測量控制與儀器儀表前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢（第2版）

本書為測量控制與儀器儀表工程師格認證（MCIEA）培訓(xùn)教材之一。書中對現(xiàn)代測量控制與儀器儀表相關(guān)領(lǐng)域的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢進行了全面闡述，內(nèi)容廣泛、深入淺出、條理分明。

全書分三篇十一章。內(nèi)容包括測控制與儀器儀表的基本理論基礎(chǔ)、學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和總體趨勢，以及與儀器儀表密切相關(guān)的信息傳感與測試、模擬信號調(diào)理、數(shù)字信號處理、智能控制與系統(tǒng)、現(xiàn)代儀器儀表的設(shè)計與制造技術(shù)等學(xué)術(shù)領(lǐng)域的前沿技術(shù)，還以工業(yè)過程參數(shù)檢測與控制系統(tǒng)、科學(xué)儀器、電子與電工測量儀器、醫(yī)療儀器為典型，分門別類地介紹了典型儀器儀表的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。

本書供從事測控技術(shù)與儀器、電子精密機械、光學(xué)儀器、精密儀器與機械、微納米機電系統(tǒng)、自動化、機電一體化的研究、設(shè)計、制造、使用的調(diào)修的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。

第1篇 總論

1 概述

1.1 測量控制與儀器儀表

1.2 測量控制與儀器儀表的作用與地位

1.3 測量控制與儀器儀表的評價

1.4 量值的傳遞與溯源

1.5 測量信息論

思考題

參考文獻

2 現(xiàn)代測量控制與儀器信表的發(fā)展概述

2.1 現(xiàn)代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系的研究與展望

2.2 我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

2.3 現(xiàn)代測量控制與儀器儀表的發(fā)展

思考題

參考文獻

第2篇 測量控制與儀器儀表前沿技術(shù)

3 傳感與測試前沿技術(shù)

3.1 概述

3.2 前沿傳感技術(shù)

3.3 前沿測試技術(shù)

思考題

參考文獻

4 模擬信號調(diào)理技術(shù)

4.1 引言

4.2 信號放大

4.3 開關(guān)電容濾波器

4.4 高速24位∑-△型模數(shù)轉(zhuǎn)換器

4.5 模擬信號調(diào)理技術(shù)的發(fā)展趨勢

思考題

參考文獻

5 數(shù)字信號處理中的前沿技術(shù)

5.1 儀器儀表與數(shù)字信號處理

5.2 小波變換

5.3 提升小波變換

5.4 獨立分量分析

5.5 模糊計算技術(shù)

5.6 神經(jīng)計算技術(shù)

5.7 進化計算技術(shù)

5.8 混沌計算技術(shù)

5.9 分形計算技術(shù)

5.10 智能技術(shù)的綜合集成

思考題

參考文獻

6 智能控制與系統(tǒng)

6.1 新型微控制器

6.2 儀器儀表與系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)總線

6.3 虛擬儀器及嵌入式系統(tǒng)

6.4 智能控制技術(shù)

習(xí)題與思考題

參考文獻

7 現(xiàn)代儀器儀表的設(shè)計與制造

7.1 先進設(shè)計制造技術(shù)對儀器儀表的作用

7.2 儀器儀表的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)

7.3 儀器儀表的前沿制造技術(shù)

7.4 微米納米制造技術(shù)與現(xiàn)代儀器科學(xué)

習(xí)題與思考題

參考文獻

第3篇 典型測量控制與儀器儀表的發(fā)展趨勢

8 典型工業(yè)過程參數(shù)檢測與控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

8.1 地位、作用和特點

8.2 典型工業(yè)過程參數(shù)檢測的發(fā)展與趨勢

8.3 工業(yè)過程控制的發(fā)展與趨勢

習(xí)題與思考題

參考文獻

9 典型科學(xué)儀器的發(fā)展趨勢

9.1 科學(xué)儀器的地位、作用和前沿技術(shù)

9.2 典型科學(xué)儀器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

9.3 科學(xué)儀器發(fā)展的融合與分蘗

習(xí)題與思考題

參考文獻

10 典型電子與電工測量儀器的發(fā)展趨勢

10.1 電子與電工測量儀器的作用和基本特性

10.2 典型電子與電工測量儀器的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

習(xí)題與思考題

參考文獻

11 典型醫(yī)療儀器的發(fā)展趨勢

11.1 醫(yī)療儀器的作用與特點

11.2 典型醫(yī)療儀器的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

習(xí)題與思考題

參考文獻2100433B

作　者：林玉池 主編

出 版 社：天津大學(xué)出版社

出版時間：2008-12-1

版　次：1頁　數(shù)：388字　數(shù)：631000 印刷時間：2008-12-1開　本：16開紙　張：膠版紙 印　次：1I S B N：9787561827574包　裝：平裝

當(dāng)今世界已進入信息時代，信息技術(shù)成為推動科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。測量控制與儀器儀表作為對物質(zhì)世界的信息進行采集、處理、控制的基礎(chǔ)手段和設(shè)備，是信息產(chǎn)業(yè)的源頭和重要組成部分。儀器儀表是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，科學(xué)研究的“先行官”，軍事上的“戰(zhàn)斗力”，國民活動中的“物化法官”，應(yīng)用無所不在。

現(xiàn)代測量控制與儀器儀表是機械、電子、計算機、材料、物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域先進技術(shù)的高度綜合，是一個國家科技和國民經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標(biāo)志。測量控制與儀器儀表工程師是國家急需的專業(yè)技術(shù)人才。為了適應(yīng)我國經(jīng)濟發(fā)展的需要和政府職能的轉(zhuǎn)變，發(fā)展和規(guī)范專業(yè)人才評價工作，推動人才的合理交流和用人單位的量才錄用，促進工程師資格國際互認，經(jīng)中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會批準(zhǔn)，中國儀器儀表學(xué)會已正式開展測量控制與儀器儀表工程師資格認證(Measurement & Control and Instrumentation Engineer Accreditation,MCIEA)工作。為保證MCIEA工作的順利進行和確保MCIEA的質(zhì)量，將MCIEA與專業(yè)繼續(xù)教育、培訓(xùn)和資格考試緊密結(jié)合，中國儀器儀表學(xué)會委托授權(quán)15所高校建立第一批MCIEA培訓(xùn)考試中心，開展培訓(xùn)和組織考試。為此，中國儀器儀表學(xué)會組織專家、教授專門編寫了這套MCIEA培訓(xùn)教材，經(jīng)MCIEA教材編審委員會及有關(guān)單位的專家審定正式試用。

這套MCIEA培訓(xùn)教材包括《測量控制與儀器儀表的前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢》與《測量控制與儀器儀表現(xiàn)代系統(tǒng)集成技術(shù)》兩本教材。兩本教材對測量控制與儀器儀表應(yīng)用最多且發(fā)展較快的一些前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢進行了全面描述，對測量控制與儀器儀表現(xiàn)代系統(tǒng)集成技術(shù)的原理、應(yīng)用和發(fā)展進行了重點說明。這套教材內(nèi)容廣泛、深入淺出、條理分明，在突出技術(shù)先進性的同時，兼顧技術(shù)的實用性，力求學(xué)員在領(lǐng)會測量控制與儀器儀表的前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢、提高接受和運用新技術(shù)能力的同時，了解測量控制與儀器儀表現(xiàn)代系統(tǒng)集成技術(shù)的本質(zhì)、提高解決實際問題的能力。這些知識和能力是一個現(xiàn)代測量控制與儀器儀表工程師需要具備的。中國儀器儀表學(xué)會名譽理事長

Foreword隨著經(jīng)濟的全球化，制造業(yè)也正快速地走向國際化、集成化和柔性化?，F(xiàn)在已經(jīng)進入了信息時代，信息工業(yè)的發(fā)展仰賴于信息的獲取，而信息的獲取是由儀器儀表來實現(xiàn)的，儀器儀表是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，是復(fù)雜大系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)。

為適應(yīng)我國政府職能的轉(zhuǎn)變，發(fā)展和規(guī)范專業(yè)人才評價工作，充分發(fā)揮工程技術(shù)人員的積極性和創(chuàng)造性，促進人才的合理交流，鼓勵他們在推進技術(shù)進步、振興經(jīng)濟中作出貢獻； 為適應(yīng)科技發(fā)展的需要，趕上世界科技進步的步伐，提高我國測控技術(shù)的水平，在政府宏觀指導(dǎo)下，開展社會化的測量控制與儀器儀表工程師資格認證工作，推進測量控制與儀器儀表工程師資格國際互認，中國儀器儀表學(xué)會和人事部全國人才交流中心推出了測量控制與儀器儀表工程師資格培訓(xùn)、考試和認證。本書就是根據(jù)測量控制與儀器儀表工程師資格認證標(biāo)準(zhǔn)（MCIEA）的教學(xué)大綱編寫而成的。

本書總結(jié)了編著者長期的教學(xué)經(jīng)驗與科研工作成果，薈萃了有關(guān)現(xiàn)代測量控制與儀器儀表系統(tǒng)集成技術(shù)的理論和成果，著力反映這一學(xué)術(shù)領(lǐng)域的當(dāng)代發(fā)展水平，使培訓(xùn)學(xué)員在系統(tǒng)掌握測控系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、技術(shù)與方法的基礎(chǔ)上，重點學(xué)會系統(tǒng)集成，以提高解決實際問題的能力。同時本書力圖做到概念清楚、深入淺出，對測量控制與儀器儀表現(xiàn)代系統(tǒng)集成技術(shù)有關(guān)的共同性理論和方法進行了系統(tǒng)全面的闡述。

本書共分6章。

第1章緒論。人類在其自身的社會發(fā)展中創(chuàng)造并發(fā)展了儀器測量學(xué)，本章介紹了儀器儀表在國民經(jīng)濟中的地位、儀器儀表技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、現(xiàn)代儀器儀表系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與組成、儀器儀表集成的基本概念及意義。

第2章儀器儀表中的傳感集成技術(shù)。傳感器是測控技術(shù)的基礎(chǔ)，本章介紹了現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)代傳感技術(shù)在儀器儀表集成系統(tǒng)中的位置和作用、測量系統(tǒng)的基本功能、傳感器的分類、典型傳感器及其在儀器儀表系統(tǒng)集成中的應(yīng)用，以及光電傳感技術(shù)和微型傳感集成系統(tǒng)。

第3章系統(tǒng)及系統(tǒng)特性描述。集成信息化大系統(tǒng)向著開放、集成、高速和網(wǎng)絡(luò)管理智能化方向發(fā)展。本章介紹了系統(tǒng)集成的概念、基本集成模塊，闡述了系統(tǒng)建模及仿真以及系統(tǒng)控制集成技術(shù)。

第4章儀器儀表計算機系統(tǒng)集成技術(shù)。儀器儀表計算機系統(tǒng)是大生產(chǎn)的重要組成部分。本章論述了計算機集成儀器儀表系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)集成中的計算機接口技術(shù)、智能儀器系統(tǒng)的硬件處理技術(shù)、智能儀器系統(tǒng)處理技術(shù)及基于虛擬儀器技術(shù)的系統(tǒng)集成。

第5章典型儀器儀表集成系統(tǒng)應(yīng)用實例。本章介紹了典型儀器儀表集成系統(tǒng)應(yīng)用實例，包括集成多傳感技術(shù)的產(chǎn)品質(zhì)量檢測系統(tǒng)、基于虛擬儀器的大型橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)特性測試系統(tǒng)集成、大型電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)、鍋爐燃燒質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)、慣性儀表自動測試系統(tǒng)。

第6章現(xiàn)代測控與儀器微納米系統(tǒng)集成技術(shù)。微納米技術(shù)是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，在測控系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣泛。本章系統(tǒng)地闡述了微納米測試系統(tǒng)集成技術(shù)，介紹了生物工程中測控集成技術(shù)與納米自組裝技術(shù)。

本書由丁天懷教授主持編寫。參加編寫的人員有： 王伯雄教授（1"para" label-module="para">

本書為測量控制與儀器儀表工程師資格培訓(xùn)教材，同時也可供從事測控技術(shù)與儀器、電子精密機械、機電一體化、光學(xué)儀器、精密儀器與機械、微納米機電系統(tǒng)的研究、設(shè)計、制造、使用和調(diào)修的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。

由于編著者水平有限，書中難免有不妥甚至錯誤之處，殷切希望讀者提出寶貴意見。

本書共分6章，內(nèi)容包括緒論、儀器儀表中的傳感集成技術(shù)、系統(tǒng)及系統(tǒng)特性描述、儀器儀表計算機系統(tǒng)集成技術(shù)、典型儀器儀表集成系統(tǒng)應(yīng)用實例、現(xiàn)代測控與儀器微納米系統(tǒng)集成技術(shù)。

本書可供從事測控技術(shù)與儀器、電子精密機械、機電一體化、光學(xué)儀器、精密儀器與機械、微納米機電系統(tǒng)的研究、設(shè)計、制造、使用和調(diào)修的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。

1緒論

1.1儀器儀表在國民經(jīng)濟中的地位

1.2儀器儀表技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.3現(xiàn)代儀器儀表系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與組成

1.4儀器儀表系統(tǒng)集成的基本概念及意義

思考題

參考文獻

2儀器儀表中的傳感集成技術(shù)

2.1現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā)展

2.2現(xiàn)代傳感技術(shù)在儀器儀表集成系統(tǒng)中的

置和作用

2.3測量系統(tǒng)的基本功能

2.3.1測量系統(tǒng)的功能模塊組成

2.3.2功能模塊間的相互作用

2.4傳感器的分類

2.4.1按被測物理量進行分類

2.4.2按作用原理進行分類

2.4.3按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系進行分類

2.4.4常用傳感器的種類

2.5典型傳感器及其在儀器儀表系統(tǒng)集成中的

應(yīng)用

2.5.1電阻式傳感器及其應(yīng)用

2.5.2電感式傳感器及其應(yīng)用

2.5.3渦流傳感器及其應(yīng)用

2.5.4電容式傳感器及其應(yīng)用

2.5.5壓電傳感器及其應(yīng)用

2.5.6磁電式傳感器及其應(yīng)用

2.6光電傳感技術(shù)

2.6.1光電傳感技術(shù)基礎(chǔ)

2.6.2光譜測試技術(shù)

2.6.3莫爾條紋測量技術(shù)

2.6.4干涉測量技術(shù)

2.6.5光纖傳感技術(shù)

2.7微型傳感集成系統(tǒng)

2.7.1概述

2.7.2微型傳感器

2.7.3微型傳感集成系統(tǒng)的應(yīng)用

思考題

參考文獻

3系統(tǒng)及系統(tǒng)特性描述

3.1系統(tǒng)集成的概念

3.1.1系統(tǒng)集成概念的提出和發(fā)展

3.1.2系統(tǒng)集成的基本結(jié)構(gòu)形式

3.2基本集成模塊

3.2.1物理層配置

3.2.2應(yīng)用層

3.3系統(tǒng)建模及仿真

3.3.1系統(tǒng)需求分析

3.3.2建模及仿真

3.4系統(tǒng)控制

3.4.1分散型控制系統(tǒng)

3.4.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

3.4.3可編程邏輯控制

3.4.4數(shù)字信號處理器

3.4.5嵌入式控制器

3.4.6PID控制器

3.4.7最優(yōu)控制

3.4.8自適應(yīng)控制

思考題

參考文獻

4儀器儀表計算機系統(tǒng)集成技術(shù)

4.1計算機集成儀器儀表系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu)

4.1.1數(shù)據(jù)的融合與綜合利用

4.1.2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

4.1.3Internet國際互聯(lián)網(wǎng)

4.1.4現(xiàn)場總線技術(shù)

4.2系統(tǒng)集成中的計算機接口技術(shù)

4.2.1接口技術(shù)概述

4.2.2簡單I/O接口

4.2.3中斷

4.2.4異步串行I/O

4.3智能儀器系統(tǒng)的硬件處理技術(shù)

4.3.1概述

4.3.2智能儀器的輸入通道及數(shù)據(jù)采集

4.3.3智能儀器的輸出通道

4.3.4智能儀器的通信原理與人機接口

4.4智能儀器系統(tǒng)處理技術(shù)

4.4.1智能儀器的典型處理功能

4.4.2智能儀器硬件電路的抗干擾

4.4.3智能儀器的設(shè)計與實現(xiàn)

4.5基于虛擬儀器技術(shù)的系統(tǒng)集成

4.5.1虛擬儀器的概念及系統(tǒng)構(gòu)成

4.5.2虛擬儀器的軟件技術(shù)

4.5.3虛擬儀器的硬件技術(shù)

思考題

參考文獻

5典型儀器儀表集成系統(tǒng)應(yīng)用實例

5.1集成多傳感技術(shù)的產(chǎn)品質(zhì)量檢測系統(tǒng)

5.1.1概述

5.1.2融合接觸與非接觸測量技術(shù)的產(chǎn)品集成檢測系統(tǒng)

5.1.3系統(tǒng)模塊設(shè)計與功能介紹

5.1.4傳感器的選擇與系統(tǒng)的集成

5.1.5測量裝置的協(xié)調(diào)與測量過程自動化

5.2基于虛擬儀器的大型橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)特性測試系統(tǒng)的集成

5.2.1橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)特性測試需求分析

5.2.2橋梁結(jié)構(gòu)動態(tài)特性測試系統(tǒng)功能設(shè)計

5.2.3基于虛擬儀器技術(shù)的大型橋梁測試系統(tǒng)的集成

5.2.4便攜式橋梁結(jié)構(gòu)測試系統(tǒng)集成案例

5.2.5長期監(jiān)測的橋梁結(jié)構(gòu)測試系統(tǒng)集成案例

5.3大型電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)

5.3.1概述

5.3.2電站機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測常用傳感器

5.3.3電站機械設(shè)備狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測

5.3.4電站機械設(shè)備故障的機理與診斷

5.3.5設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷典型系統(tǒng)介紹

5.3.6新華電站XDPS"_blank" href="/item/分散控制系統(tǒng)/5179639" data-lemmaid="5179639">分散控制系統(tǒng)

5.4鍋爐燃燒質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)

5.4.1概述

5.4.2鍋爐燃燒質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計

5.5慣性儀表自動測試系統(tǒng)

5.5.1性能指標(biāo)要求

5.5.2總體方案

5.5.3部件選擇

5.5.4控制器及接口電路

5.5.5控制系統(tǒng)框圖

思考題

參考文獻

6現(xiàn)代測控與儀器微納米系統(tǒng)集成技術(shù)

6.1微納米測試系統(tǒng)集成技術(shù)

6.1.1微納米測試技術(shù)概述

6.1.2表面粗糙度測試系統(tǒng)

6.1.3線條寬度測試系統(tǒng)

6.1.4臺階高度測試系統(tǒng)

6.1.5膜厚測量系統(tǒng)

6.2生物工程中測控集成技術(shù)

6.2.1生物單元測控集成技術(shù)

6.2.2典型應(yīng)用系統(tǒng)

6.3納米自組裝技術(shù)

6.3.1納米自組裝技術(shù)概述

6.3.2納米自組裝原理、特點

6.3.3納米自組裝技術(shù)的典型應(yīng)用

思考題

參考文獻

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