机电一体化技术手册 第1卷 第1篇 机电一体化常用电路 第2版PDF电子书下载

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第1篇 总论 1

第2篇 机电一体化常用电路 1

1.1　工业控制机的发展及其特点与分类 3

第1章 机电一体化技术与现代制造产业 3

1.1　新技术革命与产业竞争 3

1.1.1　传感器及其组成 3

1.1.1　分立器件及其参数 3

1.1.1　工业控制机的发展概况 3

1.1.2　传感器的分类 3

第1章 传感器及其使用技术 3

第3篇 工业控制机及其应用 3

1.1　传感器的基本知识 3

第4篇 检测技术 3

第1章 模拟电路及其应用 3

第1章 概述 3

1.2　传统机械工业的技术革命——机电一体化 4

1.2.1　高新技术与传统机械工业的技术革命 4

1.1.2　工业控制机的分类 4

1.1.3　传感器的特性 5

1.2.2　机电一体化基本概念、技术特征及分类 6

1.2.3　机电一体化系统的基本结构要素 6

1.1.3　工业控制机与信息处理机的区别 7

1.2.4　机电一体化相关技术 8

1.2.1　开放式体系结构和总线系统 8

1.2　工业控制计算机总线简介 8

2.2　微型计算机技术及其在机电一体化中的地位 8

参考文献 8

1.2.5　机电一体化的技术、经济和社会效益 9

1.2.2　常用微机总线介绍 9

1.3　机电一体化在现代制造产业结构中的地位和作用 10

1.3.1　机床产业数控化 10

1.3.2　机器人产业的兴起 12

1.4.1　机电一体化与高技术发展战略 13

1.4　发达国家发展机电一体化产业的政策和策略 13

1.3.3　制造系统自动化 13

1.4.2　资金支持与政策优惠 14

1.4.4　紧密联合的科研生产体系 14

1.1.4　传感器的性能指标 14

1.4.3　市场开拓与保护的政策 14

1.1.5　传感器的输入、输出特性和对环境的要求 14

1.5　我国机电一体化产业现状和发展战略 15

1.5.1　发展现状 15

1.2.1　位移和长度传感器的选用 15

1.2　位移和长度传感器 15

1.1.6　传感器的标定和校准 15

1.2.2　电感式（自感式）传感器 16

1.5.2　发展战略 17

第2章 机电一体化技术发展方向 18

2.1　机电一体化系统的理论基础 18

2.2.1　微型计算机技术 18

2.2.3　机电一体化中使用计算机应注意的问题 22

1.1.2　运算放大器及其参数 22

2.2.2　微型计算机在机电一体化中的地位 22

1.3　微型计算机标准总线分类 23

1.1　常用半导体器件及其参数 23

2.3　机械制造工程的机电一体化技术方向 23

2.2.4　未来计算机的发展方向及对机电一体化技术的影响 23

2.3.1　机械产品的机电一体化技术方向 23

2.3.3　普通设备的机电一体化改造 24

2.3.2　机械制造生产过程的机电一体化方向 24

1.2.3　变压器式（互感式）传感器 24

2.4　提高制造产业竞争力的技术方法 24

2.5.1　专门人才的培养 25

第2章 STD总线工业控制机 25

2.1　概述 25

2.1.1　STD总线的实现 25

2.5.2　技术融合、学科交叉 25

2.1.2　STD总线的历史和发展 25

2.5.3　科研与生产并举，相辅相成 25

2.5　科学研究与生产应用 25

2.5.4　促进科研成果向产业的转移 26

2.1.3　STD总线的应用 26

1.2.4　电涡流式传感器 27

3.1　现代系统设计的特征 27

3.2　系统设计的评价 27

3.3　评价分析方法 27

2.2.1　STD总线引脚定义 27

3.3.1　技术经济性分析 27

第3章 机电一体化系统设计和工程路线 27

2.2　STD总线规范 27

2.2.2　信号描述 28

1.1.3　其它模拟集成电路简介 29

3.3.2　可靠性分析 29

2.2.3　电气规范 30

2.2.4　母板的连接 30

3.3.4　系统匹配性分析 30

3.3.5　操作性分析 30

1.2　模拟信号处理电路 30

1.2.1　基本放大电路 30

3.3.3　柔性、功能扩展及再组合性分析 30

1.2.5　电容式传感器 30

2.2.5　电路模板的电气特性 30

2.2.6　机械规范 30

3.4　机电一体化产品设计与工程路线 31

3.4.1　基本设计和工程路线 31

3.3.6　维修性分析 31

3.3.7　安全性分析 31

3.4.2　市场调查与预测 31

2.3　STD总线如何与各种字长的CPU兼容 32

2.3.1　STD总线如何支持Z-80、8085等8位微处理器 32

2.3.2　总线复用与16位CPU模板设计 32

3.4.3　构思比较 33

3.4.4　方案的评价 33

3.4.5　详细设计 33

3.4.6　系统设计中的质量控制 33

1.2.2　模拟运算电路 33

3.5　机电一体化的系统工程观念和方法 34

2.3.3　32位STD总线——STD总线 34

3.4.7　制造工程质量管理 34

2.3.4　单板机模式（即All—in—one） 36

1.2.6　电触式传感器 36

2.3.5　STD总线与单片机 36

参考文献 36

1.2.3　模拟乘法器 36

2.4.1　工业控制对存贮器的要求 38

2.4　工业控制机中的存贮器 38

1.2.4　检波电路 38

2.4.2　工业控制中常用的存贮器芯片 39

1.2.7　电位器式传感器 39

1.2.5　电压电流变换电路 39

1.2.9　感应同步器 40

2.4.3　STD总线系统的存贮器 40

1.2.8　应变式传感器 40

1.2.6　比较器 41

2.4.4　半导体虚拟磁盘 41

1.2.7　模拟开关 42

2.5　基本系统组成和系统组合模式 43

2.5.1　工业控制机的基本系统 43

1.2.10　磁栅式传感器 45

1.2.8　采样保持电路 45

2.5.2　工业控制机系统组合模式 45

1.3　振荡电路 46

1.3.1　正弦振荡器 46

1.2.11　光栅式传感器 47

2.6　STD总线的I/O子系统 47

2.6.1　概述 47

2.6.2　开关量输入／输出 48

1.3.2　多谐振荡器 48

2.6.3　A/D、D/A及模拟信号调理 49

1.3.3　石英晶体振荡器 51

1.2.12　光学码盘式传感器 52

1.4.2　低频功率放大器 53

1.4　功率放大电路 53

1.4.1　功率放大器的特点 53

1.2.13　激光式传感器 54

2.6.4　运动控制接口 55

1.4.3　脉冲功率放大器 55

2.6.5　CPIB和SBX支持 56

1.2.14　光电式传感器 56

1.4.4　功放管的保护 57

2.7.1　主从式多CPU系统——智能I/O模板 57

2.7　STD总线的多处理机系统 57

第2章 数字电路及其应用 60

2.1　数字电路概述 60

2.1.1　数字集成电路的种类 60

2.1.2　TTL集成电路 60

1.2.15　气电转换传感器 61

2.1.3　CMOS集成电路 61

2.7.2　总线仲裁与多主CPU系统 61

1.2.16　压电式位移传感器 62

2.8　分布式工业测控系统组成——串行数据通信和工业局域网络 63

1.2.17　霍尔式传感器 63

1.3.1　速度传感器的主要性能和特点 67

1.3　速度传感器 67

2.1.4　其它数字集成电路 67

1.3.2　磁电感应式速度传感器 68

2.2　逻辑门和组合逻辑电路 68

2.2.1　基本逻辑门电路 68

1.3.3　陀螺式角速度传感器 70

2.9.1　Watchdog及其应用 70

2.9　Watchdog、电源掉电检测及软件可靠性措施 70

2.9.2　电源掉电检测及其应用 72

1.3.4　差动变压器式速度传感器 72

2.9.3　提高可靠性的某些软件措施 72

1.3.6　多普勒效应测速传感器 73

1.3.5　光电式速度和转速传感器 73

2.10　STD总线工业控制机的支持软件 73

2.10.1　概述 73

2.10.2　STDDOS 74

1.3.7　转速传感器 74

2.2.2　运算电路 74

2.10.3　嵌入式操作系统ROM—DOS 75

1.3.8　流速传感器 75

1.3.9　其它测速方法 76

2.10.4　VRTX嵌入式实时多任务操作系统 76

1.4　力、扭矩和压力传感器 76

1.4.1　力、扭矩和压力传感器的类型和特点 76

1.4.2　弹性敏感元件 78

2.10.5　AMX实时多任务操作系统 79

2.2.3　译码器与编码器 80

2.10.6　QNX实时多任务多用户网络操作系统 80

2.10.7　高级语言的分离和固化运行 81

2.10.8　在控制系统中的开发应用 82

1.4.3　电阻应变片式力、扭矩和压力传感器 82

2.11　国内外先进产品介绍 83

2.11.1　国内典型产品 83

2.11.2　国外典型产品 85

2.2.4　数据选择器和数据分配器 87

1.4.4　压阻式力、压力传感器 88

3.1　工业计算机的发展与CompactPCI的出现 88

3.1.1　概述 88

2.3　触发器和时序逻辑电路 88

第3章 PCI和CompactPCI总线与工业计算机 88

2.3.1　触发器 88

3.1.2　工业计算机的特点 88

3.1.4　CompactPCI工业计算机 89

3.1.3　无源底板工业计算机 89

3.2.1　PCI的特点 90

3.2.2　PCI信号定义 90

3.2　PCI局部总线 90

2.3.2　计数器 91

1.4.5　压电式力、压力传感器 92

3.2.3　PCI总线的基本原理 93

3.2.4　PCI总线仲裁 94

3.2.5　64位总线扩展 95

2.3.3　寄存器 96

3.2.6　PCI配置空间 96

1.4.6　压磁式力传感器 97

2.3.4　定时电路 99

1.4.7　谐振式力、力矩和压力传感器 99

2.4.1　数字－模拟转换器 101

2.4　数－模和模－数转换电路 101

3.3　CompactPCI工业计算机 101

3.3.1　概述 101

3.3.4　连接器 102

3.3.2　模板尺寸 102

3.3.3　系统 102

3.3.5　CompactPCI引脚信号的分配 103

3.3.6　电气特性 103

1.4.8　位移式力、压力传感器 104

1.4.9　其它类型压力和扭矩传感器 105

3.3.7　CompactPCI的扩展 105

1.5　惯性角参数传感器 106

1.5.1　压电射流速率传感器 106

3.3.8　CompactPCI的发展——热切换 107

2.4.2　模拟－数字转换器 108

第4章 VME和VXI总线工业控制机 109

4.1　概述 109

4.1.1　VME总线的发展 109

4.1.2　VME总线特点 109

4.2　VME总线信号 109

1.5.2　三维压电射流姿态传感器 110

1.6　惯性加速度和倾角传感器 111

1.6.1　石英挠性伺服加速度传感器 111

1.6.2　压电石英谐振式加速度传感器 112

4.3　机械特性 112

1.6.4　参量式倾斜传感器 113

4.4　VME总线功能结构 113

4.4.1　数据传输总线 113

1.6.3　哥氏惯性速度和加速度传感器 113

4.4.2　优先级中断总线 114

4.4.3　仲裁总线 114

1.6.5　振弦式倾斜传感器 115

2.4.3　单片集成数据采集器 115

1.6.6　力平衡式倾斜传感器 115

1.6.7　气体线加速度传感器 115

4.4.4　公用总线 116

4.4.5　信号协议 116

1.6.8　气体摆式倾角传感器 117

4.6　VME总线的能力 117

4.6.1　寻址能力 117

4.6.2　基本的数据传输能力 117

2.5　微处理器 117

4.5　电气特性 117

2.5.1　微处理器的结构 117

4.5.1　VME总线信号线驱动器 117

4.5.2　底板连接 117

4.5.3　配电 117

4.6.3　“不结盟的”（Unaligned）传输能力 118

2.5.2　存贮器 119

4.6.5　中断能力 119

4.6.4　地址流水线能力 119

4.7.1　改善CPU性能 121

4.7.2　及时地响应重要事件 121

1.7　振动加速度传感器 121

4.6.6　建立虚拟通信通路 121

1.7.1　压电振动加速度传感器 121

1.7.2　压阻式振动加速度传感器 121

4.7　VME总线的应用 121

4.7.3　系统初始化和诊断 122

4.8　VME总线的规范形式 122

2.5.3　MCS—51单片机的结构 122

1.7.3　磁致伸缩式振动加速度传感器 122

4.8.1　关键词 122

1.7.4　PVDF心音脉博传感器 122

1.8　物位传感器 123

4.8.2　定时要求 123

1.8.1　放射性同位素物位传感器 123

4.8.3　信号互连的专用符号 123

1.8.3　超声界面传感器 124

1.8.4　微波物位传感器 124

4.9　VME总线系列的UNIXSystemV/68操作系统及其实时环境 124

4.9.1　UNIX的产生、发展及主要特点 124

1.8.2　超声物位传感器 124

1.8.5　流量式液位传感器 125

1.8.6　玻璃管式液位传感器 125

4.9.2　UNIXSystemV/68的功能及组成 125

1.8.7　平衡浮子式液位传感器 126

4.9.3　UNIX向实时领域的迈进 126

1.9　声敏传感器 126

4.9.4　SystemV/68下的实时环境VMEexec 126

2.5.4　单片机系统的扩展 126

1.9.1　声敏传感器的分类 126

1.9.2　炭粒送话器 126

1.9.3　压电声敏传感器 127

1.10　半导体彩色传感器 127

1.9.4　静电扬声器 127

1.11.2　二极管热敏传感器 128

1.11　热敏传感器 128

1.11.1　半导体热敏电阻 128

4.9.5　SystemV/68下的网络环境 128

4.10　VME总线系统——国产0604微型计算机系统 128

1.11.4　光纤温度传感器 129

1.11.3　晶体管热敏传感器 129

4.11　国外VME总线系列新产品 129

第3章 可编程专用集成电路 130

3.1　可编程专用集成电路概述 130

1.12.1　磁敏传感器的种类及其检测极限 130

1.12　磁敏传感器 130

1.12.2　霍尔效应型传感器 130

3.1.1　可编程专用集成电路的进展 130

1.12.3　超导量子干涉器件 130

3.1.2　可编程专用集成电路的分类 130

1.13　气体传感器 131

3.1.4　可编程ASIC中的逻辑表示 131

1.13.1　半导体气体传感器 131

3.1.3　可编程专用集成电路中有关名词注释 131

3.2　可编程阵列PAL和通用阵列逻辑GAL 132

3.2.2　PAL的结构及应用 132

3.2.1　FPLA的构成 132

4.12　虚拟仪器与VXI总线 133

1.13.3　真空度传感器 133

4.12.1　关于虚拟仪器 133

1.13.4　微波气体成分传感器 133

1.13.2　固体电解质气体传感器 133

1.13.6　谐振微桥传感器 133

1.13.5　光学气体成分传感器 133

1.14　湿度和水分传感器 134

1.14.1　湿度传感器的分类 134

1.14.2　水分子亲和力型湿度传感器 134

4.12.2　基于VXI总线的虚拟仪器平台 135

4.12.3　VXI总线概述 136

1.14.3　非水分子亲和力型湿度传感器 136

4.13　VXI总线系统的机械规范 137

4.13.1　引言 137

3.2.3　GAL的工作原理 137

1.15　生物传感器 137

1.15.1　生物传感器的原理 137

1.15.2　电化学生物传感器 137

1.15.3　生物电子传感器 138

1.15.4　光生物传感器 138

1.15.5　微生物传感器 138

4.13.2　VXI总线模板机械规范概要 138

1.15.6　离子敏场效应晶体管传感器 140

4.14　VXI总线的构成 140

1.15.7　半导体化学集成传感器 141

2.1　测量电路总论 142

2.1.1　测量电路的类型与组成 142

第2章 测量电路 142

2.1.2　基本转换电路 144

4.15　VXI总线系统的系统控制和资源管理 144

3.2.4　GAL的开发工具和编程写入 144

4.15.1　VXI总线系统的系统控制 145

3.2.5　GAL的编程原理 146

3.2.6　GAL的应用 147

4.16　VXI总线系统的软件 147

4.16.1　概述 147

2.2　测量放大器 147

4.15.2　VXI总线的公共系统资源 147

2.2.1　测量放大器的主要特点与要求 147

4.16.2　软件标准化是自动测试领域的重要事件 148

2.2.2　低噪声放大器 148

2.2.3　高稳定度放大器 150

2.2.4　高输入阻抗放大器 150

4.16.3　编程自动化提高了自动测试的水平 150

3.2.8　GAL使用中应注意的问题 151

4.16.4　基于VXI总线的虚拟仪器软件技术 151

3.2.7　GAL的特点及器件命名方法 151

3.3.1　FPGA概述 152

4.17　VXI总线系统的配电、冷却和电磁兼容 152

3.3　现场可编程逻辑门阵列FPGA 152

2.2.5　高共模抑制比放大器 152

4.17.1　VXI总线系统的配电 152

4.17.2　VXI总线系统的冷却 153

4.17.3　VXI总线系统的电磁兼容（EMC） 153

3.3.2　FPGA的基本结构 153

2.2.6　参量放大器与电荷放大器 154

4.18　VXI总线系统的集成 156

4.18.1　概述 156

2.2.7　放大器的线性化与量程切换 156

4.18.2　组成VXI总线系统需要特别考虑的问题 156

3.3.3　FPGA的开发和设计 157

4.18.3　零槽控制方案的比较及选择 157

2.2.8　放大器的频率特性 158

3.3.4　FPGA的组态配置方式 159

2.3　调制与解调电路 159

2.3.1　调制的功用与类型 159

2.3.2　信号的幅值调制与解调 159

4.18.4　系统开发平台的比较及选择 159

4.19　VXI总线应用及实例 160

4.19.1　概述 160

4.19.2　基于VXI总线的综合仿真测控系统 160

3.3.5　FPGA应用举例 162

3.4　在系统可编程大规模集成电路ispLSI 163

3.4.1　Lattice公司的ispLSI系列简介 163

5.1　概述 164

5.1.1　单片机、微控制器及嵌入式控制器 164

5.1.2　单片机的产生和发展 164

第5章 微控制器技术及其发展 164

3.4.2　ispLSI器件的基本结构 164

5.1.3　单片机的应用 166

5.1.4　单片机系统的扩展和配置 166

5.1.5　单片机技术发展的趋势 167

5.2.2　4位单片机 168

3.4.3　isp1SI的开发和应用 168

5.2　单片机产品及性能介绍 168

5.2.1　概述 168

2.3.3　信号的频率调制与解调 169

5.2.3　8位单片机 171

2.3.4　信号的相位调制与解调 171

2.3.5　信号的脉宽调制与解调 171

4.1.1　整流电路 172

4.1.2　滤波电路 172

第4章　电源 172

4.1　直流稳压电源 172

2.4　滤波器 175

2.4.1　滤波器的基本知识 175

2.4.2　常用二阶有源滤波器电路 176

2.4.3　有源滤波器设计方法 176

4.1.3　串联式直流稳压电源 176

4.1.4　集成稳压器 176

5.2.4　16位单片机 178

4.2　开关稳压电源 180

5.2.5　32位单片机 180

4.2.1　开关稳压电源和线性稳压电源的性能比较 180

4.2.2　开关稳压电源的基本结构 181

4.2.3　主要元器件的参数选择 181

5.2.6　模糊单片机 182

5.3.1　概述 182

5.3　单片机的开发环境 182

5.3.2　单片机程序设计语言及支持软件 183

5.3.3　开发环境中的人－机界面 184

4.2.4　常用开关稳压电源用集成控制器 184

4.3.1　UPS电源的基本结构 186

4.2.5　开关稳压电源实例 186

5.3.4　开发环境的硬件种类 186

4.3　UPS电源 186

5.3.5　单片机开发环境发展趋势 187

4.3.2　UPS电源的选择及使用方法 187

5.4.3　μlan网 188

4.3.3　UPS电源实例 188

4.4.2　程控稳压电源 188

4.4　程控电源 188

4.4.1　程控电源概述 188

5.4　单片机的多机与网络系统 188

5.4.2　单片机的串行接口与多机系统μlan 188

5.4.1　工业测控领域的多机与网络系统 188

4.4.3　程控稳流电源 189

4.5　其它电源 189

4.5.1　晶闸管整流电源 189

4.5.2　中、高频电源 190

5.4.4　位总线 191

4.5.3　直流稳流电源 192

4.5.4　高压、大电流稳压电源 194

5.4.5　I2C总线 195

5.1　干扰的基本概念 196

5.1.1　干扰的基本含义 196

5.1.2　干扰的分类 196

第5章 抗干扰技术 196

5.1.3　干扰的传播 197

5.1.4　提高设备抗干扰能力的一般原则 197

5.4.6　CAN总线 198

5.2　电源干扰的抑制 199

5.5　单片机的应用 199

5.2.1　电源系统引入干扰的途径和频率范围 199

5.5.1　单片机应用系统设计概述 199

5.5.2　单片机应用系统的类型 199

5.2.2　电源交流侧抑制干扰窜入的措施 201

2.5　模拟运算电路 202

2.5.1　线性加减电路 202

5.5.4　单片机在机电一体化设备控制中的应用 202

5.5.5　单片机在家用电器中的应用 203

2.5.2　微分与积分运算电路 204

6.1.1　PLC发展概况 206

第6章 PLC及其应用 206

6.1　概述 206

5.2.3　直流电源抗干扰措施 207

5.2.4　其它抗电源干扰措施 207

5.3　过渡干扰的抑制 208

6.1.2　PLC的特点 208

5.3.1　过渡干扰的成因 208

6.1.3　PLC的分类 208

6.1.4　PLC的技术发展趋势 209

2.5.3　绝对值、平均值、峰值运算电路 209

6.1.5　国外PLC的典型应用概况 210

5.3.2　过渡干扰的抑制措施 210

6.1.6　国产PLC及其在生产中的应用 211

2.5.4　乘、除、乘方、开方电路 211

6.2.2　CPU和中央存贮器 212

6.2　PLC硬件体系 212

6.2.1　硬件结构 212

2.5.5　函数电路 213

5.4.1　感性负载干扰及其抑制 213

5.4　感性负载干扰与机械振动干扰的抑制措施 213

6.2.3　I/O接口 215

5.4.2　机械振动干扰的抑制 215

5.5　隔离、屏蔽和接地技术 216

5.5.1　正确接地方法 216

6.2.4　电源、机架及扩展箱 218

6.2.5　PLC的工作原理 219

2.6.2　细分、辨向常用电路 219

5.5.2　屏蔽 219

2.6.1　细分、辨向电路的选用 219

2.6　细分、辨向、当量变换与编码变换电路 219

5.5.3　输入、输出接口窜入干扰的隔离和抑制 220

6.2.6　智能1/O模板 222

5.5.4　线间串扰的抑制 222

6.2.7　远程1/O模板 224

6.2.8　通信及网络 225

5.6　模拟量抗干扰的其它措施 226

5.6.1　抗串模干扰的方法 226

6.2.9　编程器 226

6.3.3　应用软件用编程语言 227

6.3.2　系统软件框图 227

6.3　PLC软件体系 227

6.3.1　PLC系统软件和应用软件 227

5.6.2　抗共模干扰的方法 228

5.6.3　放大器的屏蔽接地和去耦 230

5.7　数字系统内部固有干扰及其抑制 231

5.7.1　数字系统内部固有干扰 231

参考文献 232

5.7.2　数字系统内部固有干扰的抑制措施 232

2.6.3　脉冲当量变换电路 234

2.6.4　二进码与循环码的变换 240

6.3.4　应用软件模块化——PLC功能模块介绍 241

3.1　数显装置的工作原理 242

第3章 机床数显装置 242

3.2　数显装置常用的位移传感器 242

6.4　PLC产品介绍 242

7.1.1　分散型控制系统的发展 251

7.1.2　分散型控制系统的特点及类型 251

第7章 分散型控制系统 251

7.1　概述 251

7.2.1　建立分散型控制系统体系结构的原则 252

7.2　分散型控制系统的体系结构 252

3.3　国内外数显表的型谱 253

7.2.2　分散型控制系统体系结构 253

7.2.3　典型系统配置 254

7.3　分散型控制系统的数据通信网络 255

7.3.1　概述 255

7.3.2　通信协议 257

3.4.1　感应同步器数显装置 266

3.4　数显装置实例 266

3.4.2　光栅数显装置 269

3.4.3　磁尺数显装置 269

7.3.3　工业局部网络的选型考虑 273

7.3.4　几种DCS系统通信网络举例 274

3.5.2　数显装置的选用方法 275

7.4　过程级设备 275

7.4.1　过程级设备功能及分类 275

3.4.4　单片机数显装置 275

3.5　数显装置的应用 275

3.5.1　国产三种类型数显装置的对照分析 275

3.5.3　数显装置的安装和调试 276

7.4.2　过程控制设备的构成 278

7.4.4　典型过程级设备介绍 280

7.4.3　过程级设备的可靠性设计措施 280

7.5　监控级设备 283

7.5.2　监控级设备构成 284

7.5.3　典型监控级设备介绍 284

7.6.1　概述 285

7.6　分散型控制系统软件系统 285

7.6.2　实时操作系统 286

7.6.3　组态软件 287

3.5.4　数显装置的应用实例 289

3.6.2　数显装置的故障判断和处理 292

7.6.4　应用软件 292

3.6.1　日常维护 292

3.6　数显装置的维护与修理 292

7.7　典型分散型控制系统介绍 296

7.7.1　国外典型分散型控制系统介绍 296

4.1.1　信号概述 297

4.1　信号处理基础 297

第4章 信号分析与处理技术 297

4.1.2　信号处理中的数学变换 298

7.7.2　国内典型分散型控制系统介绍 302

7.8.3　系统构成及系统功能 308

4.1.3　信号的描述 308

7.8.2　工艺简介 308

7.8.1　概述 308

7.8　分散型控制系统应用举例 308

7.8.4　控制策略 309

附录 典型DCS产品及其主要性能 310

4.1.4　信号通过线性系统的响应 310

4.2.1　FFT算法 311

4.2　谱分析与谱估计 311

4.1.5　数字信号处理的参数选择 311

8.1.2　现场总线的产生背景 314

8.1.1　现场总线应运而生 314

4.2.2　ZOOM-FFT 314

8.1　现场总线概述 314

第8章 现场总线和现场总线控制系统 314

4.2.4　最大熵谱估计 315

4.2.3　基于傅里叶变换的谱分析 315

8.1.3　现场总线的产生历程 315

8.1.4　现场总线控制系统FCS 317

4.3　数字滤波器 319

4.3.1　数字滤波器的原理与结构 319

8.1.5　现场总线控制系统的体系结构 319

8.2　现场总线的网络结构 320

8.2.1　关于现场总线网络模型的讨论 320

8.2.2　现场总线的网络结构 322

4.3.2　IIR数字滤波器设计 322

4.3.4　IIR与FIR滤波器的比较 324

4.3.3　FIR数字滤波器设计 324

8.3.2　HART协议简介 325

8.3.1　概述 325

8.3　HART协议 325

4.4.1　维纳滤波 325

4.4　最小均方线性滤波 325

4.4.2　卡尔曼滤波 325

4.4.3　自适应滤波 326

4.5　时间序列分析 326

8.3.3　HART对互操作性的解决 326

4.5.1　时间序列分析基础 326

4.5.2　ARMA模型的时域特性 327

8.4　CAN总线 327

8.4.1　概述 327

8.4.2　CAN控制器简介 327

4.5.3　ARMA模型的频域特性 328

4.5.4　ARMA模型的建模 328

8.4.3　CAN协议 328

8.4.4　CAN的应用 328

8.5　LONWORKS 329

8.5.1　概述 329

8.5.2　LONTALK协议的特点 329

4.6.1　维格纳分布 329

4.6　信号的时间－频率联合分析 329

4.5.5　ARMA模型的最佳预测 329

8.5.3　LONTALK协议的基本功能 330

8.5.4　NEURON芯片 330

8.6　PROFIBUS 332

8.6.1　概述 332

8.5.5　结论 332

8.6.2　PROFIBUS基本特性 333

8.6.3　PROFIBUS的实现 333

4.6.2　小波变换 334

8.7.2　基金会现场总线技术 334

8.7.1　概述 334

8.7　基金会现场总线FF 334

8.6.4　结论 334

参考文献 336

8.7.3　基金会现场总线优点 336

5.1.1　智能化检测设备的基本结构 341

5.1　概述 341

5.1.2　智能化检测设备的特点 341

第5章 智能化检测设备 341

5.2.1　传感器与微型机的接口技术 342

5.2　微型机与检测设备的接口技术 342

5.2.2　智能化检测设备显示器件与微机的接口 349

5.2.3　智能化检测设备的人－机接口 351

5.3　智能化检测设备的基本运算与处理 357

5.3.1　基本函数近似计算 357

5.3.2　几种常用数值计算方法 358

5.3.3　常用非数值计算处理方法 359

5.3.4　信号预处理 362

5.3.5　静态误差修正 366

5.4　人工智能在检测技术中的应用 369

5.4.1　基本概念 369

5.4.2　设备故障诊断技术 370

5.4.3　图像识别技术在检测中的应用 373

5.5　精密量仪的微机化 373

5.5.1　精密圆度仪 373

5.5.2　齿轮量仪 376

5.5.3　表面粗糙度量仪 385

5.5.4　三坐标测量机 389

5.5.3　单片机在仪器仪表中的应用 3200

7.5.1　监控级设备的功能及类型 3283

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