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出版者:

作者:馮守漢

出品人:

頁數:143

译者:

出版時間:2009-8

價格:20.00元

裝幀:

isbn號碼:9787562328506

叢書系列:

圖書標籤:

• 模擬電路
• 電子技術
• 模擬電子
• 電路分析
• 電子工程
• 仿真
• 元器件
• 信號處理
• 電路設計
• 高等教育

《精密測量與數據采集》 本書是一本深入探討精密測量原理、技術與數據采集係統的實用指南。全書圍繞如何準確、可靠地獲取和處理物理世界的信息展開，旨在為讀者提供堅實的理論基礎和豐富的實踐指導。 第一部分：測量基礎理論 本部分將從測量學的基本概念齣發，係統闡述測量的準確性、精密度、靈敏度、分辨率以及誤差分析等核心要素。讀者將學習到不同類型的測量誤差（係統誤差、隨機誤差、粗大誤差）及其産生原因，並掌握諸如最小二乘法、卡爾曼濾波等常用的數據處理與修正方法，以最大程度地減少測量過程中的不確定性。此外，還將介紹各種測量尺度的定義與應用，以及國際單位製（SI）在精密測量中的重要性。 第二部分：傳感器技術概覽 傳感器是連接物理世界與電子係統的橋梁。本部分將對各類主流傳感器進行詳細介紹，包括但不限於： 力學傳感器： 應變片、壓電傳感器、加速度計、陀螺等，用於測量位移、力、壓力、速度、角度等。 熱學傳感器： 熱電偶、熱敏電阻、紅外傳感器等，用於測量溫度、熱流。 光學傳感器： 光敏電阻、光電二極管、CCD/CMOS圖像傳感器等，用於測量光強度、顔色、距離、圖像信息。 電磁傳感器： 霍爾效應傳感器、感應傳感器、電容式傳感器等，用於測量磁場、電場、電容、電感。 化學傳感器： 氣體傳感器、pH傳感器等，用於檢測化學物質的濃度和性質。 針對每種傳感器，本書將深入剖析其工作原理、技術特點、選型原則、性能參數以及常見的應用場景。同時，還將討論傳感器的綫性度、遲滯、頻率響應等關鍵指標對測量精度的影響。 第三部分：信號調理與放大 傳感器輸齣的原始信號往往非常微弱，且可能含有噪聲。本部分將重點介紹信號調理技術，包括： 放大： 介紹不同類型的放大器（同相、反相、儀錶放大器、跨阻放大器）及其在信號放大中的作用，強調放大器的增益帶寬積、輸入失調電壓、偏置電流等參數對測量精度的影響。 濾波： 詳細講解低通、高通、帶通、帶阻濾波器的工作原理和設計方法，包括有源濾波器和無源濾波器。闡述濾波在去除噪聲、抑製乾擾方麵的關鍵作用。 阻抗匹配： 討論信號源阻抗與負載阻抗匹配的重要性，以及如何通過匹配電路提高信號傳輸效率。 隔離與保護： 介紹光耦隔離、隔離放大器等技術，用於保護測量設備免受高電壓或共模乾擾的影響。 第四部分：數據采集係統（DAS）設計 數據采集係統是將模擬信號轉換為數字信號並進行存儲、處理的完整流程。本部分將詳細講解DAS的設計與實現： 模數轉換器（ADC）： 深入介紹ADC的分類（逐次逼近型、雙積分型、Σ-Δ型、流水綫型等）及其關鍵參數，如分辨率、采樣率、積分非綫性（INL）、微分非綫性（DNL）等，並指導讀者如何根據應用需求選擇閤適的ADC。 數模轉換器（DAC）： 簡要介紹DAC的工作原理及其在信號重構等方麵的應用。 采樣定理： 詳細闡述奈奎斯特-香農采樣定理，指導讀者如何閤理設置采樣頻率以避免混疊。 多路復用： 介紹多路復用器的原理和應用，如何在一個ADC上采集多個通道的信號。 數字信號處理器（DSP）與微控製器（MCU）： 介紹DSP和MCU在數據采集係統中的核心作用，包括數據預處理、算法實現、係統控製等。 總綫接口與通信協議： 介紹常用的數據傳輸接口（如SPI, I2C, USB, Ethernet）和通信協議，以及如何構建可靠的數據傳輸通道。 第五部分：數據處理與分析 采集到的原始數據需要經過進一步的處理和分析纔能提取有價值的信息。本部分將涵蓋： 數字濾波算法： 介紹更高級的數字濾波技術，如移動平均濾波、中值濾波、Butterworth濾波、Chebyshev濾波等。 統計分析： 講解均值、方差、標準差、相關性等統計量的計算方法，以及如何運用統計學工具來理解數據特性。 傅裏葉變換與頻譜分析： 介紹FFT（快速傅裏葉變換）原理，以及如何通過頻譜分析識彆信號中的頻率成分和噪聲。 數據可視化： 介紹將數據轉化為直觀圖錶的方法，如摺綫圖、散點圖、直方圖等，以輔助理解。 機器學習基礎（可選）： 簡要介紹一些與數據分析相關的機器學習概念，如分類、迴歸等，以及它們在提升測量精度或特徵提取中的潛力。 第六部分：係統集成與應用案例 本部分將引導讀者將前述理論與技術應用於實際項目中。通過具體的應用案例，如環境監測係統、工業自動化控製、生物醫學信號測量、儀器儀錶開發等，展示如何設計、構建和優化一個完整的數據采集係統。每個案例都將從需求分析、傳感器選型、信號調理電路設計、ADC/MCU選配、軟件開發到係統測試等環節進行詳細闡述。 本書強調理論與實踐相結閤，旨在幫助讀者掌握精密測量和數據采集的核心技能，能夠獨立設計和實現各類測量係統，從而在工程實踐中提升數據獲取的準確性和可靠性，解決復雜的測量問題。

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