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出版社： 机械工业出版社
ISBN：9787111469322
商品编码：29624389594
包装：平装
出版时间：2014-08-01
具体描述
| 图书基本信息 | |||
| 图书名称 | 普通高等教育'十二五'规划教材·辽宁省首批'十二五'普通高等教育本科省级规划教材:测控系统网络化技术及应用(第2版) | 作者 | 于洋 |
| 定价 | 32.00元 | 出版社 | 机械工业出版社 |
| ISBN | 9787111469322 | 出版日期 | 2014-08-01 |
| 字数 | 页码 | ||
| 版次 | 2 | 装帧 | 平装 |
| 开本 | 16开 | 商品重量 | 0.4Kg |
| 内容简介 | |
| 本书在介绍测控系统的概念、测控系统网络化发展趋势的基础上，综合检测技术、控制技术和计算机网络应用技术等相关知识，重点介绍了工业测控系统中的网络化技术、网络化实现方法及工程实例。本书共分7章，包括绪论、网络与数据通信基础、测控系统中常用的网络通信技术、网络化先进控制系统、典型网络化工控产品应用技术、组态软件在测控系统中的应用、网络化测控系统实例等。本书在介绍基本理论、概念和方法的基础上，重点突出实际工程上的应用，书中所举工程实例大多数来源于编者近年来承担的实际工程项目。 本书可作为大专院校测控技术与仪器、自动化类和仪器仪表类等相关专业的本科生和研究生的教学参考书或教材，也可供广大从事自动控制、检测技术与仪器仪表、计算机应用等方面的工程技术人员阅读。 |
| 作者简介 | |
| 目录 | |
| 前言章 绪论 1.1 测控系统的概念与类型 1.1.1 测控系统的概念 1.1.2 测控系统的类型 1.2 工业过程控制系统概述 1.2.1 工业过程控制系统的发展 1.2.2 工业过程控制系统实例 1.2.3 过程计算机控制系统组成 1.2.4 过程计算机控制系统的分类 1.3 仪器仪表与自动测试系统 1.3.1 仪器仪表与自动测试系统的发展 1.3.2 智能仪器仪表 1.3.3 自动测试系统 1.4 测控系统网络化发展概述 1.4.1 测控系统的网络化发展趋势 1.4.2 测控系统网络技术的特点 1.4.3 网络化测控系统的体系结构 习题与思考题第2章 网络与数据通信基础 2.1 计算机网络基础 2.1.1 计算机网络的定义与发展 2.1.2 计算机网络的拓扑结构 2.1.3 计算机网络中的传输介质 2.2 数据通信技术 2.2.1 数据通信的基本概念 2.2.2 数据传输技术 2.2.3 信息交换技术 2.2.4 差错检测与控制 2.3 网络体系结构 2.3.1 网络体系结构的基本概念 2.3.2 OSI参考模型与TCP/IP协议集 2.4 局域网技术 2.4.1 局域网概述 2.4.2 局域网访问控制方法 2.4.3 网络互联技术 2.5 无线网络技术 2.5.1 无线网络的优势与发展 2.5.2 无线网络中的主要技术 2.5.3 无线局域网 2.5.4 GSM与GPRS 2.6 短距离无线数据通信网技术 2.6.1 HomeRF技术简介 2.6.2 蓝牙（Bluetooth）技术简介 2.6.3 Wi-Fi技术 2.6.4 ZigBee技术 2.6.5 电子标签（RFID）技术 2.7 无线传感器网络技术 2.7.1 无线传感器网络概述 2.7.2 WSN、Ad hoc和无线宽带网的不同 2.7.3 传感器网络体系结构与特征 2.7.4 传感器网络协议栈 2.7.5 传感器网络的关键技术 2.8 物联网技术与应用 2.8.1 物联网基础知识 2.8.2 物联网与计算机高新技术的结合 习题与思考题第3章 测控系统中常用的网络通信技术 3.1 测控系统网络通信技术特点 3.1.1 实时性 3.1.2 可靠性 3.1.3 稳定性 3.2 测控系统中常用串行通信方法 3.2.1 RS-232接口 3.2.2 RS-422/RS-485接口 3.2.3 USB技术 3.2.4 串行通信应用举例 3.3 现场总线技术 3.3.1 现场总线的定义 3.3.2 现场总线与RS-232、RS-485的本质区别 3.3.3 基金会现场总线 3.3.4 ProfiBus总线 3.3.5 控制器局域网总线CAN 3.3.6 ControlNet总线 3.3.7 现场总线的应用 3.4 工业以太网 3.4.1 工业以太网的定义 3.4.2 以太网与现场总线的整合 3.4.3 常见工业以太网设备 3.5 透明传输技术 3.5.1 透明传输基本概念与发展趋势 3.5.2 透明串口技术 3.5.3 以太网同计算机串口之间的透明传输技术 3.5.4 GPRS同计算机串口之间的透明传输技术 3.5.5 其他透明传输技术 习题与思考题第4章 网络化先进控制系统 4.1 集散控制系统（DCS） 4.1.1 DCS系统概述 4.1.2 现场控制站 4.1.3 操作员站及工程师站 4.1.4 DCS系统网络 4.2 现场总线控制系统（FCS） 4.2.1 现场总线的概念 4.2.2 现场总线的结构和技术特点 4.2.3 现场总线的基本设备 4.2.4 现场总线的未来趋势 4.2.5 以现场总线为基础的控制系统 4.3 FCS与DCS的分析比较 习题与思考题第5章 典型网络化工控产品应用技术 5.1 嵌入式控制器B 5.1.1 BL2000概述 5.1.2 BL2000系统的特点 5.1.3 BL2000子系统 5.1.4 BL2000的性能指标 5.2 Dynamic C语言 5.2.1 Dynamic C语言概述 5.2.2 Dynamic C的设置 5.2.3 基于B/S的Dynamic C程序设计基本步骤 5.2.4 嵌入式基本输入输出程序的编写方法 5.2.5 编写简单的TCP/IP程序 5.2.6 嵌入式系统多任务的处理 5.2.7 编写简单的CGI程序 5.2.8 Dynamic C同网页之间的连接 5.3 BL2000以太网接口技术应用实例 5.3.1 头定义（宏定义） 5.3.2 函数与公共变量的定义 5.3.3 CGI映射函数 5.3.4 配置装入Flash中的文件和变量 5.3.5 主程序 5.4 牛顿-7000工控模块介绍 5.4.1 牛顿-7000模块简介 5.4.2 牛顿-7000系统网络结构 5.5 牛顿-7000系统主要组网技术 5.5.1 牛顿-7520和7510模块介绍 5.5.2 无线Modem模块介绍 5.5.3 牛顿-7000系统的RS-485网络 5.6 基于牛顿模块的电加热炉温度控制实例 5.6.1 牛顿-7021和7012模块介绍 5.6.2 电加热炉无线远程温度控制实例 习题与思考题第6章 组态软件在测控系统中的应用 6.1 组态软件的功能 6.2 特点及发展趋势 6.2.1 组态软件的特点 6.2.2 监控组态软件的发展趋势 6.2.3 目前流行的组态软件综述 6.3 组态王（KINGVIEW）软件概述 6.3.1 组态王软件的结构 6.3.2 组态王与下位机通信方法 6.4 组态王软件设计 6.4.1 组态王与模块通信方法 6.4.2 组态王的动画图形界面设计 6.4.3 组态王的报警、事件和趋势曲线 6.4.4 组态王的配方和报表系统 6.4.5 组态王的数据库连接 6.4.6 GPRS虚拟串口 6.5 基于组态王和牛顿模块的温度控制系统设计 6.5.1 硬件连接配置 6.5.2 定义相关变量 6.5.3 显示界面设计 6.5.4 程序设计 习题与思考题第7章 网络化测控系统实例 7.1 应用系统工程开发步骤 7.1.1 系统研制流程 7.1.2 硬件设计规范 7.1.3 软件设计规范 7.2 实例1：基于RS-485网络抄表系统设计 7.2.1 项目的意义 7.2.2 项目需求分析 7.2.3 系统总体方案设计 7.2.4 系统硬件实现 7.2.5 系统软件实现 7.2.6 结论 7.3 实例2：基于以太网的远程抄表系统设计 7.3.1 项目的意义 7.3.2 项目需求分析 7.3.3 系统总体方案设计 7.3.4 系统硬件实现 7.3.5 系统软件实现 7.3.6 结论 7.4 实例3：基于无线数传的箱式变电站数据远程监测系统设计 7.4.1 项目的意义 7.4.2 项目需求分析 7.4.3 系统总体方案设计 7.4.4 系统硬件实现 7.4.5 系统软件实现 7.4.6 结论 7.5 实例4：基于GPRS的油井远程在线监控系统设计 7.5.1 项目的意义 7.5.2 项目需求分析 7.5.3 系统总体方案设计 7.5.4 系统软件实现 7.5.5 结论 7.6 实例5：基于PROFIBUS的自来水厂分布式监控系统设计 7.6.1 项目的意义 7.6.2 项目需求分析 7.6.3 系统总体方案设计 7.6.4 系统硬件实现 7.6.5 系统软件实现 7.6.6 结论 7.7 实例6：基于物联网技术的农业环境监控管理系统设计 7.7.1 项目简介 7.7.2 项目需求分析 7.7.3 系统总体方案设计 7.7.4 系统软件实现 7.7.5 结论 习题与思考题参考文献 |
| 编辑推荐 | |
| 文摘 | |
| 序言 | |
测控系统：原理、设计与实践 第一章 绪论 本章将为读者勾勒出测控系统的宏大图景，揭示其在现代工业、科学研究乃至日常生活中扮演的关键角色。我们将深入探讨测控系统的基本概念、核心组成要素以及它们之间错综复杂的功能联系。测控系统的定义远不止于简单的“测量”与“控制”，而是涵盖了从信息获取、信号处理、决策制定到执行输出的全过程，旨在实现对物理量或抽象过程的精确感知、分析和干预。 我们将首先梳理测控系统的发展历程，从早期的机械式仪表到如今高度集成化、智能化的数字系统，感受技术进步带来的飞跃。这有助于我们理解当前技术格局的形成，并预测未来的发展趋势。 接着，本章将详细阐述测控系统的基本构成，主要包括： 传感器与变送器： 这是测控系统的“眼睛”和“耳朵”，负责将物理世界中的各种信号（如温度、压力、流量、位移、光照、声音等）转化为可被电子设备识别的电信号。我们将介绍不同类型传感器的原理、特性、选择依据，以及变送器的作用，即对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，使其符合后续系统的输入要求。 信号调理与采集： 传感器输出的原始信号往往是模拟的、带有噪声的，且可能幅度很小。信号调理模块（如放大器、滤波器）负责优化这些信号，使其更易于被数字化。信号采集（模数转换，ADC）则是将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，这是进入数字处理阶段的关键一步。我们将探讨不同ADC的类型、分辨率、采样率等重要参数。 数据处理与分析： 经过采集的数字信号将由微处理器、DSP（数字信号处理器）或计算机进行处理。这包括滤波、标定、计算、模式识别、故障诊断等。本部分将强调算法的重要性，以及如何根据具体应用需求设计高效的处理算法。 控制单元： 这是测控系统的“大脑”，根据处理后的数据做出决策，并生成控制指令。现代测控系统中的控制单元通常是微控制器、PLC（可编程逻辑控制器）或嵌入式系统，它们负责执行预设的控制策略，如PID控制、模糊控制、自适应控制等。 执行器： 执行器是测控系统的“手臂”，负责将控制单元发出的指令转化为对物理过程的实际作用。例如，电动机、电磁阀、加热器、驱动器等。我们将讨论不同类型执行器的原理、功率、响应速度以及与被控对象的匹配问题。 人机界面（HMI）： HMI是操作员与测控系统交互的桥梁，包括显示器、键盘、触摸屏、指示灯等。它负责信息的显示、参数的设置、报警的提示以及命令的输入，确保操作的便捷性和安全性。 通信接口： 现代测控系统往往需要与其他系统进行信息交换，通信接口（如RS-232/485、Ethernet、USB、CAN总线、无线通信等）至关重要，确保数据的实时、可靠传输。 最后，本章将概述测控系统在各个领域的典型应用，例如工业自动化、航空航天、医疗器械、环境监测、智能家居等，通过生动的案例让读者直观感受测控技术的强大生命力。 第二章 传感器原理与选型 本章将深入探究各类传感器的核心工作原理，为读者提供选择和应用传感器的坚实基础。传感器是测控系统的源头，其性能的优劣直接决定了整个系统的精度和可靠性。 我们将从传感器的基本分类入手，按照被测物理量、工作原理、输出信号类型等角度进行划分，帮助读者建立清晰的认知框架。 电阻式传感器： 详细介绍基于电阻变化的传感器，如应变片（用于测量力、压力、应变）、热敏电阻（用于测量温度）、光敏电阻（用于测量光照强度）等。我们将分析它们的阻值变化机理、灵敏度、线性度以及受环境因素的影响。 电容式传感器： 讲解电容容量变化被用于测量的原理，包括电容式触控屏、电容式液位计、电容式位移传感器等。分析其结构、工作方式以及在精密测量中的优势。 电感式传感器： 阐述电感变化用于测量的技术，如电感式接近传感器（用于检测金属物体）、LVDT（线性可变差动变压器，用于高精度位移测量）。讨论其工作频率、感应距离等关键参数。 压电式传感器： 介绍压电效应，即某些晶体在受力时产生电荷，或在电场作用下发生形变的现象。讲解压电式加速度计、压力传感器、麦克风等。分析其高频响应特性和动态测量能力。 光学传感器： 覆盖基于光电效应的传感器，如光电二极管（用于光强度检测）、光电三极管（用于开关控制、条形码扫描）、CCD/CMOS图像传感器（用于成像）。介绍光的反射、折射、衍射等现象在传感技术中的应用。 热电式传感器： 重点讲解热电偶（基于塞贝克效应，测量温度）和红外传感器（无需接触即可测量温度）。分析它们的测量范围、精度以及热响应时间。 霍尔效应传感器： 介绍霍尔效应，即导体内通有电流，置于磁场中时，在垂直于电流和磁场方向上会产生电势差。讲解霍尔传感器在磁场测量、位置检测、电流检测等方面的应用。 其他类型传感器： 简要介绍气体传感器、生物传感器、力传感器、陀螺仪、加速度计等更专业的传感器类型，并提供其基本工作原理和应用领域。 在原理介绍的基础上，本章将详细讲解传感器选型时的关键考量因素： 被测参数与量程： 必须选择能够准确测量目标物理量且其量程覆盖实际工作范围的传感器。 精度与分辨率： 根据系统对测量精度的要求，选择合适的传感器精度和最小可分辨值。 响应时间： 对于快速变化的被测参数，需要选择响应速度快的传感器。 工作环境： 考虑传感器在温度、湿度、压力、振动、腐蚀性介质等环境条件下的稳定性与可靠性。 输出信号类型： 根据后续处理电路的要求，选择输出模拟信号（电压、电流）或数字信号（串行、并行）的传感器。 功耗与供电： 尤其是在便携式或电池供电设备中，传感器的功耗是重要考虑因素。 成本与可用性： 在满足技术要求的前提下，也要综合考虑传感器的价格和市场供应情况。 最后，我们将通过具体案例，展示如何根据实际工程需求，科学合理地选择合适的传感器，并对不同传感器之间的优缺点进行对比分析。 第三章 信号调理与数据采集 本章将聚焦于传感器输出信号的优化处理和数字化过程，这是将物理世界的模拟信息转化为数字计算机能够理解和处理的关键环节。 我们将首先深入剖析传感器输出信号的常见问题，包括： 噪声： 传感器在工作过程中，会受到电磁干扰、热噪声、机械振动等因素的影响，产生各种形式的噪声，降低测量精度。 信号幅度问题： 传感器输出的信号可能幅度很小，难以直接被后续电路识别；也可能幅度较大，超出后续电路的处理范围。 非线性： 许多传感器输出信号与被测参数之间并非严格的线性关系，需要进行校正。 漂移： 传感器在长期使用过程中，其输出特性可能发生缓慢变化，导致测量误差。 针对这些问题，本章将详细介绍信号调理电路的设计与应用： 放大电路： 仪表放大器： 重点介绍仪表放大器（Instrumentation Amplifier）的结构和特点，它具有高输入阻抗、高共模抑制比和精确的可调增益，非常适合处理来自传感器的微弱信号。 运算放大器（Op-Amp）： 讲解如何利用运算放大器构建同相放大器、反相放大器、差分放大器等基本电路，实现信号的比例放大、叠加和差值计算。 可编程增益放大器（PGA）： 介绍PGA，其增益可以通过数字信号控制，适用于需要根据信号幅度动态调整增益的应用场景。 滤波电路： 低通滤波器： 作用是滤除高频噪声，保留低频有用信号。我们将介绍RC低通滤波器、有源低通滤波器（基于运算放大器）。 高通滤波器： 作用是滤除低频噪声或直流成分，保留高频信号。介绍RC高通滤波器、有源高通滤波器。 带通滤波器： 作用是只允许特定频率范围内的信号通过，滤除其他频率的噪声。 陷波滤波器（Notch Filter）： 作用是滤除特定频率的干扰，例如工频干扰。 数字滤波器： 简要介绍数字滤波器的概念，包括FIR（有限冲击响应）和IIR（无限冲击响应）滤波器，以及它们在数字信号处理中的应用。 线性化与补偿： 探讨如何通过数学模型（如多项式拟合）或查找表等方法，对传感器的非线性输出进行补偿，使其与被测参数实现线性对应。介绍温度补偿、湿度补偿等常见补偿技术。 隔离与保护： 讲解电隔离技术（如光耦隔离、隔离放大器）在防止共模干扰、保护设备和人员安全方面的重要性。介绍输入保护电路的设计，如限流、限压、瞬态抑制等。 接下来，本章将重点阐述数据采集（DAQ）系统的核心组成与工作原理： 模数转换器（ADC）： ADC的类型： 详细介绍常见的ADC类型，如逐次逼近型ADC、双积分型ADC、Σ-Δ（Sigma-Delta）型ADC、闪速型ADC等。分析它们的转换速度、精度、功耗、成本以及适用场景。 ADC的关键参数： 讲解分辨率（bits）、采样率（SPS/Hz）、量化误差、非线性度、失调误差等参数的含义及其对数据质量的影响。 采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）： 深入解释采样定理，即采样频率必须大于信号最高频率的两倍，才能无失真地重建原始信号。 抗混叠滤波器： 解释在ADC采样之前，为何需要使用低通滤波器（抗混叠滤波器）来消除高于奈奎斯特定理一半频率的信号成分，防止混叠现象的发生。 数据采集通道： 介绍单通道、多通道数据采集的架构，以及多路复用器（Multiplexer）在多通道系统中的作用。 数据采集卡/模块： 介绍各种形式的数据采集硬件，包括PCMCIA卡、USB数据采集设备、PCI/PCIe数据采集卡、独立的DAQ模块等，并分析它们的接口方式、性能特点和应用领域。 数据采集软件： 讲解如何利用配套的软件（如LabVIEW、MATLAB/Simulink、C/C++驱动程序等）来控制数据采集硬件，配置采样参数，读取采集到的数据，并进行初步的显示和存储。 最后，本章将通过实例，演示如何设计一套完整的信号调理与数据采集系统，以满足特定测控任务的需求，例如对温度、压力进行高精度实时采集。 第四章 数字信号处理与控制算法 本章将深入探讨如何利用数字信号处理（DSP）技术对采集到的数字信号进行深加工，以及如何设计和实现各种控制算法，实现对被控对象的精确控制。 4.1 数字信号处理基础 在正式介绍具体算法之前，我们将建立对数字信号处理的基本认识： 离散时间信号与系统： 讲解数字信号的特性，即其在时间和幅度上都是离散的。介绍离散时间系统的基本概念，如差分方程、系统函数等。 傅里叶变换的离散版本（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 深入讲解DFT将时域信号转换为频域信号的原理，以及FFT算法如何高效地计算DFT。重点阐述FFT在频谱分析、噪声检测、信号去噪等方面的强大应用。 滤波器设计（数字域）： FIR滤波器： 讲解FIR滤波器的结构（卷积和）、设计方法（如窗函数法、频率采样法）。分析其线性相位特性，这在保证信号形状不失真方面非常重要。 IIR滤波器： 讲解IIR滤波器的结构（递归方程）、设计方法（如双线性变换法）。分析其在相同性能下通常比FIR滤波器阶数更低、计算量更小的优点，但也可能存在相位失真。 相关分析： 介绍自相关和互相关函数的概念，以及它们在信号检测、系统辨识、周期信号提取等方面的应用。 其他信号处理技术： 简要介绍信号的平均、平滑、检测、估计等基本处理方法。 4.2 控制算法 控制算法是测控系统的核心，它决定了系统如何响应外部扰动和内部状态变化，以达到预期的控制目标。 PID控制器（比例-积分-微分）： 原理： 详细讲解P、I、D三个部分的含义及其作用。比例（P）作用于当前误差，积分（I）消除稳态误差，微分（D）预测未来误差趋势，抑制超调。 离散化： 介绍将连续PID算法转换为适用于数字系统的离散PID算法，包括位置式和增量式PID。 参数整定： 重点介绍PID参数（Kp, Ki, Kd）的整定方法，包括试凑法、临界比例法、延时界限法、Ziegler-Nichols方法等。分析不同整定方法优缺点及适用性。 改进型PID： 简要介绍PID的各种改进，如带抗饱和功能的PID、模糊PID、自适应PID等，以应对更复杂的控制场景。 状态空间方法： 基本概念： 引入状态向量、状态方程、输出方程等概念，以及如何用矩阵形式描述系统动态。 极点配置： 讲解如何通过设计状态反馈增益矩阵，将系统的闭环极点配置到期望的位置，从而实现期望的动态响应。 观测器设计： 介绍状态观测器的作用，即在不能直接测量所有状态变量时，如何利用系统的输入输出信息来估计状态变量。 模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control, FLC）： 基本原理： 讲解模糊集合、隶属度函数、模糊规则（IF-THEN）、模糊推理、去模糊化等核心概念。 优势： 分析模糊逻辑控制在处理非线性、不确定性强的系统，以及在缺乏精确数学模型时，能够凭经验进行控制的优势。 模糊PID： 介绍如何将模糊逻辑与PID相结合，实现模糊PID控制。 神经网络控制（Neural Network Control, NNC）： 基本原理： 介绍神经网络的基本结构（输入层、隐藏层、输出层）、激活函数、学习算法（如BP算法）。 应用： 探讨神经网络在系统辨识、自适应控制、模型预测控制（MPC）等方面的应用。 模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）： 核心思想： 讲解MPC如何基于系统的预测模型，在每一时刻滚动优化未来一段时间的控制输入序列，以最小化某个性能指标。 优势： 分析MPC在处理多变量系统、约束条件下的优化控制方面的强大能力。 其他控制策略： 简要介绍自适应控制、鲁棒控制、最优控制等更高级的控制理论。 在算法的实现方面，本章将强调： 算法效率： 如何选择合适的算法和实现方式，以满足系统的实时性要求。 算法稳定性与鲁棒性： 如何保证控制算法在各种扰动和参数变化下都能保持稳定，并达到良好的控制效果。 算法仿真与验证： 介绍利用仿真软件（如MATLAB/Simulink）对控制算法进行设计、仿真和优化，以降低实际调试风险。 通过本章的学习，读者将能够理解如何将采集到的原始数据转化为有价值的信息，并通过智能的控制算法，实现对各种物理过程的精确、高效、稳定的控制。 第五章 测控系统集成与实践 本章将带领读者从理论走向实践，探讨如何将前面章节所学的知识融会贯通，设计、构建和调试一个完整的测控系统，并将其应用于实际工程问题。 5.1 系统设计流程 我们将详细阐述一个典型测控系统的设计流程，包括： 需求分析： 明确测控系统的目标、功能要求、性能指标（精度、速度、稳定性等）、工作环境、安全性要求以及成本限制。这是整个设计过程的起点。 总体方案设计： 根据需求分析，确定系统的整体架构，选择关键技术方案，划分系统模块，明确各模块的功能和接口。 硬件选型与设计： 传感器、信号调理、数据采集硬件的详细选型： 基于前几章的理论，结合具体应用场景，选择最优的硬件设备。 控制器（微控制器、PLC、工控机等）的选择： 根据控制算法的复杂度、实时性要求、I/O数量等因素进行选择。 执行器、电源、通信接口等硬件的配套设计： 确保硬件之间的兼容性和协同工作能力。 电路板设计（PCB Layout）： 考虑信号完整性、电源完整性、电磁兼容性（EMC/EMI）、散热等因素。 软件设计： 嵌入式软件开发： 针对微控制器等平台，进行驱动程序、应用逻辑、通信协议等的编写。 上位机软件开发： 设计人机界面（HMI）、数据存储、报表生成、远程监控等功能。 控制算法的实现与优化： 将前几章介绍的控制算法用代码实现，并进行调试和优化。 通信协议的设计与实现： 确保系统内部及与外部设备之间的数据交换顺畅可靠。 系统集成： 将各个硬件模块和软件组件按照设计方案组装起来，连接管线，配置参数。 5.2 系统调试与测试 系统集成完成后，必须进行严格的调试和测试，以发现和解决问题，确保系统性能达标。 单元测试： 对每个独立的硬件模块和软件模块进行测试，验证其基本功能和性能。 联调测试： 将多个模块组合起来进行测试，重点检查模块间的接口和数据流是否正常。 系统整体功能测试： 模拟实际工作场景，对整个系统的各项功能进行全面测试，验证是否满足所有需求。 性能测试： 精度测试： 测量系统在不同输入下的输出，评估其测量精度是否达到设计要求。 动态响应测试： 评估系统对输入信号变化的响应速度、超调量、恢复时间等。 稳定性测试： 长期运行观察系统参数的漂移情况，评估其长期稳定性。 抗干扰能力测试： 模拟电磁干扰、温度变化等环境因素，测试系统在恶劣条件下的鲁棒性。 安全性测试： 检查系统的安全防护措施是否有效，如过载保护、急停功能等。 5.3 实际应用案例分析 本章将通过多个具体、详细的实际应用案例，来展示测控系统的设计、集成和调试过程。这些案例将涵盖不同领域，例如： 工业自动化过程控制： 以某化工厂的温度、压力、流量的自动控制系统为例，分析如何选择传感器、PID控制器、PLC，以及如何进行组态和现场调试。 精密仪器测量： 以一款高精度电子天平或光学测量仪为例，讲解如何设计低噪声的信号调理电路、高分辨率的ADC，以及如何进行精确的标定和校准。 环境监测系统： 以一个空气质量监测站为例，分析如何集成多种传感器（如PM2.5、CO2、SO2传感器），设计数据采集与传输模块，以及如何实现数据的远程上传和处理。 机器人控制系统： 以一个简单的工业机器人手臂为例，讲解如何使用编码器、陀螺仪等传感器，以及伺服电机等执行器，并结合运动学和动力学模型进行轨迹规划和控制。 每个案例将从项目背景、技术挑战、解决方案、系统构成、关键实现细节、调试过程和最终效果等多个维度进行深入剖析，帮助读者理解理论知识在实际工程中的应用。 5.4 测控系统的发展趋势与展望 最后，本章将对测控技术的发展趋势进行展望，包括： 智能化与网络化： 物联网（IoT）、边缘计算、人工智能（AI）在测控系统中的应用，使系统更具自主学习、预测和决策能力。 微型化与集成化： MEMS（微机电系统）技术的发展，使得传感器和相关电路更加小型化、集成化，为物联网和可穿戴设备提供可能。 虚拟化与仿真： 仿真技术在设计、测试和优化测控系统中的作用日益重要，数字孪生（Digital Twin）等概念的兴起。 安全性与可靠性： 随着系统复杂度的增加，网络安全和数据安全的重要性愈发凸显。 绿色化与可持续性： 关注测控系统的能耗和环境影响，开发更节能、环保的技术。 通过对这些发展趋势的讨论，激发读者对测控技术未来发展的思考和探索。
用户评价
评分
对于《测控系统》这本书，我更侧重于它能否为我提供一个系统性的知识框架，并帮助我构建解决复杂问题的能力。我期待书中能够清晰地阐述测控系统的整体架构，以及各个子系统之间的相互关系和协同工作机制。从传感器、信号调理、模数转换，到数据处理、控制算法，再到执行机构的驱动和信息显示，我希望能够看到一个完整而流畅的知识链条。对于一些关键的理论概念，比如反馈控制、状态估计、模糊逻辑控制等等，我希望教材能够给出深入浅出的讲解，并辅以数学模型和仿真示例。此外，对于系统的性能评估和优化，比如精度、稳定性、响应速度等，我希望书中能够提供相应的理论分析方法和工程实践技巧。如果这本书还能引导读者思考如何根据实际需求进行系统设计和技术选型，那将是一本真正优秀的教材。
评分拿到《测控系统》这本书，我首先留意的是它的编排逻辑和知识点的递进关系。我希望这本书能提供一个清晰的学习路径，从最基础的概念入手，逐步深入到复杂的系统设计和优化。对于初学者而言，理解诸如测量原理、信号的量化与编码、以及基本的控制理论等基础知识至关重要。我期待书中能用通俗易懂的语言，结合生动的图示和清晰的流程图，来解释这些抽象的概念。例如，在讲解传感器的工作原理时，我希望能够看到不同类型传感器的对比分析，以及它们在实际应用中的优缺点。此外，对于数据采集和处理的部分，我希望能够深入了解各种数据预处理技术，如滤波、去噪等，以及如何进行有效的特征提取和模式识别。如果书中还能涉及到一些常用的测控系统软件工具和开发平台，那就更完美了，这能极大地帮助读者将理论知识转化为实践能力，为日后的工程实践打下坚实的基础。
评分这本《测控系统》教材，初次翻阅，就被其厚重的篇幅和严谨的排版所吸引。封面设计简洁大气，传递出专业、权威的学术气息。内容上，我主要关注的是它如何系统地梳理和讲解测控系统的基本原理、构成要素以及关键技术。在我看来，一本优秀的教材，不仅要将理论知识阐述清楚，更要注重理论与实践的结合，提供足够多的案例和应用场景，帮助读者建立起对测控系统从宏观到微观的全面认知。我特别期待书中能详细介绍不同类型的测控系统，比如工业自动化中的数据采集与控制系统，航空航天领域的精密测量与导航系统，以及医疗器械中的生理信号监测系统等等，并能深入剖析它们的设计思路、实现方法和面临的技术挑战。同时，对于传感器技术、信号处理、数据传输以及系统集成等核心环节，我也希望教材能给出详实而深入的讲解，让读者能够真正掌握测控系统的设计与开发的核心技能。
评分我是一位对测控系统应用情有独钟的读者，因此，我更加关注《测控系统》教材中关于实际工程应用的阐述。我非常期待书中能够涵盖各种典型测控系统的案例分析，例如在智能制造、环境保护、生物医学等领域，是如何应用测控技术来解决实际问题的。我希望能够看到详细的系统设计流程，从需求分析、方案设计，到硬件选型、软件开发，再到系统集成与调试。对于书中提出的技术方案，我希望能够有深入的剖析，了解其背后的设计理念和技术优势。同时，我也希望教材能够讨论一些当前测控系统领域的热点问题和发展趋势，比如物联网（IoT）在测控系统中的应用、人工智能（AI）与测控技术的融合、以及面向工业4.0的智能测控系统等等，这有助于我把握行业脉搏，为未来的学习和研究指明方向。
评分作为一名希望深入理解测控系统硬件和软件协同工作的读者，《测控系统》这本书是否能够提供足够的深度和广度来满足我的需求，是我最为关心的。我期待书中能够详细介绍各种常用传感器的特性、选型原则以及接口技术，例如模拟信号和数字信号的采集方式，以及如何处理各种干扰。在微控制器和嵌入式系统的部分，我希望能看到关于数据处理算法的实现细节，以及如何进行实时的系统控制。对于通信协议和网络传输，我希望能够了解不同通信方式（如RS485、CAN、Ethernet等）的优缺点，以及如何在测控系统中实现可靠的数据交换。此外，如果书中还能对常用的上位机软件和下位机程序设计进行详细的讲解，并提供一些实际的代码示例，那么这本书将具有极高的实用价值，能够帮助我真正掌握测控系统的软硬件开发技术。
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