了得網工業技術_測控儀器設計

內容簡介

全書共分六章，分別為概論、測控儀器總體設計、儀器誤差分析、測控儀器硬件電路設計、測控儀器軟件設計和測控儀器設計實例。本書從總體設計角度出發，對測控儀器的總體設計、精度設計和測控電路軟硬件設計等進行分析與論述；介紹測控儀器設計中基本、主要的內容和方法；並給出了能突出測控儀器設計的應用性和實踐性的綜合設計實例。全書內容選擇具有代表性和典型性，強調基本知識介紹和基本技能培訓，力求使讀者學會如何從設計任務出發進行測控儀器的設計分析、計算綜合，及獨立進行硬件和軟件設計。

第1章概論
1.1概述
1.1.1測控儀器的概念
1.1.2測控儀器和繫統的地位與作用
1.2測控儀器的基本構成
1.2.1測控儀器的基本構成
1.2.2測控儀器的功能特點
1.3測控儀器的發展狀況與前景
1.3.1測控儀器的發展狀況
1.3.2虛擬儀器
1.4本課程的目的與要求
第2章測控儀器總體設計
2.1設計指導思想和設計步驟
2.1.1測控儀器性能指標第1章概論
1.1概述
1.1.1測控儀器的概念
1.1.2測控儀器和繫統的地位與作用
1.2測控儀器的基本構成
1.2.1測控儀器的基本構成
1.2.2測控儀器的功能特點
1.3測控儀器的發展狀況與前景
1.3.1測控儀器的發展狀況
1.3.2虛擬儀器
1.4本課程的目的與要求
第2章測控儀器總體設計
2.1設計指導思想和設計步驟
2.1.1測控儀器性能指標
2.1.2設計指導思想
2.1.3設計步驟
2.2測控儀器的組成及設計任務分析
2.2.1測控儀器的組成
2.2.2設計任務分析
2.3測控儀器設計原則
2.3.1從原理出發提高精度的原則
2.3.2變形小原則
2.3.3坐標繫基準統一原則
2.3.4短測量鏈原則
2.3.5精度匹配原則
2.3.6運動學設計原則
2.3.7阿貝原則
2.3.8硬件、軟件協調優化設計原則
2.3.9可靠性原則
2.3.10經濟性原則
2.4測控儀器可靠性設計
2.4.1可靠性設計意義
2.4.2可靠性設計基本原則和任務
2.4.3靠性設計基本內容
2.4.4可靠性設計步驟
第3章儀器誤差分析
3.1儀器誤差基本概念
3.1.1誤差定義及表示法
3.1.2誤差類型
3.1.3精度
3.2儀器誤差來源與性質
3.2.1原理誤差
3.2.2原始誤差
3.3儀器誤差分析與計算
3.3.1誤差獨立作用原理
3.3.2微分法
3.3.3幾何法
3.3.4逐步投影法
3.3.5作用線與瞬時臂法
3.4儀器誤差合成
3.4.1隨機誤差合成
3.4.2繫統誤差合成
3.4.3繫統誤差與隨機誤差合成
3.5儀器誤差分配
3.5.1繫統誤差分配
3.5.2隨機誤差和未定繫統誤差分配
3.5.3按可能性調整公差
第4章測控儀器硬件電路設計
4.1電路繫統的設計準則
4.1.1測控電路的組成及作用
4.1.2對測控電路的一般要求
4.1.3電路繫統的設計準則
4.2典型傳感器接口電路設計
4.2.1熱電阻接口電路
4.2.2電容傳感器接口電路
4.2.3電位器式傳感器接口電路
4.2.4差分變壓器式傳感器接口電路
4.2.5壓阻式壓力傳感器接口電路
4.2.6壓電晶體傳感器接口電路
4.2.7光電二極管接口電路
4.3中央處理模塊設計
4.3.1以計算機為核心的中央處理繫統
4.3.2基於單片機的主機電路
4.3.3基於微型計算機的主機電路
4.4輸入輸出通道及通信接口設計
4.4.1模擬輸入通道
4.4.2模擬輸出通道
4.4.3開關量輸入／輸出通道
4.4.4測控儀器通信接口
4.5測控儀器的抗干擾技術及可靠性沒計
4.5.1測控儀器電路繫統的抗干擾技術
4.5.2電路繫統的可靠性與故障診斷技術
第5章測控儀器軟件設計
5.1接口程序設計
5.1.1 ADC0809與8031接口程序
5.1.2 DAC0832與8031接口程序
5.1.3人-機接口程序
5.2控制算法
5.2.1測量數據處理有效性
5.2.2克服隨機誤差的數字濾波法
5.3數字PID控制算法
5.3.1位置式和增量式PID控制算法
5.3.2改進的PID控制算法
5.4自動量程轉換與標度變換
5.4.1量程自動轉換電路的控制
5.4.2標度變換
5.5校正算法
5.5.1繫統誤差模型的建立
5.5.2零位誤差和增益誤差的校正
5.6硬件故障的自診斷
第6章測控儀器設計實例
6.1數字溫控器的設計
6.1.1數字溫控器的設計要求
6.1.2數字溫控器設計任務分析
6.1.3數字溫控器硬件設計
6.1.4數字溫控器軟件設計
6.2光柵位移顯示儀的設計
6.2.1光柵位移顯示儀設計要求
6.2.2光柵位移檢測原理
6.2.3光柵位移顯示儀總體方案設計
6.2.4光柵位移顯示儀硬件設計
6.2.5光柵位移顯示儀軟件設計
參考文獻

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第1章概論
本章概述測控儀器概念及其地位與作用，介紹了測控儀器的基本構成、功能特點、發展現狀和趨勢，並簡要介紹了學習本書的目的和要求。
1.1 概述
1.1.1測控儀器的概念
儀器是人們認識世界、改造世界的手段和工具，是用來對客觀物質實體及其本質屬性進行觀察、監視、測量、記錄、傳輸、轉換、顯示、分析、處理以及控制的各種器具、設備與繫統的總稱，是信息技術的源頭。
測控是測量和控制的簡稱。測量是為確定被測對像的量值而進行的實驗過程，也是通過實驗（試驗）對客觀事物取得定量意義（或叫信息）的過程。在這個過程中常借助專門的設備，把被測對像直接或間接地與另一同類已知單位進行比較，用已知量作為計量單位，用數值和單位共同表示被測對像的量值；控制是根據科學實驗或生產生活的需要，讓被控對像按預定的要求運行的過程。測控儀器則是實現上述功能的具體繫統或裝置，從功能上說，測控儀器包括了測量儀器、控制儀器、計算儀器、分析儀器、顯示儀器等。
目前，測控儀器廣泛應用於石油、化工、冶金、電子、電力、機械、輕紡、航空、航天、航海、兵器以及天文、氣像、地質勘探、醫療等領域，遍及國民經濟和生產、生活各領域。在自動化生產程度較高的工業企業中，測控儀器已成為檢測、計量、記錄、計算和控制生產過程中不可缺少的基本設備。如機械制造和儀器制造工業中產品的靜、動態性能測試；加工過程的控制與監測，故障的診斷等。在電力、化工、石油工業中，為保證生產過程能正常、高效運行，要對工藝參數，如壓力、流量、溫度、尺寸等進行檢測和控制；在航空、航天產品中對質量要求更為嚴格，如對發動機進行轉速、轉矩、振動、噪聲、動力特性等進行測量；在農業、醫療衛生、金融、環境保護等各個領域，測控儀器也得到日益廣泛的應用與發展。
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