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第1章 引言1

1.1 测量技术的作用、地位与任务1

1.2 测量技术与测量系统的发展历程概述8

1.3 若干名词术语的词义辨析12

1.4 本书导读14

思考题与练习题15

第2章 测量系统及其特性16

2.1 测量系统的构成16

2.1.1 检出部分17

2.1.2 信号变换部分19

2.1.3 分析处理部分19

2.1.4 通信接口与总线部分20

2.1.5 主控软件20

2.2 测量方法分类21

2.2.1 直接测量与间接测量21

2.2.2 偏移法与零位法测量22

2.2.3 差动式测量23

2.2.4 随动跟踪测量24

2.2.5 主动探索与信息反馈型检测24

2.3 静态测量与静态指标25

2.3.1 非线性误差25

2.3.2 灵敏度26

2.3.3 分辨力26

2.3.4 量程和动态范围26

2.3.5 回程误差、重复性、死区与漂移26

2.4 测量系统的动态特性及指标27

2.5 测量误差与测量误差数据处理31

2.5.1 测量误差31

2.5.2 测量误差数据处理34

2.5.3 有效数字38

2.6 最小二乘法原理与回归分析方法简介38

2.6.1 最小二乘法原理38

2.6.2 回归分析39

2.6.3 回归方程的方差分析及其显著性检验40

2.7 量制与量纲42

2.7.1 概述42

2.7.2 国际单位制42

思考题与练习题44

第3章 传感器技术46

3.1 传感器概述46

3.1.1 传感器基本概念46

3.1.2 传感器的构成47

3.1.3 传感器的分类48

3.2 长度及线位移传感器49

3.2.1 电感位移传感器50

3.2.2 电容位移传感器54

3.2.3 光栅式位移传感器59

3.2.4 激光干涉测量系统62

3.3 角度及角位移传感器64

3.3.1 圆光栅传感器64

3.3.2 光电编码器65

3.4 测距传感器69

3.4.1 激光测距传感器69

3.4.2 超声波测距传感器70

3.5 力传感器71

3.5.1 电阻应变式力传感器71

3.5.2 压电式力传感器72

3.6 压力传感器77

3.6.1 电阻应变式压力传感器77

3.6.2 压阻式压力传感器78

3.6.3 电感式压力传感器79

3.6.4 电容式压力传感器80

3.6.5 压电式压力传感器80

3.7 速度及加速度传感器81

3.7.1 速度传感器81

3.7.2 加速度传感器83

3.8 温度传感器87

3.8.1 热电偶温度传感器87

3.8.2 热电阻温度传感器90

3.8.3 辐射式温度传感器92

3.9 流量传感器93

3.9.1 差压式流量传感器93

3.9.2 流阻式流量传感器94

3.9.3 测速式流量传感器96

3.9.4 振动式流量传感器98

3.9.5 质量流量计100

3.10 电磁量传感器101

3.10.1 光纤电流传感器101

3.10.2 霍尔电流传感器103

3.10.3 磁敏传感器105

思考题与练习题106

第4章 电信号的变换与处理技术108

4.1 电压和电流放大变换电路108

4.1.1 传感器的等效电路109

4.1.2 同相输入和反相输入比例电路110

4.1.3 电流电压转换电路111

4.1.4 差分放大与仪用放大器111

4.1.5 真有效值电路113

4.2 测量电桥及其放大电路114

4.2.1 测量电桥114

4.2.2 电桥放大器115

4.3 噪声抑制技术117

4.3.1 噪声的一般性质117

4.3.2 相敏检波技术117

4.3.3 模拟滤波技术120

4.4 模拟-数字转换技术124

4.4.1 采样与量化124

4.4.2 模-数转换器的主要性能指标及原理125

4.5 电压/频率、电压/电流变换技术130

4.5.1 电压/频率转换130

4.5.2 电压/电流变换131

4.6 干扰抑制技术132

4.6.1 干扰的传播途径132

4.6.2 抗干扰措施134

思考题与练习题141

第5章 计算机辅助测量系统及网络化测量系统142

5.1 现场总线和仪器总线142

5.1.1 测量系统的发展概述142

5.1.2 仪器总线143

5.1.3 现场总线144

5.2 GPIB总线及其应用146

5.2.1 GPIB总线技术概述146

5.2.2 GPIB总线构成148

5.2.3 十种接口功能149

5.2.4 GPIB总线系统中的消息150

5.2.5 IEEE 488.2标准和SCPI简介151

5.2.6 GPIB总线的应用152

5.3 VXI总线及其应用152

5.3.1 VXI总线系统的机械结构153

5.3.2 VXI系统的总线构成153

5.3.3 VXI总线系统的资源管理156

5.3.4 VXI总线系统的体系结构156

5.3.5 VXI总线系统的通信协议158

5.3.6 VXI总线的应用161

5.4 CAN总线及其应用162

5.4.1 CAN总线概述162

5.4.2 CAN的通信参考模型163

5.4.3 CAN总线信号的位电平163

5.4.4 CAN的报文结构164

5.4.5 错误类型和故障界定166

5.4.6 CAN高层协议167

5.4.7 CAN总线的应用167

5.5 无线传感器网络168

5.5.1 无线传感器网络的概念169

5.5.2 无线传感器网络的特点170

5.5.3 无线传感器网络的体系结构171

5.5.4 ZigBee协议172

5.5.5 无线传感器网络的应用173

思考题与练习题174

第6章 现代信息处理方法在测量技术中的应用176

6.1 数字滤波方法177

6.1.1 限幅滤波177

6.1.2 中值滤波177

6.1.3 平滑滤波177

6.1.4 一阶惯性滤波179

6.2 人工神经网络在测量中的应用179

6.2.1 人工神经网络信号处理简述179

6.2.2 人工神经网络180

6.2.3 BP模型及其应用181

6.3 模糊数学方法在测量中的应用182

6.3.1 概述182

6.3.2 基本定义和定理183

6.3.3 模糊检测技术应用实例185

6.4 基于相关原理的测量方法186

6.4.1 信号的自相关处理186

6.4.2 信号的互相关处理187

6.4.3 相关检测应用举例188

6.5 多传感器信息融合技术189

6.5.1 概述189

6.5.2 信息融合的贝叶斯方法190

6.6 小波方法及其应用191

6.6.1 对数变换191

6.6.2 傅里叶变换191

6.6.3 小波变换192

6.6.4 应用举例193

思考题与练习题194

参考文献195