智能仪表原理与应用技术

章节摘录

第1章 绪论1.1 现代仪表的发展仪器、仪表是对物质世界进行测量与控制的基础手段和设备。任何一个工业生产过程都需要一定的检测技术和相应的仪表，以便于对生产过程进行测量、监视、控制和保护。因此，仪表在生产过程中承担着非常重要的作用。现代仪器、仪表是随着电子管的诞生而出现的电子仪表。1915年，美国首先提出峰值电子电压表的设计，并于1928年达到商品化。自动化仪表工业产生于20世纪40年代。由于当时石油、化工、电力和机械等工业的需要和自动化科学技术的建立，出现了将测量、记录、调节和执行功能组合到一起的仪表，较好地适应了当时自动化程度不高、控制分散的状况。由于这种仪表主要使用在控制系统的现场，因而在仪表的发展过程中被称为“基地式”仪表。20世纪50年代以前，PID调节已很流行，基地式仪表仍为主流热工仪表。功能分离、信号传输、中央控制室集中显示操作，这种可应用于多个行业的通用性强的自动化仪表模式还在酝酿之中。随着大型工业的出现，生产过程的控制开始向综合自动化和功能分离、信号传输、中央控制室集中显示操作，可应用于多个行业的通用化仪表的模式发展，于是对仪表提出了新的要求。即，仪表以功能划分，形成相对独立的能完成一定职能的标准单元，各单元之间以规定的标准信号相互联系，通过组合构成各种复杂程度不同的自动控制系统。这就是“DDZ（单元组合式）仪表”。

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第1章 绪论 1.1 现代仪表的发展 1.2 智能仪表的功能特点 1.3 智能仪表的结构 1.3.1 硬件系统组成 1.3.2 软件系统组成 第2章 智能仪表的总体设计 2.1 智能仪表的设计原则、 思想及步骤 2.1.1 智能仪表的设计原则 2.1.2 智能仪表的设计思想 2.1.3 智能仪表的设计、 研发步骤 2.2 智能仪表设计中微处理器的选择 2.2.1 智能仪表常用微处理器芯片 2.2.2 智能仪表设计中微处理器选择实例 第3章 智能仪表的硬件设计 3.1 智能仪表的信号测量与数据采集 3.1.1 非电量测量及其接口电路 3.1.2 测量信号处理电路 3.1.3 数据采集电路 3.2 智能仪表的信号输出通道 3.2.1 输出信号种类及其通道的结构 3.2.2 D/A转换芯片及其接口技术 3.2.3 模拟量输出通道设计实例 3.2.4 开关量输出通道结构及设计实例 3.3 智能仪表的人-机接口 3.3.1 键盘与接口 3.3.2 显示接口技术 3.3.3 打印输出接口技术 第4章 智能仪表的软件设计 4.1 软件设计过程 4.1.1 总体设计 4.1.2 详细设计 4.1.3 编写程序 4.1.4 程序调试 4.1.5 软件维护 4.2 嵌入式实时操作系统及其应用 4.2.1 嵌入式实时操作系统 4.2.2 嵌入式实时操作系统应用 第5章 智能仪表的自动功能 5.1 自动测量 5.1.1 自动量程转换 5.1.2 自动补偿功能 5.2 误差自动校准 5.2.1 系统误差及其校准方法 5.2.2 智能仪表自动校准过程 5.3 故障自诊断 5.3.1 环绕自检技术 5.3.2 数字电路故障自检方法 5.3.3 模拟电路故障自检方法 5.3.4 智能仪表故障自检注意事项 第6章 智能仪表的数据处理及控制算法 6.1 测量过程的数据处理方法 6.1.1 测量结果的数值处理方法 6.1.2 测量结果的非数值处理 6.1.3 随机信号的处理和分析 6.1.4 测量信号的频谱分析 6.1.5 软测量 6.2 智能仪表中常用的控制算法 6.2.1 PID控制 6.2.2 仿人智能控制 6.2.3 模糊控制 6.2.4 神经网络控制器的设计 第7章 智能仪表的数据通信技术 7.1 智能仪表的标准通信总线 7.1.1 串行数据通信与接口总线 7.1.2 串行通信标准RS-485、RS-422及其接口方法 7.1.3 USB总线及其接口方法 7.2 现场总线网络系统 7.2.1 现场总线概述 7.2.2 控制局域网总线——CAN 7.2.3 基于SJA1000的CAN总线通信技术 7.3 无线通信网络技术 7.3.1 短距离无线数据网络基础 7.3.2 CC2430无线单片机 7.3.3 基于CC2430的无线传感器网络结点的设计举例 第8章 智能仪表的可靠性设计 8.1 可靠性设计的任务和方法 8.1.1 可靠性设计任务 8.1.2 可靠性设计的一般方法 8.2 硬件抗干扰设计 8.2.1 信号通道的滤波技术 8.2.2 屏蔽与接地 8.2.3 电路板的抗干扰设计与制作 8.3 电源的抗干扰技术 8.3.1 电源交流端的抑制干扰措施 8.3.2 电源直流端的抑制干扰措施 8.4 软件抗干扰原理与方法 8.4.1 软件可靠性设计 8.4.2 软件抗干扰技术 第9章 智能仪表设计实例 9.1 项目概述及需求分析 9.1.1 项目概述 9.1.2 具体需求 9.1.3 一般性设计要求 9.2 总体设计 9.2.1 总体方案描述 9.2.2 功能详述 9.2.3 选择微处理器 9.2.4 硬件总体方案设计 9.2.5 软件总体方案设计 9.3 硬件与软件设计 9.3.1 硬件设计 9.3.2 软件设计 9.3.3 仪表的调试 参考文献

作者简介

《智能仪表原理与应用技术》较全面地介绍了智能仪表的基本原理和设计方法。主要内容包括智能仪表的总体设计、硬件设计、软件设计、自动功能、数据处理及控制算法、通信接口技术、可靠性设计和设计实例等。《智能仪表原理与应用技术》注重系统性、实用性，在侧重阐述基本原理与方法的基础上，增加应用技术的篇幅，深入浅出，学用结合。

《智能仪表原理与应用技术》可作为高等工科院校测控技术与仪器专业的教材或参考书，也可供电子测量仪器、自动化、电子技术、计算机等与测控技术相关专业的本科生、研究生、工程技术及科研工作人员参考。

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