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目录1

1 导论1

1.1 信号的形式1

1.1.1 连续时间信号3

1.1.2 离散时间信号4

1.1.3 准数字信号5

1.2 系统的性质与分类10

1.2.1 即时系统与动力学系统11

1.2.2 线性系统与非线性系统12

1.2.3 定常系统与非定常系统13

1.2.4 因果系统与非因果系统15

1.2.5 单输入输出系统与多输入输出系统16

1.3 线性定常系统17

1.3.1 单位冲激信号17

1.3.2 信号通过线性定常系统19

1.4 系统模型的建立21

1.4.1 系统建模的基本概念21

1.4.2 用分析法建立物理模型22

1.4.3 实验法与系统辨识24

1.4.4 相似系统与机电等效25

1.5.1 测控系统的基本概念27

1.5 测控系统专业知识的学习与应用27

1.5.2 文献资料的获取与利用31

1.5.3 研究过程的记录及文章发表33

习题34

2 系统的数学模型37

2.1 系统的时域模型37

2.1.1 线性常系数微分方程37

2.1.2 线性常系数差分方程42

2.2 系统的频域模型44

2.2.1 线性定常连续时间系统的传递函数44

2.2.2 线性定常离散时间系统的传递函数46

2.2.3 拉普拉斯变换与z变换53

2.3 系统分析中的图解描述方式55

2.3.1 系统的互联55

2.3.2 系统的方框图56

2.4 系统的状态空间模型61

2.4.1 基本概念61

2.4.2 状态空间表达式的概念64

2.4.3 状态空间表达式的建立66

2.4.4 状态空间表达式与系统的传递矩阵74

习题77

3.1.1 传感器的定义79

3 传感器与测试系统79

3.1 传感器的基本概念79

3.1.2 传感器与测控系统82

3.1.3 传感器的分类84

3.1.4 传感器的基本特性86

3.2 传感器的标定与数据处理93

3.2.1 每个标定点上只有一个测量值的情况94

3.2.2 每个标定点上有多个测量值的情况97

3.3 测试系统的模块化设计98

3.3.1 模块化理论与模块化设计思想99

3.3.2 测试系统的模块化设计100

3.4 电阻抗式传感器的检测电路101

3.4.1 电阻式传感器的检测电路102

3.4.2 变电抗式传感器的检测电路106

3.4.3 电容式传感器的检测电路111

习题117

4 信号调理120

4.1 信号调理的基本概念与分类120

4.2 电平调整121

4.2.1 无源电平调整电路122

4.2.2 有源电平调整电路122

4.2.3 运算放大器的技术指标及基本电路形式123

4.2.4 有源电平调整电路实例分析129

4.3 线性化135

4.3.1 无源线性化电路136

4.3.2 有源线性化电路138

4.4 信号变换144

4.4.1 电压-电流变换145

4.4.2 电流-电压变换148

4.4.3 模拟-数字转换器与数字-模拟转换器151

4.4.4 电压-频率转换与频率-电压转换159

4.5.1 滤波器的基本概念162

4.5 滤波及阻抗匹配162

4.5.2 模拟滤波器的特性分析与设计164

习题169

5 图像处理技术171

5.1 数字图像处理概述171

5.1.1 模拟图像与数字图像171

5.1.2 图像处理的定义及研究内容173

5.2 图像的描述和数字化174

5.2.1 二维图像的数学模型174

5.2.2 图像的数字化176

5.3.1 连续傅里叶变换与离散傅里叶变换179

5.3 图像处理中的正交变换179

5.3.2 图像处理中的离散傅里叶变换180

5.4 数字图像处理的基本技术184

5.4.1 图像采集184

5.4.2 图像增强186

5.4.3 图像滤波194

5.4.4 图像锐化198

5.4.5 图像分割200

5.5 图像检测方法应用实例204

5.5.1 测量方法204

5.5.3 图像的采集与处理206

5.5.2 测量装置206

习题208

6 微弱信号检测技术209

6.1 信号与噪声209

6.1.1 干扰与噪声209

6.1.2 噪声的度量210

6.1.3 几种常见的电子噪声214

6.2 同步相干检测216

6.2.1 功率谱与相关函数216

6.2.2 窄带滤波与同步累计218

6.2.3 相关检测221

6.2.4 锁定放大器225

6.3 取样积分230

6.3.1 实时采样与变换采样231

6.3.2 单点取样积分器232

6.3.3 多点信号平均器242

习题246

7 数字控制系统247

7.1 过程控制方法247

7.1.1 过程变量开关式控制方法248

7.1.2 简单常规控制方法249

7.1.3 复杂控制方法252

7.1.4 直接数字控制257

7.2 数字PID的分析与设计262

7.2.1 数字PID控制算法264

7.2.2 PID控制算法的改进266

7.2.3 数字PID控制器的工程实现271

7.3 模糊控制基础277

7.3.1 模糊集合与模糊关系278

7.3.2 模糊推理285

7.3.3 模糊控制器289

习题295

8.1.1 模拟量输入通道299

8 计算机测控系统299

8.1 计算机测控系统的输入与输出通道299

8.1.2 模拟量输出通道301

8.1.3 数据采集系统301

8.2 信号的采集与处理303

8.2.1 信号的采样303

8.2.2 信号整周期截取的软、硬件实现307

8.2.3 信号的数字滤波312

8.3 计算机测控系统318

8.3.1 计算机测控系统的基本概念318

8.3.2 计算机控制系统的类型321

8.3.3 计算机测控系统实例328

8.4 抗干扰技术333

8.4.1 常态干扰与共态干扰333

8.4.2 常态干扰的抑制335

8.4.3 共模干扰的抑制336

8.4.4 其他抗干扰措施340

习题341

9 现场总线技术与基于Internet的远程测控系统343

9.1 现场总线概述343

9.1.1 现场总线的产生343

9.1.2 现场总线的概念及特点345

9.2 总线与网络通信350

9.2.1 总线的基本概念与操作350

9.2.2 计算机网络与网络拓扑350

9.3 开放系统互联参考模型354

9.3.1 网络协议与网络体系结构354

9.3.2 开放系统互联参考模型357

9.3.3 现场总线通信协议360

9.4 几种主要的现场总线362

9.4.1 基金会现场总线362

9.4.2 LonWorks367

9.4.3 PROFIBUS369

9.4.4 CAN372

9.4.5 HART373

9.5 现场总线控制系统374

9.5.1 现场总线控制系统的基本结构375

9.5.2 现场总线在过程控制中的应用377

9.6 基于Internet的远程测控系统380

9.6.1 基于Internet的远程测控系统的形成380

9.6.2 基于Internet的远程测控系统结构及关键技术382

9.6.3 基于Internet的远程测控技术的应用现状与前景386

参考文献388