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第1章 智能仪器概述1

1.1 智能仪器的重要作用1

1.2 智能仪器的发展过程2

1.3 智能仪器的组成、特点及分类5

1.3.1 智能仪器的组成5

1.3.2 智能仪器的特点6

1.3.3 智能仪器的分类8

1.4 智能仪器的发展方向9

思考题与习题13

第2章 智能仪器的数据采集与处理14

2.1 数据采集系统的组成14

2.1.1 数据采集系统的一般组成14

2.1.2 集中式数据采集系统15

2.1.3 分散式数据采集系统16

2.1.4 采样定理17

2.2 数据采集系统的主要器件20

2.2.1 仪用放大器20

2.2.2 采样／保持器32

2.2.3 模拟开关35

2.2.4 A/D转换器38

2.3 数字信号处理器43

2.3.1 数字信号处理器的特点43

2.3.2 数字信号处理器的结构44

2.3.3 DSP芯片的类型与特点44

2.3.4 选择DSP芯片的考虑因素50

2.4 软测量技术51

2.4.1 软测量技术的发展背景51

2.4.2 软测量技术的基本原理52

2.4.3 建立软测量模型的几种方法53

2.4.4 影响软测量模型性能的因素56

2.4.5 软测量技术的实施步骤58

思考题与习题59

第3章 智能仪器输出通道60

3.1 智能仪器输出通道的信号种类60

3.1.1 模拟量输出信号60

3.1.2 开关量输出信号61

3.1.3 数字量输出信号61

3.2 模拟量输出及D/A转换62

3.2.1 模拟量输出通道的组成及结构形式62

3.2.2 D/A转换器及接口63

3.3 开关量输出68

3.3.1 开关量输出隔离69

3.3.2 开关量输出驱动70

3.3.3 固态继电器71

3.4 数字波形合成技术74

3.4.1 波形合成74

3.4.2 电压／电流转换75

思考题与习题79

第4章 智能仪器的人机接口80

4.1 键盘接口设计80

4.1.1 非编码式键盘接口81

4.1.2 编码式键盘接口87

4.2 显示器接口设计92

4.2.1 LED显示器接口92

4.2.2 LCD接口97

4.3 打印机与绘图仪接口102

4.3.1 打印机接口102

4.3.2 绘图仪接口107

思考题与习题109

第5章 智能仪器通信接口设计110

5.1 并行通信接口110

5.1.1 GPIB总线111

5.1.2 VXI总线119

5.1.3 PXI总线125

5.2 串行通信接口128

5.2.1 RS-232C标准串行接口128

5.2.2 RS-422/485标准串行接口131

5.2.3 通用串行总线USB134

5.3 现场总线技术138

5.3.1 现场总线的定义138

5.3.2 现场总线的体系结构139

5.3.3 现场总线的技术特点及其优越性141

5.3.4 现场总线的分类143

5.3.5 几种典型的现场总线144

5.4 基于工业以太网的通信接口148

5.4.1 概述148

5.4.2 以太网在SCADA系统中的应用149

5.4.3 基于以太网控制装置的通信程序设计150

5.4.4 socket基本技术介绍151

5.4.5 基于PC-104嵌入式控制器的SCADA系统中以太网通信程序的设计153

5.5 蓝牙技术通信159

5.5.1 蓝牙技术的特色与工作原理159

5.5.2 蓝牙芯片组及其实用连接技术161

5.5.3 基于蓝牙技术的便携式数据采集装置163

思考题与习题168

第6章 智能仪器的算法设计169

6.1 测量算法169

6.1.1 测量结果的非数值处理算法169

6.1.2 测量结果的数值处理算法174

6.1.3 量程自动转换与标度变换算法187

6.1.4 多传感器信息融合190

6.2 控制算法194

6.2.1 PID控制算法195

6.2.2 模糊逻辑控制算法198

6.2.3 神经网络算法207

6.2.4 专家系统212

思考题与习题220

第7章 智能仪器的自动校准和抗干扰技术221

7.1 自动校准221

7.1.1 误差校准和自检221

7.1.2 仪器的内部自动校准224

7.1.3 仪器的外部自动校准230

7.2 故障诊断235

7.2.1 故障检测和诊断基础236

7.2.2 故障检测与诊断原理237

7.2.3 故障检测与诊断的数学方法241

7.3 智能仪器抗干扰技术250

7.3.1 干扰的来源及分类250

7.3.2 电源抗干扰技术252

7.3.3 串模干扰及其抑制253

7.3.4 共模干扰及其抑制255

7.3.5 模拟电路和数字电路的隔离257

7.3.6 接地方法258

7.3.7 软件的抗干扰技术259

思考题与习题263

第8章 智能仪器的设计264

8.1 智能仪器设计方法264

8.1.1 智能仪器设计的原则264

8.1.2 智能仪器设计的一般步骤267

8.2 智能仪器的硬件设计270

8.2.1 硬件体系结构的设计270

8.2.2 器件的选择274

8.2.3 部分硬件电路设计278

8.3 智能仪器的软件设计283

8.3.1 软件设计方法283

8.3.2 智能仪器系统软件的构成与设计285

8.4 智能仪器的调试289

8.4.1 智能仪器调试的方法289

8.4.2 智能仪器硬件静态调试289

8.4.3 智能仪器软件调试290

8.4.4 动态在线调试292

8.5 智能仪器设计举例293

8.5.1 温度智能仪器设计293

8.5.2 智能RLC测量仪298

思考题与习题311

第9章 虚拟仪器设计312

9.1 虚拟仪器基础312

9.1.1 虚拟仪器的发展历程312

9.1.2 虚拟仪器的构成313

9.1.3 虚拟仪器的特点315

9.2 虚拟仪器开发工具及方法315

9.2.1 图形化编程开发平台——LabVIEW316

9.2.2 LabWindows/CVI320

9.3 虚拟仪器应用324

9.3.1 虚拟相位差计324

9.3.2 虚拟正弦信号频谱分析仪328

9.3.3 虚拟温度测试仪329

9.3.4 虚拟瓦斯监测仪330

思考题与习题332

第10章 网络化仪器设计333

10.1 概述333

10.2 网络化测试系统的构成方法335

10.3 网络化仪器的体系结构338

10.4 网络化仪器的类型341

10.5 网络化仪器应用前景348

思考题与习题250

参考文献351