智能仪表技术

智能仪表技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京师范大学出版社
作者:柳桂国,葛鲁波
出品人:
页数:243
译者:
出版时间:2005-10
价格:22.00元
装帧:
isbn号码:9787303077694
丛书系列:
图书标签:
  • 智能仪表
  • 仪表技术
  • 电力系统
  • 自动化
  • 测量技术
  • 传感器
  • 数据采集
  • 工业控制
  • 物联网
  • 智能电网
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具体描述

《智能仪表技术》主要内容:智能仪表,一般指用单片机设计仪表,从而使仪表在准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运算功能等方面得到提高。根据我国学者罗公亮、卢强的观点,只要系统能够自动地(即不需要在线的人工干预)实现一定的功能,而这种功能原来是需要人通过比较复杂的脑力劳动才能实现的,就可以说系统具有了一定程度的智能。整个自动化技术的发展,就是在不断地追求和提高系统的这种智能,使人的在线干预程度在越来越大的范围内逐渐降低以致消除,或者使这种干预变得更为简便有效,从而提高生产和工作的效率与质量。因此,这种智能与智能仪表中的智能有相当大的差距,但是,随着大规模集成电路和计算机技术的迅速发展,以及人工智能向测控技术的移植或应用,智能仪表中的智能程度将会有更大的提高。测量仪表以智能化为先导,带动了各类仪表的智能化,是现代仪器仪表技术发展的主要趋势。

我国对智能仪表的研究,无论在生产、科研等方面都取得了不少成绩,尤其是近几年来积累了许多宝贵经验。《智能仪表技术》在编写过程中不仅注意吸取国外的先进技术,也注意结合我国的实际情况,力求使读者能对智能仪表技术有一个系统的、具体的了解。书中主要介绍了智能仪表的硬件电路设计和软件设计,简要介绍了抗干扰措施以及近几年来出现的现场总线技术、软测量技术、多传感器信息融合技术及网络仪表技术等在智能仪表设计所出现的一些新技术、新方法,还具体介绍了智能仪表的设计及其应用实例,以供广大读者参考。

《智能仪表技术》:一本全面解析现代仪器仪表发展脉络的深度读物。本书不聚焦于任何特定书籍的内容,而是旨在为读者构建一个关于智能仪表技术演进、核心原理、关键技术、应用领域及其未来发展趋势的宏观认知框架。 第一部分:仪器仪表的发展历程与智能化趋势 本部分将追溯仪器仪表从基础测量工具到先进智能终端的演变。我们将探讨机械式仪表、模拟式仪表以及早期电子式仪表的发展阶段,分析每一次技术革新如何推动了仪表性能的提升和应用范围的拓展。重点将聚焦于微处理器、数字信号处理(DSP)、嵌入式系统等核心技术的引入,如何赋予了仪表“智能”的特性,使其能够进行数据采集、信号处理、逻辑判断、通信交互乃至自主决策。我们将深入分析“智能化”在仪表技术中的具体体现,例如更精准的测量、更便捷的操作、更丰富的功能、更可靠的性能以及更强大的数据分析能力。 第二部分:智能仪表的核心技术解析 本部分将深入剖析支撑智能仪表发展的关键技术。 传感技术: 涵盖了各类先进传感器,如MEMS传感器、光纤传感器、生物传感器、化学传感器等,以及它们的性能特点、选择依据和集成方式。我们将讨论如何通过优化传感器设计和材料选择,提高传感器的精度、灵敏度、稳定性和抗干扰能力。 信号处理技术: 详细阐述数字信号处理(DSP)在智能仪表中的应用,包括滤波、放大、校准、补偿、模数转换(ADC)和数模转换(DAC)等。还将介绍诸如傅里叶变换、小波分析等高级信号处理算法,以及它们如何用于提取微弱信号、去除噪声、实现高级功能。 微处理器与嵌入式系统: 深入解析微处理器(MCU)和嵌入式系统的架构、工作原理以及在智能仪表中的作用,包括数据采集、逻辑控制、人机交互、通信管理等。我们将探讨不同类型的微控制器及其选型考虑,以及嵌入式操作系统(RTOS)在提升仪表性能和实时性方面的优势。 通信技术: 覆盖了智能仪表广泛应用的各类通信协议和技术,包括有线通信(如RS-232/485、Ethernet)和无线通信(如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRa、5G)。重点将讨论工业以太网、现场总线(Fieldbus)以及物联网(IoT)通信协议(如MQTT、CoAP)如何实现仪表之间以及仪表与云平台之间的高效互联。 人机交互(HMI)与用户界面(UI)设计: 探讨现代智能仪表如何通过触摸屏、图形用户界面(GUI)、语音交互等方式,提供更加直观、便捷、友好的用户操作体验。我们将分析用户体验设计(UX)原则在仪表界面设计中的重要性。 电源管理技术: 涉及低功耗设计、能量采集(Energy Harvesting)、电池管理等技术,旨在延长智能仪表,尤其是部署在偏远地区或电池供电的仪表的使用寿命。 第三部分:智能仪表在各领域的应用 本部分将通过具体案例,展现智能仪表在不同行业和领域的广泛应用。 工业自动化与过程控制: 智能仪表在生产过程中的关键作用,如温度、压力、流量、液位、pH值等参数的精确测量与控制,以及它们如何集成到SCADA、DCS等自动化系统中,实现生产流程的优化和效率提升。 环境监测与保护: 智能仪表在空气质量监测、水质分析、土壤墒情监测、气象观测等方面的应用,以及它们如何为环境保护和可持续发展提供数据支持。 医疗健康: 智能仪表在生命体征监测(如心率、血压、血糖)、医学影像(如CT、MRI)、实验室诊断等领域的创新应用,以及它们如何提升医疗诊断的准确性和效率。 智能家居与楼宇自动化: 智能传感器和控制器在温湿度控制、照明管理、安防监控、能源消耗监测等方面的应用,如何提升居住舒适度和能源利用效率。 交通运输: 智能仪表在车辆诊断、导航系统、交通流量监测、环境传感器等方面的应用,如何提升交通安全性和效率。 科学研究与实验: 各种高精度、多功能的智能科研仪表,如何推动基础科学的突破和前沿技术的研发。 第四部分:智能仪表的发展趋势与挑战 本部分将展望智能仪表技术的未来发展方向,并分析当前面临的挑战。 物联网(IoT)集成与云平台: 智能仪表将更加紧密地与物联网生态系统结合,实现海量数据的实时采集、传输、存储和分析,为大数据应用和人工智能(AI)提供基础。 人工智能(AI)与机器学习(ML): AI和ML技术将进一步赋能智能仪表,实现更高级的预测性维护、故障诊断、异常检测以及自主优化控制。 小型化、集成化与可穿戴: 随着传感器和微处理技术的进步,智能仪表将朝着更小巧、更集成、更便携甚至可穿戴的方向发展。 增强的安全性和可靠性: 随着仪表连接的普及,网络安全和数据隐私的保护将成为越来越重要的议题。 标准化与互操作性: 推动不同厂商、不同类型的智能仪表之间的互联互通,建立统一的通信标准和数据格式,将是未来发展的重要方向。 数据驱动的服务模式: 智能仪表不再仅仅是测量工具,更将成为提供数据驱动服务的平台,例如远程诊断、设备管理、工艺优化咨询等。 本书旨在为工程师、技术人员、研究人员以及对现代仪器仪表技术感兴趣的读者,提供一个全面、深入且与时俱进的学习和认知平台。它将帮助您理解智能仪表是如何通过技术的不断融合与创新,深刻地改变着我们测量、感知和控制世界的方式。

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读后感

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用户评价

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阅读体验上,这本书的排版清晰,图表质量也相当不错,尤其是一些系统架构图画得非常直观,这对于理解复杂的分布式测量网络结构非常有帮助。然而,在叙述逻辑上,我感觉作者在不同章节间的跳转略显突兀。比如,前一章还在详细分析了电磁流量计的流场分布模型,下一章突然跳跃到企业资源计划(ERP)系统与生产执行系统(MES)的数据对接流程,这种跨度让读者很难建立起一个连续的知识链条。我期待的“智能仪表技术”应该是从传感器原理、信号处理、微控制器选型、固件开发、再到网络通信和上位机界面的一个完整技术栈的深入剖析。这本书里,关于微控制器(MCU)的选择和应用,仅仅停留在提及主流厂商的几个系列,没有提供任何关于实时操作系统(RTOS)选择的考量,或者针对特定测量任务如何优化功耗和计算资源的实例分析。这使得书中提到的“智能”部分,更多停留在概念层面,缺乏实现层面的硬核支撑。它更像是一本汇编了不同子领域专家观点的文集,而不是一部系统化的技术专著,需要读者自己去填补中间的理论鸿沟。

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这本书的案例分析部分,老实说,让我有些失望。它选取了几个非常宏大且常见的应用场景,比如智慧水务和智能电网的能耗监测。然而,这些案例的描述,最终都归结于数据采集和云端可视化平台的功能介绍。例如,在描述智能电表如何实现阶梯电价时,书中只是展示了一个仪表上传数据到云端,云端进行计算并反馈给用户界面的流程图。真正关键的“智能”点——即仪表内部如何实现高精度的时间同步、如何处理突发大功率波动下的瞬态记录、以及如何保证在网络断开时数据的本地存储和一致性——这些核心的工程挑战在书中几乎没有涉及。我更希望看到的是对某个具体算法的详细推导,比如如何用卡尔曼滤波来提高温度测量的鲁棒性,或者对特定传感器进行线性化处理的查找表(LUT)构建方法。这本书似乎有意避开了所有可能需要高等数学或复杂编程技巧的细节,这使得它在学术上的严谨性和工程上的实用性之间摇摆不定,最终更偏向于市场宣传材料的风格。

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这本《智能仪表技术》的封面设计得非常现代,蓝白相间的色调给人一种科技感和专业感,但打开书页后,我发现内容与我期望的,那种深入讲解底层硬件和嵌入式系统编程的期望相去甚远。它似乎更侧重于应用层的介绍,比如各种工业协议的概述,以及如何利用现有的SCADA系统或云平台来集成这些仪表数据。书中花了大量篇幅介绍了几种主流的物联网通信标准,比如LoRaWAN和NB-IoT在智能计量中的部署优势,以及数据加密和安全传输的策略。对于一个想要了解传感器如何从物理量转换为数字信号,再到如何编写驱动程序实现高精度测量的技术人员来说,这本书的深度明显不够。举个例子,在介绍信号调理电路时,它只是泛泛地提到了放大和滤波的重要性,但完全没有深入到具体的运算放大器选型、噪声抑制技术或抗干扰设计的细节讨论。整体感觉更像是一本面向项目经理或系统集成商的“概览手册”,而不是给一线工程师准备的“技术宝典”。如果目标读者是初次接触工业自动化领域的新手,或许能从中获得一个宏观的认知框架,但对于追求技术细节和底层原理的专业人士而言,这本书提供的价值有限,更多的是在描述“是什么”和“有什么”,而非“如何做”和“为什么”。

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这本书的参考文献列表也暴露了其内容取向。大部分引用的文献集中在近五年的行业白皮书、标准文档以及一些较为宽泛的综述性期刊文章。对于支撑核心测量原理的经典物理学或电子工程文献的引用非常稀少。这让我推测,作者团队可能更多是基于对市场趋势的跟踪和对现有产品功能的整合,而不是基于对底层物理模型和信号处理理论的深入研究来撰写此书。例如,书中对时间测量精度的讨论,仅仅停留于晶振的精度规格,而完全没有涉及如何通过软件算法(如数字锁定环DDL或软件定义时钟SDC)来提高系统的有效时间分辨率。对于一个寻求深入理解“智能”二字背后科学原理的读者来说,这本书提供的知识点是分散且表层的,更像是行业术语的“速查手册”,而不是一本能够帮助工程师建立扎实理论基础、进行创新性设计的教科书。它更多地是在描述一个快速发展的生态系统,而不是教授构建这个生态系统的基本工具箱。

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从作者的行文风格来看,文字偏向于描述性而非分析性,充满了对新技术的推崇和展望,但缺乏批判性的视角。例如,在讨论新的传感器技术(如MEMS陀螺仪或光纤光栅传感器)时,作者倾向于罗列其优点,而对它们在实际工业环境中可能遇到的极端温度、高湿度、电磁干扰下的局限性讨论得非常保守。一个真正有价值的技术书籍,应该能引导读者预见并解决潜在的工程问题。这本书对于“可靠性”的强调,也大多停留在“仪表需要满足IP等级”这样的外部要求上,而不是深入到元器件的寿命预测、漂移补偿机制的设计哲学,或者多余度冗余架构的实现思路。总而言之,它构建了一个关于“未来智能仪表”的美好蓝图,但这条路上的“绊脚石”——那些决定产品能否在恶劣环境下长期稳定运行的关键技术难题——在书中几乎被抹平了,读起来总觉得少了那么一份扎实的工程沉淀感。

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