智能化仪器原理及应用 (2008 年度畅销榜NO.41384 )

智能化仪器(也称智能仪器)是计算机技术、现代测量技术、通信技术以及网络技术相结合的产物。无论在测量速度、精确度、灵敏度、自动化程度和性能价格比等方面，智能仪器都具有传统仪器所不能比拟的优点。它已成为仪器、仪表的发展方向。
本书从培养应用型人才的目标出发，注重理论与实践的结合，突出应用能力的培养。本书除介绍智能仪器的发展过程外，重点阐述了智能仪器的典型处理功能及其实现方法，其中包括仪器故障的自检功能、自动测量功能、测量误差及典型的误差处理方法以及数字滤波等；本书还介绍了智能仪器制造、应用过程中的常见故障、干扰及其处理方法；并以三种智能仪器的典型实例论述了智能仪器的组成原理、结构特点以及应用方法，目的是使学生掌握智能仪器的一般分析方法和提高实际应用的能力，能够做到举一反三，融会贯通。
本书每章均配有思考题与习题，可作为高职高专院校电类、机电类专业课教材，亦可供工程技术人员学习参考。

第1章导论
1.1智能仪器概述
1.1.1智能仪器的发展概况
1.1.2智能仪器的基本组成
1.1.3智能仪器的主要功能和特点
1.1.4智能仪器的发展趋势
1.2智能仪器应用实例简介
1.2.1电话遥控的基本原理
1.2.2智能型电话遥控器的电路结构及工作原理
1.3本课程的内容、教学目标及要求
1.3.1课程内容及教学目标
1.3.2课程学习要求
本章小结
思考题与习题
第2章智能仪器典型处理功能及实现方法
2.1智能仪器故障的自检
2.1.1自检方式的种类及特点
2.1.2自检的方法
2.1.3自检软件的结构及特点
2.2自动测量功能
2.2.1自动零点调整
2.2.2自动量程转换
2.2.3自动校准
2.3测量误差及典型的误差处理方法
2.3.1测量误差的表示及误差的分类
2.3.2随机误差的处理方法
2.3.3系统误差的处理方法
2.3.4粗大误差的处理方法
2.4数字滤波
2.4.1中值滤波法
2.4.2平均滤波法
2.4.3低通数字滤波法
2.4.4复合滤波法
本章小结
思考题与习题
第3章智能仪器的数据通信技术
3.1串行数据通信技术
3.1.1串行通信的基本概念
3.1.2RS-232标准串行接口总线
3.1.3RS-422A与RS-423A标准串行接口总线
3.1.4RS-485标准串行接口总线
3.2并行数据通信技术
3.2.1Centronics标准并行接口
3.2.2GP-IB(1EEE488)总线
3.2.3VXI总线(VMEbusExtensionsforlnstrumentation)
3.3USB总线技术
3.3.1USB的系统描述
3.3.2USB总线协议
3.3.3USB数据流
3.3.4USB的容错性能
3.3.5USB设备
3.3.6USB系统设置
3.3.7USB系统中的主机
本章小结
思考题与习题
第4章智能型温度测量仪
4.1智能型温度测量仪的原理
4.1.1智能型温度测量仪的基本功能
4.1.2智能型温度测量仪的基本结构与工作流程
4.2智能型温度测量仪的电路结构及特点
4.2.1主机电路
4。2.2温度检测电路
4。2.3过程输入输出通道
4。2.4人一机接口部件
4。2.5智能仪表的硬件抗干扰电路
4.3软件结构和程序框图
4.3.1监控程序的结构
4.3.2中断管理程序的结构
4.3.3测量控制方法
4.4典型智能型温度测量仪实例
4.4.1智能型温度巡检仪
4.4.2温度仪表使用、维护后的检定
本章小结
思考题与习题
第5章智能型电压测量仪
5.1智能型DVM的功能、技术指标及特点
5.1.1智能型DVM的结构
5.1.2智能型DVM的功能及主要技术指标
5.1.3智能型DVM的特点
5.1.4智能型DVM的分类
5.2智能型DVM的原理
5.2.1输入电路
5.2.2智能型DVM中的A／D转换技术
5.2.3典型智能DVM产品介绍
5.3智能型DMM原理及应用
5.3.1智能型DMM的工作原理
5.3.2典型智能DMM实例介绍
5.4电压表的使用
5.4.1电压表选择的一般原则
5.4.2电压表的正确使用
本章小结
思考题与习题
第6章智能型电子计数器
6.1电子计数器的主要技术性能
6.1.1电子计数器的分类
6.1.2电子计数器的主要技术性能
6.2通用电子计数器的基本组成
6.2.1基本组成
6.2.2控制电路的工作过程
6.2.3通用电子计数器的基本功能
6.3通用电子计数器的测量原理
6.3.1测量频率
6.3.2测量周期
6.3.3测量频率比
6.3.4测量时间间隔
6.3.5累加计数
6.3.6自校
6.3.7通用计数器测量误差的类型
6.4电子计数器中的智能技术
6.4.1多周期同步测量技术
64.2内插模拟扩展技术
6.5典型智能电子频率计实例
6.5。1频率计的系统结构
6.52主要电路工作原理
6.5.3软件设计
6.5.4提高测量准确度的方法
本章小结
思考题与习题
第7章智能仪器常见故障与调试
7.1智能仪器常见故障诊断与处理
7.1.1常见故障类型
7.1.2故障诊断的基本方法
7.1.3故障的处理方法
7.1.4仪器设备故障诊断步骤
7.2智能仪器的调试方法
7.2.1硬件电路调试方法
7.2.2软件调试方法
7.2.3软、硬件联合调试
7.3智能仪器抗干扰技术及使用注意事项
7.3.1干扰及干扰的抑制
7.3.2智能仪器抗干扰实用技术
本章小结
思考题与习题
第8章新型智能仪器
8.1个人仪器
8.1.1个人仪器的原理及特点
8.1.2典型个人仪器实例
8.2虚拟仪器
8.2.1虚拟仪器的原理及特点
8.2.2LabVIEW虚拟仪器开发平台简介
8.2.3虚拟仪器开发举例
8.3现场总线仪器
8.3.1现场总线技术
8.3.2现场总线仪器的原理及特点
8.3.3现场总线仪器实例
本章小结
思考题与习题
参考文献

智能仪器是一种典型的微机(大多数为单片机)应用系统，它是计算机技术、现代测量技术、通信技术以及网络技术相结合的产物。无论在测量速度、精确度、灵敏度、自动化程度和性能价格比等方面，都是传统仪器所不能比拟的。它已成为仪器、仪表的发展方向。 我国在智能仪器的开发和应用方面，近年来已取得了不少可喜的成果。然而，与工业发达国家相比仍存在一定的差距，但是这种差距正在逐步缩小。单片微型计算机(又称为单片微控制器)作为计算机的一个重要的分支，近年来发展极其迅猛，已成为新一代电子设备不可缺少的核心部件，得到了广泛的应用。特别是在智能仪器仪表、工业测控、家用电器和机电一体化等领域，其更是随处可见。以单片机和可编程器件相结合构成的新一代智能化电子仪器，已成为一项新型的工程应用技术。因而，对于电子、电气工程技术人员以及其他工程技术人员来说，了解和熟悉智能化电子仪器的工作原理与应用技术，具备智能仪器的设计能力，特别是调试、维护与应用能力是非常必要的。 鉴于目前适合于高职高专学生的智能仪器应用技术的书籍还不多，为此，我们在参考了大量的资料，并结合作者长期从事智能仪器和单片机应用技术的教学和产品开发经验的基础上编写了本书。本书在教材内容的选取、结构的安排上力求从应用的角度出发，改变了传统教材以较大篇幅讲解单片机原理的方法，着重通过应用实例阐述智能仪器的基本原理、典型的处理功能以及应用技术。本书的内容经过几届学生、多个专业的使用，取得了良好的效果，现经过适当修改后，把它献给广大读者，期望能起到抛砖引玉的作用，为促进我国高职高专智能仪器应用技术的教学尽一点微薄之力。 本书在编写过程中，从培养应用型人才的目标出发，遵循“淡化理论，培养技能，拓展思维，突出应用”的原则。全书着力体现以下特色： (1)理论知识以必要、够用为原则，不强调理论的系统性。本书对智能仪器的设计原理和单片机的内部结构等理论概念不作要求，仅对智能仪器的基本结构和典型智能化处理方法进行较为详细的介绍，使学生了解智能仪器与常规仪器的本质区别。 (2)采用模块化结构，适应单元教学的要求。本书各个章节的内容都是相对独立的，不同类型的学校、不同的专业或不同的教学要求都可以根据具体情况选择讲授内容，不会影响学生对教学内容的理解与掌握。 (3)注重应用能力的培养。本书力求在降低理论难度的同时，通过具体的智能仪器实例的介绍和常见故障的分析，使学生在智能仪器的实际应用和维护能力上得到提高。 (4)介绍新技术，拓宽知识面。为了学生就业的需要和提高学生的综合职业能力，本书专门对几种近年来出现的新型智能仪器作了介绍，使学生对智能仪器的最新进展以及发展趋势有一个初步的了解。 全书共分8章。第1章为导论，主要介绍智能仪器的发展过程、基本组成、功能特点以及智能仪器未来的发展趋势等。第2章阐述智能仪器的典型处理功能及实现方法，其中包括故障自检功能、自动测量功能、测量误差及典型的误差处理方法以及数字滤波等。第3章介绍智能仪器中数据通信的基本概念以及几种典型的标准数据通信总线，分析了各种标准总线的应用特点和技术性能。第4章一第6章着重介绍智能型温度测量仪、智能型电压测量仪及智能型电子计数器等三类典型智能仪器的组成原理、结构特点及其应用实例，以使学生熟悉智能仪器的基本结构以及各主要功能部件的作用，掌握智能仪器的一般分析方法和实际应用的能力，能够做到举一反三，融会贯通。第7章详细论述智能仪器使用中的常见故障、干扰及其处理方法。第8章着重阐述个人仪器、虚拟仪器以及现场总线仪器等三种智能仪器的最新发展，以使学生了解智能仪器的技术前沿状况，为今后的工作或继续学习奠定良好的基础。 为便于学生的学习和组织教学，每章都安排了“本章学习要点”和“思考题与习题”等环节。 本书由南京工业职业技术学院副教授、高级工程师曹建平主编，赵燕老师参编。其中，曹建平编写了第1、2、3、4、7、8章，赵燕编写了第5、6两章的大部分内容，全书由曹建平副教授统稿。在本书的编写过程中，倪英、王丹、杨燕等同志协助做了大量的文字录入、校对和图稿整理工作，在此一并表示衷心的感谢! 由于智能化仪器技术的发展日新月异，加之编者学识和水平有限，书中不妥和错误之处在所难免，敬请同仁与读者批评指正。