傳感器與檢測(cè)技術(shù)

前言

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)谘芯孔匀滑F(xiàn)象和規(guī)律及生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，必然從外界獲得大量信息，信息的獲取、處理、傳輸已經(jīng)成為信息領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。要及時(shí)正確地獲取這些信息，就必須合理地選擇和應(yīng)用各種傳感器和檢測(cè)技術(shù)。作為信息技術(shù)的三大支柱之一，傳感器與檢測(cè)技術(shù)已滲透到人類的科學(xué)研究、工程實(shí)踐和日常生活的各個(gè)方面，在促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的廣闊領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。本書在第一版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重新修訂。為了保持本書緊密聯(lián)系傳感器與檢測(cè)技術(shù)的最新進(jìn)展，全面介紹這些領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)的特色，本書在原有基礎(chǔ)上新增加了生物傳感器及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)，重新修訂了集成智能傳感器，并整理了實(shí)驗(yàn)部分。生物傳感器章節(jié)分別介紹了電化學(xué)DNA傳感器、半導(dǎo)體生物傳感器等應(yīng)用前景廣泛的傳感器。智能傳感器章節(jié)介紹了單片集成化智能傳感器、網(wǎng)絡(luò)化智能壓力傳感器、單片指紋傳感器和特種集成傳感器。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)主要講述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用、特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容，使讀者對(duì)傳感器在網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。在編寫本書的過程中，我們力求做到取材廣泛、結(jié)構(gòu)清晰、概念清楚、通俗易懂、系統(tǒng)性強(qiáng)。全書共17章，分三大部分，第一部分為傳感器，第二部分為檢測(cè)技術(shù)，第三部分為實(shí)驗(yàn)。第0章介紹傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基本概念；第1章介紹傳感器的特性；第2章到第11章描述當(dāng)前使用較多的幾類傳感器，如電阻式、電感式、電容式、磁電式、壓電式、光電式、熱電式、核輻射傳感器及生物傳感器的基本原理和設(shè)計(jì)知識(shí)，并對(duì)集成智能傳感器作了介紹；第12章和第13章介紹傳感器的標(biāo)定方法和傳感器可靠性技術(shù)；第14章是檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)，介紹了數(shù)據(jù)的檢測(cè)及處理方法；第15章介紹了多傳感器信息融合技術(shù)；第16章介紹的是現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)，使讀者對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展有全面的了解；第17章為實(shí)驗(yàn)部分，旨在提高讀者理論聯(lián)系實(shí)際和動(dòng)手的能力。本書由王普教授主審，同時(shí)還得到了其他各方面專家的支持，在此表示衷心的感謝。

內(nèi)容概要

《傳感器與檢測(cè)技術(shù)(第2版)》被評(píng)為“普通高等教育‘十一五’國家級(jí)規(guī)劃教材”，是北京高等教育精品教材?！秱鞲衅髋c檢測(cè)技術(shù)(第2版)》系統(tǒng)地論述了各種傳感器的基本原理、基本特性、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、設(shè)計(jì)原理以及它們?cè)陔娏亢头请娏繖z測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
全書共17章，分三大部分，第一部分為傳感器，第二部分為檢測(cè)技術(shù)，第三部分為實(shí)驗(yàn)。第0章介紹傳感器與檢測(cè)技術(shù)的基本概念；第1章介紹傳感器的特性；第2章到第11章描述當(dāng)前使用較多的幾類傳感器，如電阻式、電感式、電容式、磁電式、壓電式、光電式、熱電式、核輻射傳感器及生物傳感器的基本原理和設(shè)計(jì)知識(shí)，并對(duì)集成智能傳感器作了介紹；第12章和第13章介紹傳感器的標(biāo)定方法和傳感器可靠性技術(shù)；第14章是檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)，介紹了數(shù)據(jù)的檢測(cè)及處理方法；第15章介紹了多傳感器信息融合技術(shù)；第16章介紹的是現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)，使讀者對(duì)傳感器與檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展有全面的了解；第17章為實(shí)驗(yàn)部分，旨在提高讀者理論聯(lián)系實(shí)際和動(dòng)手的能力?！秱鞲衅髋c檢測(cè)技術(shù)(第2版)》附有習(xí)題、思考題和實(shí)驗(yàn)。
《傳感器與檢測(cè)技術(shù)(第2版)》取材新穎，內(nèi)容豐富，廣深兼顧，以適應(yīng)不同層次對(duì)象使用，可作為檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制、儀器儀表及各種機(jī)電類專業(yè)的本科生、大專生及研究生教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員使用參考。

作者簡(jiǎn)介

黃鴻，工學(xué)博士、副研究員。研究方向：智能測(cè)控技術(shù)、復(fù)雜系統(tǒng)建模、仿真與控制、智能控制、非線性控制、系統(tǒng)工程。任中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)、中國人工智能學(xué)會(huì)機(jī)器人競(jìng)賽委員會(huì)委員。多年來從事智能測(cè)控技術(shù)、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、智能控制、非線性控制、系統(tǒng)工程教學(xué)及科研工作。指導(dǎo)本科生參加全國大學(xué)生《挑戰(zhàn)杯》科技競(jìng)賽、機(jī)器人足球、機(jī)器博弈賽，獲優(yōu)異成績(jī)，獲北京市教學(xué)二等獎(jiǎng)。獲多項(xiàng)部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)，并獲得兩項(xiàng)實(shí)用新型利。2002年與陳杰教授合作編著出版了《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》教材及可配套使用的《傳感器與檢測(cè)技術(shù)電子教案》光盤，該書獲2004年北京市教委精品教材；2003年與吳石增研究員合作編著出版了《傳感器與測(cè)控技術(shù)》；2005年與夏辛民高工合作編著出版了《可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用》；2007年與吳石增研究員合作編著出版了《傳感器及其應(yīng)用》等書籍。在圍內(nèi)外核心期刊及會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇。工學(xué)博士。北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)科學(xué)基金獲得者，“復(fù)雜系統(tǒng)智能控制與決策”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)主任、北京理工大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究院常務(wù)副院長(zhǎng)。以第一完成人榮獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國防科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)多項(xiàng)，已獲授權(quán)發(fā)明專利20項(xiàng)和軟件著作權(quán)9項(xiàng)。2009年獲國家杰出青年科學(xué)基金，2008年被評(píng)為“北京市高等學(xué)校教學(xué)名師”，2007年被評(píng)為“新世紀(jì)百千萬人才工程國家級(jí)人才”，2005年被評(píng)為“全國優(yōu)秀科技工作者”，2001年獲教育部“全國高校青年教師獎(jiǎng)”，2001年被評(píng)為我國國防科技工業(yè)“511人才工程”學(xué)術(shù)帶頭人。所講授的“智能控制基礎(chǔ)”課程于2007年被評(píng)為北京市精品課程。另獲“北京市優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎(jiǎng)”3項(xiàng)。

書籍目錄

0 傳感器與檢測(cè)技術(shù)概念0.1 傳感器的組成與分類0.1.1 傳感器的定義0.1.2 傳感器的組成0.1.3 傳感器的分類0.2 傳感器的作用與地位0.3 傳感器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向0.4 檢測(cè)技術(shù)的定義0.5 檢測(cè)技術(shù)的作用1 傳感器的特性1.1 傳感器的靜態(tài)特性1.1.1 線性度1.1.2 遲滯1.1.3 重復(fù)性1.1.4 靈敏度與靈敏度誤差1.1.5 分辨率與閾值1.1.6 穩(wěn)定性1.1.7 溫度穩(wěn)定性1.1.8 多種抗干擾能力1.1.9 靜態(tài)誤差1.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性1.2.1 動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述1.2.2 線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)1.2.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)1.2.4 動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析的基本方法1.2.5 典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性2 電阻式傳感器2.1 電位器式電阻傳感器2.1.1 線性電位器2.1.2 非線性電位器2.1.3 負(fù)載特性與負(fù)載誤差2.1.4 電位器的結(jié)構(gòu)與材料2.1.5 電位器式傳感器應(yīng)用舉例2.2 應(yīng)變片式電阻傳感器2.2.1 電阻應(yīng)變片的工作原理2.2.2 金屬電阻應(yīng)變片主要特性2.2.3 溫度誤差及其補(bǔ)償2.2.4 應(yīng)變片式電阻傳感器的測(cè)量電路2.2.5 應(yīng)變片式電阻傳感器的應(yīng)用舉例3 電感式傳感器3.1 自感式傳感器3.1.1 作原理3.1.2 靈敏度及非線性3.1.3 等效電路3.1.4 轉(zhuǎn)換電路3.1.5 零點(diǎn)殘余電壓3.1.6 自感式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用3.2 變壓器式傳感器3.2.1.7 作原理3.2.2 等效電路及其特性3.2.3 差分變壓器式傳感器的測(cè)量電路3.2.4 零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償3.2.5 變壓器式傳感器的應(yīng)用舉例3.3 渦流式傳感器3.3.1 工作原理3.3.2 轉(zhuǎn)換電路3.3.3 渦流式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用3.4 壓磁式傳感器3.4.1 工作原理3.4.2 結(jié)構(gòu)形式4 電容式傳感器4.1 電容式傳感器的工作原理及類型4.1.1 工作原理4.1.2 類型4.2 電容式傳感器的靈敏度及非線性4.3 電容式傳感器的特點(diǎn)及等效電路4.3.1 特點(diǎn)4.3.2 等效電路4.4 電容式傳感器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)4.4.1 保護(hù)絕緣材料的絕緣性能4.4.2 消除和減小邊緣效應(yīng)4.4.3 消除和減小寄生電容的影響4.4.4 防止和減小外界干擾4.5 電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路4.5.1 調(diào)制型電路4.5.2 脈沖型電路4.6 電容式傳感器的應(yīng)用舉例4.6.1 差分式電容壓力傳感器4.6.2 電容式加速度傳感器4.6.3 電容式料位傳感器4.6.4 電容式位移傳感器5 磁電式傳感器5.1 磁電感應(yīng)式傳感器5.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)類型5.1.2 動(dòng)態(tài)特性分析5.1.3 測(cè)量電路5.1.4 磁電感應(yīng)式傳感器應(yīng)用舉例5.2 霍爾式傳感器5.2.1 霍爾效應(yīng)和霍爾元件材料5.2.2 霍爾元件構(gòu)造及測(cè)量電路5.2.3 霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo)5.2.4 霍爾元件的補(bǔ)償電路5.2.5 霍爾式傳感器的應(yīng)用舉例6 壓電式傳感器6.1 壓電效應(yīng)6.1.1 石英晶體的壓電效應(yīng)6.1.2 壓電陶瓷的壓電效應(yīng)6.1.3 高分子材料的壓電效應(yīng)6.1.4 壓電方程與壓電常數(shù)6.2 壓電材料6.3 等效電路6.4 測(cè)量電路6.4.1 電壓放大器6.4.2 電荷放大器6.5 壓電式傳感器的應(yīng)用舉例6.5.1 壓電式測(cè)力傳感器6.5.2 壓電式加速度傳感器6.6 影響壓電式傳感器精度的因素分析6.6.1 非線性6.6.2 橫向靈敏度6.6.3 環(huán)境溫度的影響6.6.4 濕度的影響6.6.5 電纜噪聲6.6.6 接地回路噪聲7 光電式傳感器7.1 光電效應(yīng)7.1.1 外光電效應(yīng)7.1.2 內(nèi)光電效應(yīng)7.1.3 光生伏特效應(yīng)7.2 光電器件及其特性7.2.1 光電管與光電倍增管7.2.2 光敏電阻7.2.3 光敏二極管及光敏三極管7.2.4 光電池7.2.5 半導(dǎo)體光電元件的特性7.3 光電式傳感器的測(cè)量電路7.3.1 光源7.3.2 測(cè)量電路7.4 光電傳感器及其應(yīng)用7.4.1 模擬式光電傳感器7.4.2 脈沖式光電傳感器7.5 光纖傳感器7.5.1 光導(dǎo)纖維7.5.2 光纖傳感器的工作原理7.6 電荷耦合器件（CCD）7.6.1 CCD的工作原理7.6.2 CCD應(yīng)用舉例7.7 光柵式傳感器7.7.1 基本工作原理7.7.2 莫爾條紋7.7.3 辨向原理和細(xì)分電路7.8 激光式傳感器7.8.1 激光干涉儀測(cè)位移7.8.2 激光測(cè)長(zhǎng)度原理8 熱電式傳感器8.1 熱電阻8.1.1 熱電阻的材料及工作原理8.I.2 測(cè)量電路8.2 熱電偶8.2.1 熱電效應(yīng)8.2.2 熱電偶基本定律8.2.3 熱電偶材料及常用熱電偶8.2.4 熱電偶測(cè)溫線路8.2.5 熱電偶參考端溫度8.3 熱敏電阻8.3.1 熱敏電阻的主要特性8.3.2 熱敏電阻的特性線性化8.3.3 熱敏電阻的應(yīng)用舉例9 核輻射傳感器9.1 核輻射的基本特性9.1.1 核輻射的特性9.1.2 測(cè)量中常用的同位素9.2 核輻射傳感器9.2.1 電離室9.2.2 氣體放電計(jì)數(shù)管9.3 核輻射傳感器的應(yīng)用舉例9.4 放射性輻射的防護(hù)10 生物傳感器10.1 概述10.1.1 生物傳感器基本結(jié)構(gòu)10.1.2 生物傳感器的類型10.1.3 生物傳感器的優(yōu)點(diǎn)10.1.4 生物傳感器的固定化技術(shù)10.2 電化學(xué)DNA傳感器10.2.1 電化學(xué)DNA傳感器原理10.2.2 DNA在固體電極上的固定10.2.3 電化學(xué).DNA傳感器中的標(biāo)識(shí)物10.2.4 電化學(xué)：DNA傳感器的應(yīng)用10.3 半導(dǎo)體生物傳感器10.3.1 原理與特點(diǎn)10.3.2 生物場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)類型10.3.3 應(yīng)用研究實(shí)例11 集成智能傳感器11.1 單片集成化智能傳感器11.1.1 智能傳感器的基本特點(diǎn)11.1.2 智能傳感器的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用11.1.3 單片智能傳感器主要產(chǎn)品的分類11.2 網(wǎng)絡(luò)化智能壓力傳感器11.2.1 PFT、PPTR系列網(wǎng)絡(luò)化智能壓力傳感器的工作原理11.2.2 PFT系列網(wǎng)絡(luò)化智能壓力傳感器的典型應(yīng)用11.3 單片指紋傳感器11.3.1 生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展概況11.3.2 指紋識(shí)別的基本原理11.3.3 FCD4814／A1-77C101B型指紋傳感器11.4 特種集成傳感器11.4.1 LM1042型集成液位傳感器11.4.2 MC系列煙霧檢測(cè)報(bào)警集成電路12 傳感器的標(biāo)定12.1 傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定12.1.1 靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件12.1.2 標(biāo)定儀器設(shè)備精度等級(jí)的確定12.1.3 靜態(tài)特性標(biāo)定的方法12.2 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定12.3 測(cè)振傳感器的標(biāo)定12.3.1 絕對(duì)標(biāo)定法12.3.2 比較標(biāo)定法12.4 壓力傳感器的標(biāo)定12.4.1 動(dòng)態(tài)標(biāo)定壓力源12.4.2 激波管標(biāo)定法13 傳感器可靠性技術(shù)13.1 可靠性技術(shù)基礎(chǔ)概述13.1.1 可靠性技術(shù)定義及其特點(diǎn)13.1.2 可靠性技術(shù)的基本特征量13.2 可靠性設(shè)計(jì)13.2.1 可靠性設(shè)計(jì)的重要性13.2.2 可靠性設(shè)計(jì)程序和原則13.2.3 系統(tǒng)的可靠性框圖模型及計(jì)算13.3 可靠性管理13.3.1 可靠性管理的意義及特點(diǎn)13.3.2 可靠性管理機(jī)構(gòu)和職責(zé)13.3.3 可靠性標(biāo)準(zhǔn)、情報(bào)與保證13.3.4 可靠性管理的實(shí)施13.4 可靠性試驗(yàn)13.4.1 傳感器環(huán)境試驗(yàn)概述13.4.2 傳感器的可靠性試驗(yàn)實(shí)例13.5 敏感元件及傳感器的失效分析13.5.1 概述13.5.2 分析方法14 檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)14.1 檢測(cè)技術(shù)概述14.2 測(cè)量方法14.2.1 直接測(cè)量、間接測(cè)量和聯(lián)立測(cè)量14.2.2 偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量和微差式測(cè)量14.3 測(cè)量系統(tǒng)14.3.1 測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成14.3.2 主動(dòng)式測(cè)量系統(tǒng)與被動(dòng)式測(cè)量系統(tǒng)14.3.3 開環(huán)式測(cè)量系統(tǒng)與閉環(huán)式測(cè)量系統(tǒng)14.4 測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法14.4.1 靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法14.4.2 動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理方法15 多傳感器信息融合技術(shù)15.1 概述15.1.1 概念15.1.2 意義及應(yīng)用15.2 傳感器信息融合的分類和結(jié)構(gòu)15.2.1 傳感器信息融合的分類15.2.2 信息融合的結(jié)構(gòu)15.2.3 信息融合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)例15.3 傳感器信息融合的一般方法15.3.1 嵌入約束法15.3.2 證據(jù)組合法15.3.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法15.4 傳感器信息融合的實(shí)例15.4.1 機(jī)器人中的傳感器信息融合15.4.2 艦船上的傳感器信息融合16 現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)16.1 計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成16.1.1 多路模擬開關(guān)16.1.2 A／D轉(zhuǎn)換與D／A轉(zhuǎn)換16.1.3 取樣保持16.2 總線技術(shù)16.2.1 總線的基本概念及其標(biāo)準(zhǔn)化16.2.2 總線的通信方式16.2.3 測(cè)控系統(tǒng)內(nèi)部總線16.2.4 測(cè)控系統(tǒng)外部總線16.3 虛擬儀器16.3.1 虛擬儀器的出現(xiàn)16.3.2 虛擬儀器的硬件系統(tǒng)16.3.3 虛擬儀器的軟件系統(tǒng)16.3.4 虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì)16.4 網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)儀器16.4.1 基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)16.4.2 面向Internet網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)16.4.3 網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)儀器與系統(tǒng)實(shí)例16.4.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)17 傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)17.1 溫度傳感器實(shí)驗(yàn)17.1.1 鉑熱電阻實(shí)驗(yàn)17.1.2 溫度變送器實(shí)驗(yàn)17.1.3 熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)17.1.4 熱電偶標(biāo)定實(shí)驗(yàn)17.1.5 PN結(jié)溫敏二極管實(shí)驗(yàn)17.1.6 半導(dǎo)體熱敏電阻實(shí)驗(yàn)17.1.7 集成溫度傳感器17.2 電渦流傳感器實(shí)驗(yàn)17.2.1 電渦流傳感器靜態(tài)標(biāo)定17.2.2 被測(cè)材料對(duì)電渦流傳感器特性的影響17.2.3 電渦流傳感器振幅測(cè)量17.2.4 渦流傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)17.2.5 綜合傳感器——力平衡式傳感器實(shí)驗(yàn)17.3 半導(dǎo)體傳感器實(shí)驗(yàn)17.3.1 濕敏傳感器——濕敏電容實(shí)驗(yàn)17.3.2 濕敏傳感器——濕敏電阻實(shí)驗(yàn)17.3.3 氣敏傳感器演示實(shí)驗(yàn)17.4 光電傳感器實(shí)驗(yàn)17.4.1 光敏電阻實(shí)驗(yàn)17.4.2 光敏電阻的應(yīng)用——暗光亮燈電路17.4.3 光敏二極管特性實(shí)驗(yàn)17.4.4 光敏三極管特性測(cè)試17.4.5 光敏三極管對(duì)不同光譜的響應(yīng)17.4.6 光電開關(guān)（紅外發(fā)光管與光敏三極管）17.4.7 光電傳感器——熱釋電紅外傳感器性能實(shí)驗(yàn)17.4.8 紅外光敏管應(yīng)用——紅外檢測(cè)17.4.9 光電池特性測(cè)試17.4.10 光纖位移傳感器原理17.4.11 光纖傳感器——位移測(cè)試17.4.12 光纖傳感器應(yīng)用——測(cè)溫傳感器17.4.13 光纖傳感器——?jiǎng)討B(tài)測(cè)量17.4.14 光柵衍射實(shí)驗(yàn)——光柵距的測(cè)定17.4.15 光柵傳感器——衍射演示及測(cè)距實(shí)驗(yàn)17.4.16 電荷耦合圖像傳感器——CCD攝像法測(cè)徑實(shí)驗(yàn)附錄 習(xí)題與思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（3）所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備直接通過一對(duì)傳輸線（現(xiàn)場(chǎng)總線）互連，雙向傳輸多個(gè)信號(hào)，可大大減少連線的數(shù)量，使得費(fèi)用降低，易于維護(hù)，與DCS相比，現(xiàn)場(chǎng)總線減少了專用的I／O裝置及控制站，降低了成本，提高了可靠性。（4）增強(qiáng)了系統(tǒng)的自治性，系統(tǒng)控制功能更加分散，智能化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以完成許多先進(jìn)的功能，包括部分控制功能，促使簡(jiǎn)單的控制任務(wù)遷移到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中來，使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備既有檢測(cè)、變換功能，又有運(yùn)算和控制功能，一機(jī)多用。這樣既節(jié)約了成本，又使控制更加安全和可靠。PSC廢除了DCS的I／O單元和控制站，把DCS控制站的功能塊分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制?，F(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施十分緩慢，在IEC／ISASP5O小組制定總線標(biāo)準(zhǔn)的過程中，不少廠家已捷足先登，形成了多種總線標(biāo)準(zhǔn)，影響廣泛的有FIP、Profibus、WOYldFIP、LON-WORK＼CANbus等。這里簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（FF）制定的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，其他現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)可參考相關(guān)資料。FF現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)是參照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的開放系統(tǒng)互連協(xié)議（OSI）而制定的。OSI共有七層，F(xiàn)F提取了其中的三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，而且對(duì)應(yīng)有層進(jìn)行了較大的改動(dòng)，分成了現(xiàn)場(chǎng)總線存取和應(yīng)用服務(wù)兩部分，另外又在應(yīng)用層上增加含有功能塊的用戶層。功能塊的引入使得用戶可以擺脫復(fù)雜的編程工作，而直接簡(jiǎn)單地使用功能塊對(duì)系統(tǒng)及其設(shè)備進(jìn)行組態(tài)。這樣使得FF總線標(biāo)準(zhǔn)不僅僅是信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)和通信標(biāo)準(zhǔn)，更是一個(gè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，這也是FF總線與其他現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵區(qū)別。FF給出了兩種速率的現(xiàn)場(chǎng)總線：低速的H1總線和高速的H2總線。H1傳輸速率為31.25kb／S，傳輸距離為200～1900m，最多可串接4臺(tái)中繼器；H2傳輸速率為1Mb／S／750m或2.5Mb／S／500m。H1每段節(jié)點(diǎn)數(shù)最多為32個(gè)，H2每段節(jié)點(diǎn)數(shù)最多為124個(gè)。H1支持使用信號(hào)電纜線向現(xiàn)場(chǎng)裝置供電，并能滿足本征安全要求。FF總線系統(tǒng)中的裝置可以是主站，也可以是從站。主站有控制發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的權(quán)力，從站僅有響應(yīng)主站訪問的權(quán)力。為實(shí)現(xiàn)對(duì)傳送信號(hào)的發(fā)送和接收控制，F(xiàn)F總線系統(tǒng)采用了令牌和查詢通信方式為一體的技術(shù)。在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以有多個(gè)主站，但在初始化時(shí)只能一個(gè)主站。

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