2.5误差的统计处理
2.5.1随机误差概率及概率密度函数的性质
2.5.2正态分布函数及其特征点
2.5.3置信区间与置信概率
2.6误差传递法则
2.6.1误差传递法则
2.6.2不等精度测量的加权及其误差
2.7误差估计
2.7.1平均值的误差表示方法
2.7.2平均值与标准偏差的无偏估计
2.7.3测量次数少的误差估计
2.8粗大误差检验
2.9测量不确定度
2.9.1测量不确定度的由来
2.9.2测量不确定度的分类
2.9.3测量不确定度的评定方法
2.10最小二乘法及其应用
2.10.1最小二乘法原理
2.10.2最小二乘法在多元间接检测中的应用
2.10.3最小二乘法在曲线拟合中的应用
思考题与习题
3检测技术及方法分析
3.1检测方法及其基本概念
3.1.1开环型检测与闭环型检测
3.1.2直接检测与间接检测
3.1.3绝对检测与比较检测
3.1.4偏差法与零位法
3.1.5强度变量检测与容量变量检测
3.1.6微差法
3.1.7替换法
3.1.8能量变换与能量控制型检测元件
3.1.9主动探索与信息反馈型检测
3.2检测系统模型与结构分析
3.2.1检测系统的基本功能
3.2.2信号转换模型与信号选择性
3.2.3检测系统的结构分析
3.3提高检测精度的方法
3.3.1时域信号选择方法
3.3.2频域信号选择方法
3.4多元化检测技术
3.4.1多元检测与检测方程式
3.4.2多元复合检测
3.4.3多元识别检测
3.4.4构造化检测
3.4.5多点时空检测
思考题与习题
第二篇过程参数检测技术
4温度检测
4.1测温方法及温标
4.1.1测温原理及方法
4.1.2温标
4.2接触式测温
4.2.1热电偶测温
4.2.2热电阻测温
4.2.3集成温度传感器
4.3非接触式测温
4.3.1辐射测温原理
4.3.2辐射测温仪表的基本组成及常用方法
4.3.3辐射测温仪表
4.3.4辐射测温仪表的表观温度
4.4光纤温度传感器
4.4.1液晶光纤温度传感器
4.4.2荧光光纤温度传感器
4.4.3半导体光纤温度传感器
4.4.4光纤辐射温度计
4.5测温实例
4.5.1管道内流体温度的测量
4.5.2烟道中烟气温度的测量
4.5.3非接触法测量物体表面温度
思考题与习题
5压力检测
5.1压力单位及压力检测方法
5.1.1压力的单位
5.1.2压力的几种表示方法
5.1.3压力检测的主要方法及分类
5.2常用压力检测仪表
5.2.1弹性压力计
5.2.2力平衡式压力计
5.2.3压力传感器
5.3测压仪表的使用及压力检测系统
5.3.1测压仪表的使用
5.3.2压力检测系统
思考题与习题
6流量检测
6.1流量检测基本概念
6.1.1流量的概念和单位
6.1.2流量测量涉及的流体力学基本概念
6.1.3流量检测方法及流量计分类
6.2体积流量检测方法
6.2.1容积式流量计
6.2.2差压式流量计
6.2.3速度式流量计
6.3质量流量检测方法
6.3.1间接式质量流量测量方法
6.3.2直接式质量流量计
6.4流量标准装置
6.4.1液体流量标准装置
6.4.2气体流量标准装置
思考题与习题
7物位检测
7.1物位的定义及物位检测仪表的分类
7.1.1物位的定义
7.1.2物位检测仪表的分类
7.2常用物位检测仪表
7.2.1静压式液位检测仪表
7.2.2浮力式物位检测仪表
7.2.3其他物位测量仪表
7.3影响物位测量的因素
7.3.1液位测量的特点
7.3.2料位测量的特点
7.3.3界位测量的特点
思考题与习题
8机械量检测
8.1模拟式位移检测
8.1.1电容式位移检测方法
8.1.2电感式位移检测方法
8.1.3差动变压器位移检测方法
8.1.4光纤位移检测方法
8.2光学数字式位移检测
8.2.1光栅标尺
8.2.2莫尔条纹标尺
8.2.3激光扫描测长与图像检测
8.3转速检测
8.3.1离心力检测法
8.3.2光电码盘转速检测法
8.3.3空间滤波器式检测法
8.4力的检测方法
8.4.1金属应变元件
8.4.2半导体应变元件
8.4.3压电效应
8.4.4压敏导电橡胶
8.5加速度与振动检测
8.5.1加速度检测原理
8.5.2动电型振动检测方法
8.5.3微机械加速度传感元件
思考题与习题
9成分分析仪表
9.1成分分析方法及分析系统的构成
9.1.1成分分析方法及分类
9.1.2自动分析系统的构成
9.2几种工业用成分分析仪表
9.2.1热导式气体分析器
9.2.2红外线气体分析器
9.2.3氧化锆氧分析器
9.2.4气相色谱仪
9.2.5半导体气敏传感器
9.2.6工业酸度计
9.3湿度的检测
9.3.1湿度的表示方法及湿度检测的特点
9.3.2干湿球湿度计
9.3.3电解质系湿敏传感器
9.3.4陶瓷湿敏传感器
9.3.5高分子聚合物湿敏传感器
思考题与习题
第三篇仪表系统分析
10仪表系统及其理论分析
10.1仪表发展概况
10.2常用仪表分类及特性
10.2.1常用仪表分类
10.2.2电动单元组合仪表及DDZ�并蛐秃虳DZ�并笮鸵潜肀冉�
10.3仪表输入输出静态特性分析
10.3.1输入输出特性分析
10.3.2仪表特性线性化处理分析
10.4仪表系统建模
10.4.1时域模型
10.4.2频域模型
10.4.3离散模型
10.5仪表系统时域分析
10.5.1时域分析指标
10.5.2阶跃扰动动态特性分析
10.5.3等速扰动动态特性分析
10.6仪表系统频域分析
10.6.1正弦扰动动态特性分析
10.6.2频率响应Bode图分析
10.6.3频带分析
10.7混合仪表系统浅析
10.7.1混合仪表系统建模
10.7.2时域分析
10.7.3频域分析
思考题与习题
11变送单元
11.1常用变送器工作原理
11.1.1常用变送器结构分析
11.1.2力矩平衡式原理
11.1.3桥式电路原理
11.1.4差动方式原理
11.2DDZ�并笮筒钛贡渌推�
11.3DDZ�并笮臀露缺渌推�
11.3.1直流毫伏输入电路
11.3.2热电偶输入电路
11.3.3热电阻输入电路
11.4新型变送器
11.4.1微电子式变送器
11.4.2数字式变送器
思考题与习题
12显示单元
12.1显示仪表工作原理
12.1.1显示仪表结构分析
12.1.2电位差计式自动平衡原理
12.1.3电桥式自动平衡原理
12.1.4差动变压器式自动平衡原理
12.2传统显示及记录仪表
12.2.1电位差计式自动平衡显示仪表
12.2.2电桥式自动平衡显示仪表
12.3数字式显示及记录仪表
12.3.1数字模拟混合记录仪
12.3.2全数字式记录仪
思考题与习题
13调节控制单元
13.1常规控制规律
13.1.1典型控制系统
13.1.2基本控制规律
13.1.3常规控制规律
13.1.4实用PID控制规律的构成
13.2调节器控制规律的实现
13.2.1DDZ�并笮偷鹘谄鱌ID控制规律的实现
13.2.2数字式调节器控制规律的实现
13.3常规调节器基本电路分析
13.3.1DDZ�并笮偷鹘谄骰�本电路分析
13.3.2数字式调节器基本电路分析
13.4可编程序调节器
13.4.1可编程序调节器的工作原理
13.4.2程序控制规律的构成和实现
13.5先进调节器
13.5.1增强型调节器
13.5.2改进型PID控制算法
思考题与习题
14执行单元
14.1执行器工作原理
14.1.1执行器分类与比较
14.1.2执行器基本构成及工作原理
14.2气动执行器
14.2.1气动执行器基本构成
14.2.2阀门定位器
14.3电动执行器
14.4调节阀
14.4.1调节阀工作原理
14.4.2调节阀结构及分类
14.4.3调节阀的流量特性
14.4.4调节阀的流量系数
思考题与习题
第四篇系统控制技术
15计算机仪表控制系统
15.1仪表控制系统
15.1.1闭环回路控制系统
15.1.2闭环回路连续特性分析
15.1.3闭环回路数字化离散分析
15.1.4闭环回路控制系统网络化分析
15.2计算机控制系统
15.2.1计算机控制系统的发展和评价
15.2.2集中控制系统
15.2.3集散控制系统
15.2.4分布式控制系统
15.3计算机控制系统发展趋势
15.3.1控制系统的控制网络化
15.3.2控制系统的系统扁平化
思考题与习题
16现场总线控制系统
16.1现场总线控制系统的发展
16.1.1现场总线的产生
16.1.2现场总线系统的发展过程
16.1.3底层总线系统
16.1.4现场总线控制系统特征
16.2主要现场总线系统
16.2.1CAN总线系统
16.2.2LonWorks总线系统
16.2.3ProfiBus总线系统
16.2.4FF总线系统
16.3现场总线控制系统
16.3.1现场总线单元设备
16.3.2现场总线控制系统结构
16.3.3现场总线系统集成与扩展
16.4现场总线控制系统发展趋势
16.4.1控制系统的组织重构化
16.4.2控制系统的工作协调化
思考题与习题
第五篇现代检测与仪表技术
17虚拟仪器
17.1虚拟仪器概念及发展
17.2虚拟仪器结构和硬件模块
17.3虚拟仪器的软件技术
思考题与习题
18软测量方法及技术
18.1软测量概述
18.2基于统计方法的软测量方法
18.3基于状态估计的软测量方法
18.4基于神经元网络技术的软测量方法
18.5软测量方法应用实例
思考题与习题
19多传感器数据融合技术
19.1多传感器数据融合概念
19.2多传感器数据融合框架
19.2.1多传感器数据融合中的传感器工作方式
19.2.2多传感器数据融合结构
19.3多传感器数据融合算法
19.3.1基于Kalman滤波的多传感器数据融合方法
19.3.2基于贝叶斯决策的多传感器数据融合方法
19.3.3基于DS证据论的多传感器数据融合方法
19.4多传感器数据融合应用实例
思考题与习题
20传感器网络
20.1传感器网络的产生与发展
20.1.1传感器网络
20.1.2传感器网络的构成
20.1.3传感器网络的发展
20.2传感器网络功能与特点
20.2.1传感器网络主要功能
20.2.2传感器网络主要特点
20.3传感器网络关键技术
20.3.1自组织网络体系结构
20.3.2自组织路由算法
20.3.3信道接入技术
20.3.4电源管理技术
20.3.5微型化技术
20.3.6检测与数据融合技术
20.4传感器网络的延展和应用
20.4.1物联网
20.4.2车联网
20.4.3传感器网络应用案例分析
思考题与习题
参考文献

精彩书摘

　　3.1.2 直接检测与间接检测 与同类基准进行简单的比较，就能得到测量值的检测方法称作直接检测。利用电桥将阻抗值与已知标准阻抗相比较，用电压表测电压，用速度检测仪测速度等都属于直接检测，这些都只要分别与各自的刻度相比较就可以完成。间接检测就是测量与被检测量有一定关系的2个或2个以上物理量，然后再推算出被检测量。如由测量移动距离和所要时间求速度，测量电流和电阻值求电压等。间接检测需要进行2次以上的测量，一般要分析间接误差的传递。3.1.3 绝对检测与比较检测 绝对检测是指由基本物理量测量而决定被测量的方法。例如，用水银压力计测量压力时，从水银柱的高度、密度和重力加速度等基本量测量决定压力值。与同种类量值进行比较而决定测量值的方法称为比较检测方法，用弹簧管压力计测量压力时，要用已知压力校正压力计的刻度，被测压力使指针摆动而指示的压力是通过比较或校正得出的。3.1.4 偏差法与零位法 用弹簧秤检测重量是最有代表性的偏位检测方法，这种方法结构简单，测量结果直观，被检测量与测量值的关系容易理解。偏差法一般都是开环型结构，增益大。信号转换需要的能量要从被检测对象上获得，因此尽管能量是微小的，但应该注意到因此会使被测对象的状态发生变动，例如用接触式温度计测量温度，热量会被温度计吸收。另外，结构要素的特性变化以及各环节的噪声都将带来测量误差，而且噪声的灵敏度与信号增益一样大。排除这些噪声的方法是采取反馈型闭环检测结构。零位法就是反馈型闭环检测方法，采取与同种类的已知量取平衡的方法进行测量。例如用天平测量质量，等比天平的一个托盘上放被测物体，另一个托盘上放砝码，观察平衡指针的摆动，判断并调整砝码的轻重，达到平衡时的砝码质量则等于被测物体的质量。零位法的平衡操作实际上绝大多数已经完全自动化。例如自动温度记录仪，就是一种零位自动伺服平衡方法。
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很好的书，慢慢看，京东是个不错的买书地! “知识就是力量”，这是英国著名学者培根说的。诚然，知识对于年青一代何等重要。而知识并非生来就有、随意就生的，最主要的获取途径是靠读书。在读书中，有“甘”也有“苦”。 “活到老，学到老”，这句话简洁而极富哲理地概括了人生的意义。虽说读书如逆水行舟，困难重重，苦不堪言；但是，若将它当作一种乐趣，没有负担，像是策马于原野之上，泛舟于西湖之间，尽欢于游戏之中。这样，读书才津津有味、妙不可言。由此，读书带来的“甘甜”自然而然浮出水面，只等着你采撷了。 读书，若只埋首于“书海”中，长此以往，精神得不到适当地调节，“恹倦”的情绪弥满脑际，到终来不知所云，索然无味。这种“苦”是因人造成的，无可厚非。还有一种人思想上存在着问题，认为读书无关紧要，苦得难熬，活受罪。迷途的羔羊总有两种情况：一种是等待死亡；另一种能回头是岸，前程似锦　我的房间里有一整架书籍，每天独自摩挲大小不一的书，轻嗅清清淡淡的油墨香，心中总是充满一股欢欣与愉悦。取出一册，慢慢翻阅，怡然自得。 　　古人读书有三味之说，即“读经味如稻梁，读史味如佳肴，诸子百家，味如醯醢”。我无法感悟得如此精深，但也痴书切切，非同寻常。 　　记得小时侯，一次，我从朋友那儿偶然借得伊索寓言，如获至宝，爱不释手。读书心切，回家后立即关上房门。灯光融融，我倚窗而坐。屋内，灯光昏暗，室外，灯火辉煌，街市嘈杂；我却在书中神游，全然忘我。转眼已月光朦胧，万籁俱寂，不由得染上了一丝睡意。再读两篇才罢！我挺直腰板，目光炯炯有神，神游伊索天国。 　　迷迷糊糊地，我隐约听到轻柔的叫喊声，我揉了揉惺忪的睡眼，看不真切，定神一听，是妈妈的呼唤，我不知在写字台上趴了多久。妈妈冲着我笑道：“什么时候变得这么用功了？”我的脸火辣辣的，慌忙合书上床，倒头便睡。 　　从此，读书就是我永远的乐事。外面的世界确实五彩缤纷，青山啊，绿水啊，小鸟啊，小猫啊，什么也没有激发起我情趣，但送走白日时光的我，情由独钟——在幽静的房间里伴一盏灯，手执一卷，神游其中，任思绪如骏马奔腾，肆意驰骋，饱揽异域风情，目睹历史兴衰荣辱。与住人公同悲同喜，与英雄人物共沉共浮，骂可笑可鄙之辈，哭可怜可敬之士。体验感受主人公艰难的生命旅程，品尝咀嚼先哲们睿智和超凡的见解，让理性之光粲然于脑海，照亮我充满荆棘与坎坷之途。在书海中，静静地揣摩人生的快乐，深深地感知命运的多舛，默默地慨叹人世的沧桑。而心底引发阵阵的感动，一股抑制不住的激动和灵感奔涌。于是乎，笔尖不由得颤动起来，急于想写什么，想说什么…… 　　闲暇之余，读书之外，仍想读书寄情于此，欣然自愉。正如东坡老先生所云：“此心安处吾乡。” 　　早晨，我品香茗读散文，不亦乐乎！中午，我临水倚林读小说，不亦乐乎！晚上，我对窗借光吟诗词，不亦乐乎！整天都是快乐，因为我有书，我在!

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