計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)

前言

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，極大地促進(jìn)了檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)對(duì)檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)和新的控制技術(shù)與控制芯片的結(jié)合，使傳統(tǒng)的檢測(cè)方法和手段得到了革命性的進(jìn)步，應(yīng)用更為廣泛。另一方面隨著新型傳感器的涌現(xiàn)，特別是高性能、智能化傳感器的不斷推出，又要求更加先進(jìn)的測(cè)試方法和檢測(cè)技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，以滿足測(cè)量系統(tǒng)不斷提出的新要求。從20世紀(jì)90年代起，計(jì)算機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、航天技術(shù)直至日常生活各個(gè)領(lǐng)域獲得了極其廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)參與信息獲取、控制、管理不僅是現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，而且成為必不可少的方法、工具和高效手段。同樣，測(cè)控技術(shù)作為一個(gè)專門的領(lǐng)域，其基本理論、分析、設(shè)計(jì)與工程實(shí)現(xiàn)等眾多方面的內(nèi)容無不與計(jì)算機(jī)控制學(xué)科緊密相連。使讀者能夠及時(shí)掌握和了解這一新的發(fā)展動(dòng)態(tài)是我們編寫本書的初衷。本書是依據(jù)高等學(xué)校儀器科學(xué)與技術(shù)類測(cè)控專業(yè)本科及研究生的教學(xué)要求而編寫的，力圖使讀者通過本書的學(xué)習(xí)，掌握計(jì)算機(jī)測(cè)控教學(xué)和系統(tǒng)的基本理論及分析、設(shè)計(jì)方法。本書特別注重以計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)為主線，從工程實(shí)際出發(fā)，按照實(shí)際測(cè)控系統(tǒng)工程項(xiàng)目的實(shí)施方法，從測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)規(guī)劃著手，就測(cè)量信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制任務(wù)執(zhí)行等所采用的方法和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)逐步深入展開。測(cè)控技術(shù)分為以測(cè)為主和以控為主兩大類，即測(cè)控系統(tǒng)的主要任務(wù)和關(guān)注點(diǎn)是測(cè)量還是控制。本書所討論的測(cè)控技術(shù)和系統(tǒng)均為以測(cè)為主的系統(tǒng)，即所有控制及其相關(guān)技術(shù)都是為實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的而設(shè)置的。

內(nèi)容概要

本書以計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)為主線，從工程實(shí)際出發(fā)，按照實(shí)際測(cè)控系統(tǒng)工程項(xiàng)目的實(shí)施方法，從測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)規(guī)劃著手，深入介紹測(cè)量信號(hào)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制任務(wù)執(zhí)行等所采用的方法和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)，力求使讀者掌握計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的基本組成與類型，了解各種常用微處理器及總線技術(shù)在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，輸入／輸出接口和控制元件接口的設(shè)計(jì)方法，以及常用計(jì)算機(jī)板卡、電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)、測(cè)量信號(hào)的濾波和測(cè)控系統(tǒng)中的控制技術(shù)。本書還通過實(shí)例使讀者詳細(xì)了解計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。    本書適合作為高等院校測(cè)控、機(jī)械、機(jī)電一體化等專業(yè)的本科及碩士研究生教材，也可作為從事測(cè)控技術(shù)研發(fā)工作的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章　緒論  1.1　測(cè)控系統(tǒng)的任務(wù)  1.2　測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展  1.3　計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的基本組成  1.4　計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的類型第2章　測(cè)控系統(tǒng)中的智能化器件  2.1　微控制器    2.1.1　常用單片機(jī)介紹    2.1.2　高性能微處理器  2.2　數(shù)字信號(hào)處理器    2.2.1  DSP概述    2.2.2  DsP的結(jié)構(gòu)原理    2.2.3  DSP在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用  2.3　大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷? 2.3.1　可編程邏輯器件概述　  2.3.2  CPLD／FPGA的結(jié)構(gòu)原理　  2.3.3  CPLD／FPGA的編程　  2.3.4  CPLD／FPGA的選擇第3章　計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的基本類型　3.1　測(cè)控系統(tǒng)的分類　3.2　智能儀器　  3.2.1　傳統(tǒng)儀器與智能儀器　  3.2.2　智能儀器的構(gòu)成　3.3　基本型測(cè)控系統(tǒng)　  3.3.1　基本型測(cè)控系統(tǒng)概述　  3.3.2　基本型測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　3.4　集散型測(cè)控系統(tǒng)　  3.4.1　集散型測(cè)控系統(tǒng)概述　  3.4.2　集散型測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　3.5　網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)　  3.5.1　網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)概述  　3.5.2　網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　3.6　虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)　  3.6.1　虛擬儀器概述　  3.6.2　虛擬儀器的特點(diǎn)　  3.6.3　虛擬儀器測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第4章　測(cè)控系統(tǒng)中的總線  4.1　總線概述    4.1.1　微機(jī)系統(tǒng)中的總線    4.1.2　現(xiàn)代儀器儀表中的總線  4.2　ISA與PcI總線    4.2.1  ISA總線    4.2.2  PCI總線  4.3  GPIB總線    4.3.1  GPIB總線概述    4.3.2  GPIB總線的結(jié)構(gòu)    4.3.3  GPIB總線儀器  4.4  VXI總線    4.4.1  VXI總線概述    4.4.2  VXI總線的結(jié)構(gòu)    4.4.3  VxI總線儀器  4.5  PXI總線  4.5.1  PXI總線概述  4.5.2  PXI總線的結(jié)構(gòu)  4.5.3  PXI總線儀器  4.6  LXI總線    4.6.1  LXI總線概述    4.6.2  LXI總線的特點(diǎn)    4.6.3  LXI總線測(cè)試系統(tǒng)　4.7　現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介  　4.7.1　現(xiàn)場(chǎng)總線概述　  4.7.2　常用現(xiàn)場(chǎng)總線介紹第5章　測(cè)控系統(tǒng)的輸入／輸出接口  5.1　開關(guān)量輸入／輸出接口  　5.1.1　地址譯碼技術(shù)　  5.1.2　簡(jiǎn)單輸入／輸出接口　  5.1.3　可編程并行接口  5.2　模擬量輸入／輸出接口    5.2.1  A／D與D／A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)    5.2.2  A／D轉(zhuǎn)換器的分類與基本原理    5.2.3  A／D轉(zhuǎn)換器的接口    5.2.4  D／A轉(zhuǎn)換器的接口　5.3　計(jì)算機(jī)輸入／輸出板卡    5.3.1　計(jì)算機(jī)模擬輸入／輸出通道    5.3.2　采樣定理    5.3.3　模擬量輸入／輸出板卡    5.3.4　數(shù)字量輸入／輸出板卡    5.3.5　定時(shí)／計(jì)數(shù)器板卡  5.4　計(jì)算機(jī)輸入／輸出信號(hào)的隔離　　……第6章　常用電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)第7章　測(cè)量信號(hào)的濾波技術(shù)第8章　測(cè)控系統(tǒng)中的控制技術(shù)第9章　計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)實(shí)例參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第1章緒論1.1測(cè)控系統(tǒng)的任務(wù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于每一個(gè)工業(yè)過程，人們都需要通過各種方法獲取能反映事物客觀變化或?qū)ο筮\(yùn)動(dòng)屬性的各種數(shù)據(jù)，記錄下來進(jìn)行分析處理，并根據(jù)所獲得的信息采取措施，支配客觀事物或?qū)ο蟮倪\(yùn)動(dòng)過程，以保證生產(chǎn)過程按人們的愿望進(jìn)行。這個(gè)過程分為兩個(gè)部分：一個(gè)是對(duì)生產(chǎn)過程狀況的了解，就是檢測(cè)過程；一個(gè)是對(duì)生產(chǎn)過程的改變，就是控制過程。完成檢測(cè)任務(wù)的系統(tǒng)稱為測(cè)量系統(tǒng)，用于控制過程的系統(tǒng)稱為控制系統(tǒng)。測(cè)量的目的在于控制，因此，很多情況下在一個(gè)系統(tǒng)中，測(cè)量與控制是同時(shí)存在的，這就是所謂的測(cè)控系統(tǒng)。目前，測(cè)控系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、航天航空等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。測(cè)控系統(tǒng)按照任務(wù)的不同，可以分為以下三類：（1）測(cè)量系統(tǒng)：?jiǎn)渭円詼y(cè)量為目的，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與分析處理=（2）控制系統(tǒng)：?jiǎn)渭円钥刂茷槟康?，控制被控?duì)象達(dá)到預(yù)期的目的。（3）測(cè)控系統(tǒng)：能同時(shí)完成測(cè)量與控制任務(wù)。1.2測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展測(cè)試技術(shù)從古代就出現(xiàn)了，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是近代，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，測(cè)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)上隨之有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。20世紀(jì)30年代到40年代，當(dāng)時(shí)的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模還很小，主要是單機(jī)生產(chǎn)，批量也小，測(cè)控儀表采用基地式儀表，即采用安裝在設(shè)備上的單體儀表，儀表與儀表之間不能進(jìn)行信息傳遞。20世紀(jì)50年代到60年代，隨著社會(huì)化工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備越來越多，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，一個(gè)系統(tǒng)中需要操作人員掌握的運(yùn)行參數(shù)和信息也就越來越多，往往還要求操作人員對(duì)多點(diǎn)的信息同時(shí)實(shí)行操作與控制，這就對(duì)測(cè)控系統(tǒng)提出了更高的要求，于是出現(xiàn)了單元組合式儀表與檢測(cè)裝置。生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后輸出的模擬信號(hào)統(tǒng)一送往控制室，再由各類儀表測(cè)量顯示，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)、集中操作與控制。20世紀(jì)70年代，生產(chǎn)過程逐步向自動(dòng)化方向發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入到一個(gè)嶄新的階段，出現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)為核心的測(cè)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可以將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種參數(shù)進(jìn)行采集、集中分析與處理，完成過程控制任務(wù)。

編輯推薦

《計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)》為21世紀(jì)高等學(xué)校儀器儀表及自動(dòng)化類專業(yè)規(guī)劃教材之一。

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