本书对检测技术与系统的发展进行了简要回顾，对测量系统的基本构成与特性、测量方法分类与特点、测量数据处理等基本概念进行了系统介绍；从应用需求出发，简要介绍了长度与线位移传感器、角度及角位移传感器、测距传感器、力传感器、压力传感器、速度及加速度传感器、温度传感器、流量传感器和电磁量传感器的工作原理及特点；对电压和电流放大变换电路、测量电桥及其放大电路、噪声抑制电路、模拟-数字转换、电压电流和电压频率变换电路的工作原理进行了系统的分析，对常用的电气干扰抑制措施进行了归纳。
?为配合上海交通大学宽口径人才培养、通识教育思想和大电类平台教学的需要，为国家精品课程（2004年）“检测技术基础”之系列教材而编写。从测量技术的发展历程讲起，使读者对测量技术及系统的特点和脉络有一个系统而全面的了解，然后介绍共性技术（测量方法，测量误差），各类传感器，信号调理电路，计算机辅助测量系统及网络化测量系统及现代信息处理技术。
检测装置与测量系统在工农业生产、交通运输、科学实验甚至日常生活中无处不在，检测技术及相关基础知识已成为工科学生必备的技术基础和工程基础的有机组成部分。很多工科院校都开设了检测技术类课程或工程导论类的通识课程，本教材即为这类课程的需求而写。本书以使工科学生、工程技术及管理人员掌握检测技术与系统必要知识，了解现代检测技术与系统的发展为目的而编写，易学实用，又兼有检测技术与系统手册功能。 编者根据自己多年的教学经验与科研心得，从素质教育和能力培养的观点出发编写本书，既注重知识的结构性和完整性，又充分考虑读者对易学实用的要求。在内容的安排上，特别注意知识呈现的体系封闭性，即从最基本的概念切入，循序分析，使读者不受太多先修专业课程的限制，读者只要具备普通物理和工程数学的知识基础就可以读懂本书。读者不需要花费大量的学时或阅读时间即可了解检测技术与系统的基本知识和概貌，以适应现代快节奏的学习需要。入门基础知识与高技术前沿相结合，使本教材适应不同层次的需求。 本书从测量技术的发展历程讲起，使读者对测量技术及系统的特点和发展脉络有一个系统而全面的了解，然后介绍共性技术，接着讲述各类传感器的工作原理与特点、常用信号调理电路及其应用特点、计算机辅助测量系统及网络化测量系统及现代信息处理技术等。本书从系统的角度就测量系统的有机组成（信号检测、变换和分析处理等部分）进行了深入浅出的分析和介绍，突出必备知识以及基础知识中的重点和难点。信息分析处理新技术、计算机辅助测量系统及网络化测量系统等内容反映了现代测量技术与系统的特点。 检测技术与系统涉及的知识面广，信息量大，工程性强，设置的内容若过于繁杂，初学者易迷失其中反而不得要领。本教材力求摘其要点，注重内容的基础性和共性价值，使读者通过快速阅读即可获得对检测技术与系统基本而系统性的理解。通过本书，读者可以全面了解测量系统的基本构成和基本特性、测量方法、测量数据处理等基本概念和要点，常规工程量的检测方法和各种信号调理技术等。关于模糊数学、人工神经网络、传感器融合等信息分析处理新方法、仪器和工业总线，以及无线传感器网络等内容，书中展现了新的理论和方法、计算机技术和网络技术等为检测系统带来的新进展。 本书由上海交通大学蔡萍、赵辉和施亮合作编写，蔡萍主编。蔡萍编写了第1、2、4和6章，赵辉编写了第3章，施亮编写了第5章。本书交稿后由本书编审委员会委员机工社华章分社王颖副编审进行了审核，提出了修改意见，在此表示感谢！ 本书在编写中参阅了许多文献，在此向有关作者深表谢意！ 对于书中难免存在的不足之处，恳请读者批评指正。 编者2016年5月
言 教学建议 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 5.2GPIB总线及其应用146 5.2.1GPIB总线技术概述146 5.2.2GPIB总线构成148 5.2.3十种接口功能149 5.2.4GPIB总线系统中的消息150 5.2.5IEEE 488.2标准和SCPI简介151 5.2.6GPIB总线的应用152 5.3VXI总线及其应用152 5.3.1VXI总线系统的机械结构153 5.3.2VXI系统的总线构成153 5.3.3VXI总线系统的资源管理156 5.3.4VXI总线系统的体系结构156 5.3.5VXI总线系统的通信协议158 5.3.6VXI总线的应用161 5.4CAN总线及其应用162 5.4.1CAN总线概述162 5.4.2CAN的通信参考模型163 5.4.3CAN总线信号的位电平163 5.4.4CAN的报文结构164 5.4.5错误类型和故障界定166 5.4.6CAN高层协议167 5.4.7CAN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 5.5.4ZigBee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 6.2.3BP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
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