智能仪器设计与实现/自动化专业本科系列教材

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出版者:重庆大学出版社 作者:卢胜利 编 出品人: 页数:277 译者: 出版时间:2003-6 价格:22.00元 装帧:简裝本 isbn号码:9787562428473 丛书系列:
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具体描述

《自动化专业本科系列教材•智能仪器设计与实现》全面系统地阐述了智能仪器的体系结构、基本的硬件和软件设计原理、实现方法以及智能仪器的发展方向等内容。《自动化专业本科系列教材•智能仪器设计与实现》共分10章,分别介绍智能仪器中的微型计算机、输入/输出通道、人机界面、标准通信接口、常用运算程序和数据处理方法以及抗干扰技术等。最后一章介绍基于双CPU的井深测量仪及其设计过程。

《现代传感器原理与应用》 内容提要 本书系统阐述了现代传感器技术的理论基础、关键技术及其在各个工程领域的广泛应用。全书共分十章,内容涵盖了传感器的基本概念、工作原理、主要类型、信号处理、系统集成以及可靠性设计等多个方面。重点突出了新型传感器的发展,如微纳传感器、智能传感器和光纤传感器等。 第一章 绪论 本章首先界定了传感器的定义、基本组成和在现代信息获取系统中的核心地位。阐述了传感器技术的发展历程,从传统的机电式传感器到现代的集成化、智能化传感器,分析了其在工业自动化、环境监测、生物医学和国防安全等领域不可替代的作用。明确了本课程的学习目标和内容框架。 第二章 传感器的工作原理与分类 本章深入探讨了各类传感器的物理效应和工作机理。详细介绍了基于电阻、电容、电感、压电、光电、热电等效应的传感元件。根据不同的分类标准,如输出信号类型(模拟/数字)、转换规律(线性/非线性)、工作原理和应用领域,对传感器进行了系统分类。重点分析了各类传感器在灵敏度、线性度、迟滞性和重复性等基本性能指标上的差异。 第三章 测量电量传感器 本章聚焦于对电学量(电压、电流、电阻、电容、电感)进行精确测量的传感器技术。讲解了如何利用电学量在被测量与电量之间的转换关系来实现测量。详细讨论了高精度电流互感器、电压互感器、电桥电路在精密电阻测量中的应用,以及电容式和电感式传感器在位移、液位测量中的优势与局限性。 第四章 机械量传感器 机械量是工程中最常测量的物理量之一。本章详述了位移、速度、加速度、力、压力、扭矩和振动等机械量传感器的设计与应用。重点解析了应变式传感器(如应变片的工作原理、粘贴技术和桥路连接)、电涡流传感器、激光多普勒测速仪(LDV)以及压阻式和电容式压力传感器的结构特点。对惯性式加速度传感器和陀螺仪的原理进行了详细的数学建模。 第五章 热学量传感器 本章集中讲解了温度和热流测量技术。系统回顾了基于热电效应(热电偶)、热膨胀效应(双金属片、电阻温度检测器RTD)、红外辐射效应(热电堆、红外成像)的传感器。深入分析了不同类型温度传感器的适用温度范围、精度和响应时间,并介绍了高温测量(如高温计)和低温测量(如低温电阻温度计)的特殊技术。 第六章 光电与辐射传感器 光电技术在测量和检测中占据重要地位。本章详细介绍了光电效应(光敏电阻、光电二极管、光电倍增管)的工作原理。讨论了光纤传感器的基本结构、传输特性以及在分布式传感中的应用优势(如OTDR技术)。此外,还涵盖了辐射测量传感器,如气体传感器和核辐射探测器的工作机理。 第七章 智能传感器与数据处理 随着集成电路技术的发展,传感器正朝着智能化方向发展。本章阐述了智能传感器的内涵,即集成传感元件、信号调理电路、模数转换器和微处理器于一体的系统。讲解了自补偿、自校准、自诊断和信息传输功能如何集成到传感器中。重点介绍了基于微机电系统(MEMS)技术制造的集成化传感器,如集成加速度计和陀螺仪。 第八章 传感器信号调理与接口技术 传感器的原始输出信号通常微弱、易受干扰且非标准。本章专注于信号调理电路的设计。内容包括放大技术(仪表放大器、斩波放大器)、滤波技术(无源滤波与有源滤波器的设计)、隔离技术以及信号的线性化与补偿方法。详细讨论了A/D转换器和D/A转换器的选型与应用,确保传感器数据能够准确、可靠地接入数字系统。 第九章 传感器的动态特性与误差分析 准确理解传感器的动态响应和误差特性是确保测量结果可靠性的基础。本章从系统角度分析了传感器的频率响应、时间响应特性(如一阶、二阶系统的阶跃响应)。详细论述了系统误差的来源(如非线性误差、漂移误差、随机误差)和评估方法,介绍了误差的传播规律和不确定度分析的基本步骤,指导读者进行科学的误差评估。 第十章 传感器网络与前沿应用 本章将视野拓展至传感器技术的集成应用。讨论了无线传感器网络(WSN)的基本架构、通信协议和组网技术。分析了传感器在物联网(IoT)架构中的数据采集层作用。最后,展望了传感器技术在先进制造、环境健康监测和智能机器人等交叉领域的前沿应用,如生物传感器、磁阻抗传感器和磁场传感器阵列等。 本书特色: 理论与实践结合紧密: 每个章节都配有丰富的工程实例和典型电路图,帮助读者理解抽象的物理原理在实际工程中的具体实现。 覆盖面广: 系统梳理了经典传感器技术,并对MEMS、智能传感器等前沿热点进行了深入介绍。 注重系统思维: 强调了信号调理和误差分析的重要性,培养读者从系统层面设计和评估传感器的能力。 适合读者: 本书是自动化、电子工程、测控技术与仪器、机械工程等相关专业本科生和研究生的优秀教材,也可作为工程技术人员深入学习传感器技术的参考手册。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书给我最大的感受是它的“实用性”。它不是一本只停留在理论层面的书,而是真正地与工程实践紧密结合。作者在讲解的过程中,穿插了大量的实际工程案例,从工业自动化中的现场仪表,到医疗设备中的精密测量仪器,再到科学研究中的高端实验装置,都进行了详细的分析和介绍。我特别喜欢书中关于仪器的可靠性设计和故障诊断的部分,作者介绍了多种提高仪器可靠性的方法,例如冗余设计、故障预警、自诊断功能等,并且提供了具体的实现思路和测试方法。这一点对于确保仪器在关键应用中的稳定运行至关重要。书中关于通信接口的设计和实现也给我带来了很多帮助,作者详细介绍了各种常见的通信协议,例如Modbus、OPC UA等,并提供了相应的软件接口设计和开发技巧。这对于实现仪器之间的数据互联互通非常有价值。我也注意到书中在功耗管理和热设计方面也有深入的讨论,这对于便携式或嵌入式仪器设计来说是不可忽视的因素。总而言之,这本书为我提供了一个非常全面且深入的视角来理解智能仪器设计,它不仅涵盖了核心的技术知识,更注重工程实践中的细节和经验,是一本非常值得自动化领域的从业者和学生阅读的好书。

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这本书的优点在于其内容涵盖了智能仪器设计与实现的各个方面,而且讲解得非常细致。我是一名在校的自动化专业学生,在学习过程中,很多时候会遇到理论知识与实际应用脱节的情况,而这本书恰好弥补了这一不足。作者在讲解过程中,穿插了大量的实际工程案例,从工业自动化中的现场仪表,到医疗设备中的精密测量仪器,再到科学研究中的高端实验装置,都进行了详细的分析和介绍。我尤其对书中关于仪器性能评估和优化部分的讲解印象深刻,作者详细介绍了各种性能指标的定义和测量方法,并提供了多种优化策略,例如提高采样率、降低采样噪声、优化算法等,这对于最大化仪器的测量精度和效率至关重要。书中关于仪器软件架构设计和开发工具的选择也给了我很多启发,作者介绍了多种常用的软件开发方法和工具,并提供了相应的开发技巧和经验。这对于提高软件开发的效率和质量非常有价值。我也注意到书中在仪器的生命周期管理和维护方面也进行了简要的介绍,这对于保证仪器长期稳定运行是非常重要的考量因素。总而言之,这本书的编排结构非常合理,内容丰富翔实,而且充满了作者丰富的实践经验,让我能够从多角度、多层次地理解智能仪器设计,是一本难得的优秀教材。

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一直以来,智能仪器设计在我眼中都是一个充满神秘感和挑战性的领域,直到我翻开这本书,才真正体会到它的魅力所在。作者以一种非常系统且易于理解的方式,将这个复杂的领域娓娓道来。从传感器物理原理的深入剖析,到信号采集硬件的选择与设计,再到数字信号处理算法的实现与优化,每一步都衔接得天衣无缝。我特别对书中关于抗干扰设计的讨论印象深刻,作者详细分析了各种电磁干扰的来源,并提供了有效的抑制措施,包括屏蔽、接地、滤波等,以及在PCB布局和布线方面的注意事项。这对于保证仪器在复杂电磁环境下稳定工作的至关重要。书中关于数据存储和管理的章节也给了我不少启发,作者介绍了多种存储介质的优缺点,以及如何设计高效可靠的数据存储方案,包括文件系统的选择、数据格式的定义等。对于需要处理大量数据的仪器项目而言,这部分内容具有非常高的参考价值。我也喜欢书中对于仪器标定过程的详细讲解,包括零点校准、量程校准、非线性校准等,并提供了多种校准方法的数学模型和实验验证。这对于保证仪器的测量准确性是必不可少的。从整体上看,这本书的逻辑结构非常清晰,语言表达流畅,而且充满了作者丰富的实践经验,让我能够真切地感受到作者在仪器设计领域的深厚功底。这本书不仅能帮助我建立起完整的知识体系,还能为我未来的项目实践提供坚实的指导。

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这本书在自动化专业领域堪称一股清流,它不仅仅是枯燥的理论堆砌,更注重实际工程中的应用与落地。我是一名刚入职的自动化工程师,在工作中经常会遇到需要自主设计和实现一些专用检测仪器的情况,之前一直苦于缺乏系统性的指导。这本书的出现,极大地弥补了我的知识盲区。作者在讲解过程中,非常注重理论与实践的结合,例如在介绍数据滤波算法时,书中不仅详细阐述了低通、高通、带通滤波的原理,还提供了多种滤波算法的C语言实现代码,并且对这些代码的效率和适用场景进行了深入的分析。我特别喜欢书中关于“智能”概念的解读,它不仅仅是指数据采集和处理,更包含了自适应、自学习、故障诊断等多个维度,这一点在传统的仪器设计书籍中是很少见的。书中关于模糊逻辑和神经网络在仪器中的应用章节,给我留下了深刻的印象,作者通过具体的案例,展示了如何利用这些先进的控制理论来提升仪器的智能化水平,例如通过神经网络对传感器信号进行非线性补偿,从而显著提高测量精度。此外,书中在人机交互界面设计方面也给予了足够的重视,详细介绍了GUI的设计原则、常用的开发工具以及用户体验的优化策略,这对于提高仪器的易用性和用户满意度至关重要。我也注意到书中在软件架构设计方面也提出了一些非常好的建议,例如模块化设计、分层设计等,这有助于提高软件的可维护性和可扩展性。总的来说,这本书为我提供了一个非常全面和深入的视角来理解和实践智能仪器设计,我强烈推荐给所有在自动化领域工作的同行们。

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这是一本真正能够引领读者深入理解智能仪器设计精髓的书籍。作者的讲解方式非常生动且富有条理,从最基础的模拟电路到复杂的数字逻辑,再到嵌入式系统的软件开发,每一个环节都进行了深入浅出的阐述。我尤其欣赏书中关于噪声抑制和信号完整性设计的讨论,作者详细分析了各种噪声的来源和传播途径,并提供了有效的抑制措施,例如差分信号传输、信号衰减补偿、高频特性分析等。这对于保证仪器的测量精度和稳定性至关重要。书中关于实时操作系统(RTOS)在仪器控制中的应用章节,更是让我眼前一亮,作者详细介绍了RTOS的核心概念、任务调度、中断处理、进程间通信等,并结合具体的嵌入式平台,给出了详细的实现示例。这对于开发高性能、多任务的智能仪器非常有帮助。我也注意到书中在用户界面设计方面也进行了详细的阐述,包括色彩搭配、字体选择、交互逻辑等,力求为用户提供最佳的使用体验。总的来说,这本书的编排结构非常合理,内容丰富翔实,而且充满了作者丰富的实践经验,让我能够从多角度、多层次地理解智能仪器设计,是一本难得的优秀教材。

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这本书给我最深刻的印象是它对于“智能”二字的深度挖掘和应用。它不仅仅是介绍仪器的硬件设计和信号处理,更重要的是探讨如何赋予仪器“智慧”。作者在讲解过程中,深入分析了人工智能、机器学习等前沿技术在仪器设计中的应用,例如如何利用神经网络进行自适应控制,如何利用模糊逻辑进行故障诊断,如何利用遗传算法进行参数优化等。我特别喜欢书中关于仪器集成与系统优化的部分,作者详细介绍了如何将各个子系统有机地结合起来,并针对整个系统的性能进行优化,例如通过仿真分析来预测系统行为,通过测试验证来评估系统性能等。这对于开发出高性能、高可靠性的智能仪器至关重要。书中关于仪器安全性和可靠性设计方面也进行了详细的阐述,例如过载保护、过热保护、软件容错等,并提供了具体的实现思路和测试方法。这对于确保仪器在各种复杂环境下都能安全稳定地工作非常有帮助。我也注意到书中在知识产权保护和标准化方面也进行了简要的介绍,这对于将仪器产品推向市场是非常重要的考量因素。总而言之,这本书为我提供了一个非常全面和深入的视角来理解和实践智能仪器设计,它不仅涵盖了核心的技术知识,更注重工程实践中的细节和经验,是一本非常值得自动化领域的从业者和学生阅读的好书。

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这本书的优点在于其内容涵盖了智能仪器设计与实现的各个方面,而且讲解得非常细致。我是一名在校的自动化专业学生,在学习过程中,很多时候会遇到理论知识与实际应用脱节的情况,而这本书恰好弥补了这一不足。作者在讲解过程中,穿插了大量的实际工程案例,从工业自动化中的现场仪表,到医疗设备中的精密测量仪器,再到科学研究中的高端实验装置,都进行了详细的分析和介绍。我尤其对书中关于仪器性能评估和优化部分的讲解印象深刻,作者详细介绍了各种性能指标的定义和测量方法,并提供了多种优化策略,例如提高采样率、降低采样噪声、优化算法等,这对于最大化仪器的测量精度和效率至关重要。书中关于仪器软件架构设计和开发工具的选择也给了我很多启发,作者介绍了多种常用的软件开发方法和工具,并提供了相应的开发技巧和经验。这对于提高软件开发的效率和质量非常有价值。我也注意到书中在仪器的生命周期管理和维护方面也进行了简要的介绍,这对于保证仪器长期稳定运行是非常重要的考量因素。总的来说,这本书的编排结构非常合理,内容丰富翔实,而且充满了作者丰富的实践经验,让我能够从多角度、多层次地理解智能仪器设计,是一本难得的优秀教材。

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作为一名对电子工程和自动化控制领域充满热情的在读博士生,我一直在寻找一本能够系统梳理智能仪器设计全流程的权威著作。这本书无疑达到了我的预期,甚至超出了我的期待。它的深度和广度都令人惊叹,从最基础的电磁兼容性设计,到复杂的实时操作系统在仪器控制中的应用,无所不包。我非常欣赏作者在系统设计部分的处理方式,他不仅仅是罗列了各种设计方法,而是通过对不同设计方案的权衡和比较,引导读者理解在实际工程中如何做出最佳选择。例如,在讨论数据传输协议时,书中对比了RS485、CAN、Ethernet等多种协议的特点,并结合具体应用场景,给出了详细的选择依据和实现要点。关于传感器融合的部分,我更是受益匪浅,作者不仅仅介绍了卡尔曼滤波等经典算法,还探讨了如何结合机器学习方法来提高融合的鲁棒性和精度,这一点在当前智能传感器发展的大背景下尤为重要。书中关于自校准和漂移补偿的章节,也给了我很多启发,作者介绍了几种先进的自校准技术,并给出了相应的硬件实现思路,这对于提高仪器的长期稳定性和可靠性具有非常重要的意义。我也注意到作者在撰写过程中,大量引用了最新的学术研究成果和行业内的前沿技术,这使得这本书的内容始终保持着与时俱进的特性,绝对是一本值得反复研读的案头必备。它不仅为我提供了扎实的理论基础,更在实践层面给我指明了方向,相信在未来研究中,这本书将继续扮演重要的角色。

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当我第一次拿到这本书时,就被它厚重的篇幅和精美的排版所吸引。然而,翻开后,我发现它的内容比我预期的还要精彩。作者以一种非常系统和深入的方式,将智能仪器设计与实现的整个过程进行了全面的阐述。从最初的原理构思,到传感器的选择和接口设计,再到数据采集和处理,最终到系统的集成和软件开发,每一个环节都进行了详细的讲解。我特别喜欢书中关于仪器校准和验证的章节,作者详细介绍了各种校准方法的理论基础、实验步骤以及数据分析方法,并提供了大量的实例,这对于确保仪器的测量准确性和可靠性至关重要。书中关于仪器安全性和可靠性设计的讨论也给了我很多启发,作者介绍了多种提高仪器安全性和可靠性的方法,例如过载保护、过热保护、软件容错等,并提供了具体的实现思路和测试方法。这对于确保仪器在各种复杂环境下都能安全稳定地工作非常有帮助。我也注意到书中在知识产权保护和标准化方面也进行了简要的介绍,这对于将仪器产品推向市场是非常重要的考量因素。总而言之,这本书为我提供了一个非常全面和深入的视角来理解和实践智能仪器设计,它不仅涵盖了核心的技术知识,更注重工程实践中的细节和经验,是一本非常值得自动化领域的从业者和学生阅读的好书。

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这是一本深入探讨智能仪器设计与实现原理的宝藏,作者的叙述逻辑清晰,从基础的传感技术原理,到复杂的信号处理算法,再到最终的系统集成和软件开发,层层递进,让初学者也能逐步掌握核心知识。我尤其欣赏其中关于传感器选型和校准的章节,书中列举了大量实际应用案例,详细分析了不同传感器在不同环境下的优缺点,以及如何通过校准来提高测量精度,这对于正在进行毕业设计项目的我来说,简直是及时雨。书中提供的伪代码和流程图也极大地帮助了我理解抽象的概念,比如在PID控制部分,作者并没有直接给出复杂的数学推导,而是通过通俗易懂的语言和生动的比喻,将PID控制的核心思想,即比例、积分、微分的作用,解释得淋漓尽致,让我豁然开朗。此外,对于嵌入式系统的硬件选择和开发环境搭建,书中也给出了详尽的指导,无论是单片机还是FPGA,都有相应的介绍和实践建议,这对于希望将理论知识转化为实际产品的读者来说,无疑是莫大的福音。书中的插图和图表也非常精美,很多地方采用了三维渲染图,直观地展示了仪器的内部结构和工作原理,这比单纯的文字描述要有效得多,让我能够更轻松地理解复杂的机械和电子部件之间的配合关系。我还能感受到作者在编撰过程中对每一个细节的打磨,例如在讨论数据采集的采样率时,书中不仅解释了采样定理,还分析了过采样和欠采样的影响,并给出了一些实际工程中的经验法则,这表明作者并非仅仅停留在理论层面,而是对实际工程中的痛点有深刻的理解。对于从事自动化领域研究的学生和工程师而言,这本书绝对是不可或缺的参考资料,它不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的导师,指引着我们在智能仪器设计这条道路上前行。

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