自动检测技术及仪表控制系统（第二版）

　　本书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章至第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章至第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章至第20章介绍现代检测与仪表技术。本书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。

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第一篇基础知识引论 1绪论1 11检测仪表控制系统1 111典型检测仪表控制系统1 112检测仪表控制系统结构分析2 12基本概念3 121测量范围、上下限及量程3 122零点迁移和量程迁移3 123灵敏度和分辨率4 124误差4 125精确度5 126滞环、死区和回差5 127重复性和再现性6 128可靠性6 13检测仪表技术发展趋势7 思考题与习题7 2误差分析基础及测量不确定度8 21检测精度8 22误差分析的基本概念8 221真值、测量值与误差的关系8 222几种误差的定义9 223测量的准确度与精密度9 23误差原因分析9 24误差分类10 25误差的统计处理10 251随机误差概率及概率密度函数的性质11 252正态分布函数及其特征点11 253置信区间与置信概率12 26误差传递法则13 261误差传递法则13 262不等精度测量的加权及其误差14 27误差估计14 271平均值的误差表示方法14 272平均值与标准偏差的无偏估计15 273测量次数少的误差估计15 28粗大误差检验16 29测量不确定度16 291测量不确定度的由来16 292测量不确定度的分类17 293测量不确定度的评定方法18 210最小二乘法及其应用20 2101最小二乘法原理20 2102最小二乘法在多元间接检测中的应用20 2103最小二乘法在曲线拟合中的应用22 思考题与习题23 3检测技术及方法分析24 31检测方法及其基本概念24 311开环型检测与闭环型检测24 312直接检测与间接检测25 313绝对检测与比较检测25 314偏差法与零位法25 315强度变量检测与容量变量检测26 316微差法26 317替换法26 318能量变换与能量控制型检测元件26 319主动探索与信息反馈型检测27 32检测系统模型与结构分析27 321检测系统的基本功能27 322信号转换模型与信号选择性27 323检测系统的结构分析28 33提高检测精度的方法30 331时域信号选择方法30 332频域信号选择方法30 34多元化检测技术32 341多元检测与检测方程式32 342多元复合检测33 343多元识别检测34 344构造化检测35 345多点时空检测35 思考题与习题36 第二篇过程参数检测技术 4温度检测37 41测温方法及温标37 411测温原理及方法37 412温标37 42接触式测温39 421热电偶测温39 422热电阻测温45 423集成温度传感器49 43非接触式测温49 431辐射测温原理49 432辐射测温仪表的基本组成及常用方法50 433辐射测温仪表50 434辐射测温仪表的表观温度52 44光纤温度传感器53 441液晶光纤温度传感器53 442荧光光纤温度传感器53 443半导体光纤温度传感器54 444光纤辐射温度计54 45测温实例55 451管道内流体温度的测量55 452烟道中烟气温度的测量55 453非接触法测量物体表面温度56 思考题与习题56 5压力检测57 51压力单位及压力检测方法57 511压力的单位57 512压力的几种表示方法57 513压力检测的主要方法及分类58 52常用压力检测仪表59 521弹性压力计59 522力平衡式压力计62 523压力传感器62 53测压仪表的使用及压力检测系统66 531测压仪表的使用66 532压力检测系统67 思考题与习题68 6流量检测70 61流量检测基本概念70 611流量的概念和单位70 612流量检测方法及流量计分类70 62体积流量检测方法72 621容积式流量计72 622差压式流量计74 623速度式流量计83 63质量流量检测方法87 631间接式质量流量测量方法87 632直接式质量流量计89 64流量标准装置91 641液体流量标准装置91 642气体流量标准装置92 思考题与习题93 7物位检测94 71物位的定义及物位检测仪表的分类94 712物位检测仪表的分类94 72常用物位检测仪表95 721静压式液位检测仪表95 722浮力式物位检测仪表97 723其他物位测量仪表99 73影响物位测量的因素102 731液位测量的特点102 732料位测量的特点103 733界位测量的特点103 思考题与习题103 8机械量检测104 81模拟式位移检测104 811电容式位移检测方法104 812电感式位移检测方法105 813差动变压器位移检测方法106 814光纤位移检测方法107 82光学数字式位移检测107 821光栅标尺107 822莫尔条纹标尺108 823激光扫描测长与图像检测108 83转速检测109 831离心力检测法109 832光电码盘转速检测法109 833空间滤波器式检测法110 84力的检测方法111 841金属应变元件111 842半导体应变元件112 843压电效应112 844压敏导电橡胶113 85加速度与振动检测113 851加速度检测原理113 852动电型振动检测方法115 853微机械加速度传感元件116 思考题与习题116 9成分分析仪表117 91成分分析方法及分析系统的构成117 911成分分析方法及分类117 912自动分析系统的构成117 92几种工业用成分分析仪表118 921热导式气体分析器118 922红外线气体分析器120 923氧化锆氧分析器121 924气相色谱仪123 925半导体气敏传感器125 926工业酸度计128 93湿度的检测130 931湿度的表示方法及湿度检测的特点130 932干湿球湿度计131 933电解质系湿敏传感器131 934陶瓷湿敏传感器132 935高分子聚合物湿敏传感器132 思考题与习题133 第三篇仪表系统分析 10仪表系统及其理论分析134 101仪表发展概况134 102常用仪表分类及特性135 1021常用仪表分类135 1022电动单元组合仪表及DDZⅡ型和DDZⅢ型仪表比较136 103仪表输入输出静态特性分析137 1031输入输出特性分析137 1032仪表特性线性化处理分析138 104仪表系统建模139 1041时域模型139 1042频域模型140 1043离散模型141 105仪表系统时域分析142 1051时域分析指标142 1052阶跃扰动动态特性分析143 1053等速扰动动态特性分析143 106仪表系统频域分析144 1061正弦扰动动态特性分析144 1062频率响应Bode图分析145 1063频带分析146 107混合仪表系统浅析147 1071混合仪表系统建模147 1072时域分析148 1073频域分析148 思考题与习题149 11变送单元150 111常用变送器工作原理150 1111常用变送器结构分析150 1112力矩平衡式原理151 1113桥式电路原理151 1114差动方式原理152 112DDZⅢ型差压变送器153 113DDZⅢ型温度变送器156 1131直流毫伏输入电路156 1132热电偶输入电路157 1133热电阻输入电路158 114新型变送器159 1141微电子式变送器159 1142数字式变送器160 思考题与习题161 12显示单元162 121显示仪表工作原理162 1211显示仪表结构分析162 1212电位差计式自动平衡原理163 1213电桥式自动平衡原理163 1214差动变压器式自动平衡原理164 122传统显示及记录仪表164 1221电位差计式自动平衡显示仪表164 1222电桥式自动平衡显示仪表165 123数字式显示及记录仪表168 1231数字模拟混合记录仪168 1232全数字式记录仪170 思考题与习题171 13调节控制单元172 131常规控制规律172 1311典型控制系统172 1312基本控制规律173 1313常规控制规律174 1314实用PID控制规律的构成177 132调节器控制规律的实现179 1321DDZⅢ型调节器PID控制规律的实现179 1322数字式调节器控制规律的实现184 133常规调节器基本电路分析186 1331DDZⅢ型调节器基本电路分析186 1332数字式调节器基本电路分析187 134可编程序调节器189 1341可编程序调节器的工作原理189 1342程序控制规律的构成和实现191 135先进调节器192 1351增强型调节器192 1352改进型PID控制算法194 思考题与习题195 14执行单元197 141执行器工作原理197 1411执行器分类与比较197 1412执行器基本构成及工作原理197 142气动执行器198 1421气动执行器基本构成198 1422阀门定位器199 143电动执行器200 144调节阀201 1441调节阀工作原理201 1442调节阀结构及分类202 1443调节阀的流量特性204 1444调节阀的流量系数205 思考题与习题205 第四篇系统控制技术 15计算机仪表控制系统207 151仪表控制系统207 1511闭环回路控制系统207 1512闭环回路连续特性分析208 1513闭环回路数字化离散分析208 1514闭环回路控制系统网络化分析209 152计算机控制系统211 1521计算机控制系统的发展和评价211 1522集中控制系统212 1523集散控制系统212 1524分布式控制系统213 153计算机控制系统发展趋势214 1531控制系统的控制网络化214 1532控制系统的系统扁平化215 思考题与习题216 16现场总线控制系统218 161现场总线控制系统的发展218 1611现场总线的产生218 1612现场总线系统的发展过程218 1613底层总线系统219 1614现场总线控制系统特征220 162主要现场总线系统221 1621CAN总线系统221 1622LonWorks总线系统223 1623ProfiBus总线系统224 1624FF总线系统225 163现场总线控制系统227 1631现场总线单元设备227 1632现场总线控制系统结构228 1633现场总线系统集成与扩展229 164现场总线控制系统发展趋势232 1641控制系统的组织重构化232 1642控制系统的工作协调化232 思考题与习题233 第五篇现代检测与仪表技术 17虚拟仪器234 171虚拟仪器概念及发展234 172虚拟仪器结构和硬件模块235 173虚拟仪器的软件技术237 思考题与习题239 18软测量方法及技术240 181软测量概述240 182基于统计方法的软测量方法241 183基于状态估计的软测量方法243 184基于神经元网络技术的软测量方法243 185软测量方法应用实例244 思考题与习题248 19多传感器数据融合技术249 191多传感器数据融合概念249 192多传感器数据融合框架250 1921多传感器数据融合中的传感器工作方式250 1922多传感器数据融合结构252 193多传感器数据融合算法253 1931基于Kalman滤波的多传感器数据融合方法253 1932基于贝叶斯决策的多传感器数据融合方法257 1933基于DS证据论的多传感器数据融合方法258 194多传感器数据融合应用实例261 思考题与习题263 20传感器网络264 201传感器网络的产生与发展264 2011传感器网络264 2012传感器网络的构成265 2013传感器网络的发展265 202传感器网络功能与特点266 2021传感器网络主要功能266 2022传感器网络主要特点267 203传感器网络关键技术268 2031自组织网络体系结构268 2032自组织路由算法269 2033信道接入技术270 2034电源管理技术270 2035微型化技术270 2036检测与数据融合技术270 204传感器网络典型应用271 2041动物习性监测271 2042智能交通系统272 思考题与习题273 参考文献274