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页数:182

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出版时间:2009-6

价格:17.00元

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isbn号码:9787560622415

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• 测控技术
• 计算机测量
• 数据采集
• 仪器仪表
• 自动化控制
• 传感器
• 单片机
• 嵌入式系统
• 工业控制
• 信号处理

电子测量与数据采集系统设计 本书导读 随着现代工业、科学研究和国防领域的飞速发展，对物理量进行高精度、高实时性的测量与控制的需求日益迫切。传统的机械式、模拟式测量方法已难以满足现代复杂系统的要求。因此，以计算机为核心的数据采集与处理技术，以及基于这些技术的精密测量系统，成为了推动技术进步的关键支撑。 本书《电子测量与数据采集系统设计》旨在为电子工程、自动化、仪器科学与技术等相关专业的学生和工程技术人员，提供一套系统、深入且具有高度实践指导意义的教材与参考资料。本书不仅梳理了电子测量的基本理论和方法，更聚焦于现代计算机如何深度融入测量系统的构建、信号的数字化处理以及最终控制回路的实现。我们着重强调从信号源到最终决策的完整链路设计与优化。 --- 第一部分：测量基础与信号调理（The Foundation: Measurement Principles and Signal Conditioning） 本部分是理解整个测量系统的基石，详细阐述了从被测量物理世界到可被电子设备处理的电信号之间的转换过程中的关键挑战与解决方案。 第一章：测量学的基本概念与误差分析 本章深入探讨了测量的本质、测量的基本要求（如准确度、灵敏度、响应时间等）。重点剖析了误差的来源、分类（系统误差、随机误差、粗大误差）及其在实际工程中的量化与消除方法。着重介绍了不确定度评定的国际标准（如ISO/BIPM指南）在实际工程测量中的应用，使读者建立起科学的误差认知体系，而非仅仅停留在对精度的片面追求上。 第二章：传感器与变换器的原理及选型 传感器是信息获取的“前端神经”。本章系统回顾了各类核心传感器的工作原理，包括电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式以及新型的MEMS传感器。我们不仅分析了它们的静态特性曲线，更着重探讨了动态响应特性（如频率响应、相位延迟），这些是设计高速或瞬态测量系统的关键。此外，本章详细对比了不同传感器的互换性、环境适应性和长期稳定性，指导读者进行科学的选型决策。 第三章：信号的预处理与调理技术 原始传感器信号往往是微弱的、含有大量噪声的模拟信号，必须经过精细的调理才能被数字化。本章是全书的技术核心之一。 1. 放大技术： 详细介绍了仪表放大器、跨阻放大器等在不同应用场景下的选择与设计，特别关注如何实现高共模抑制比（CMRR）。 2. 滤波技术： 区分了有源滤波与无源滤波，深入讲解了低通、高通、带通滤波器的设计，特别是针对特定干扰源（如工频噪声50/60Hz）的陷波滤波器的设计技巧。还引入了数字滤波（如FIR/IIR）在后续处理中的地位。 3. 线性化与隔离： 讨论了如何对传感器的非线性输出进行校正，以及在对地电位不同的系统中实现安全可靠的电气隔离技术（如光耦、磁耦隔离）。 --- 第二部分：模拟信号的数字化与计算机接口（Analog-to-Digital Conversion and Computer Interfacing） 本部分聚焦于如何将经过调理的模拟信号转化为计算机可以识别和处理的离散数字量，并实现高速、可靠的I/O交互。 第四章：模数转换器（ADC）的理论与实践 ADC是连接物理世界与数字世界的桥梁。本章详尽地介绍了不同类型ADC的工作原理（如逐次比较型SAR、双积分型、流水线型Pipelinined和Sigma-Delta $Sigma-Delta$），并分析了它们各自的优缺点、速度与分辨率的平衡点。关键参数如有效位数（ENOB）、积分非线性（INL）、微分非线性（DNL）的实际意义得到了充分阐释。 第五章：高速数据采集卡（DAQ）系统架构 本章将理论转化为工程实践。详细解析了现代数据采集卡（DAQ）的内部结构，包括前端信号调理模块、多路复用器、ADC阵列、DMA（直接内存访问）控制器以及与主机的接口协议（如PCIe、USB 3.0）。重点分析了采样率、有效采样率与系统吞吐量之间的关系，指导读者构建满足特定采样需求的采集系统。 第六章：计算机与外部设备的通信协议 本章涵盖了现代仪器控制与数据传输的通用接口标准。 1. 串行与并行接口回顾： 简要回顾了RS-232/485，并重点介绍了IEEE 488（GPIB）在传统仪器中的地位。 2. 现代高速总线： 深入讲解了USB协议在仪器控制中的应用特点（如端点类型、CDC、CDC Class）。 3. 网络化仪器控制： 介绍了LXI（LAN eXtensions for Instrumentation）标准，说明了如何利用TCP/IP实现跨地域、多设备的数据采集与同步控制。 --- 第三部分：数字信号处理与系统实现（Digital Signal Processing and System Implementation） 数据采集完成后，需要对数字信号进行处理以提取有意义的信息，并最终通过控制策略对物理对象进行干预。 第七章：离散时间信号处理基础 本章为数字信号处理（DSP）的入门与应用。重点讲解了离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法FFT在频谱分析中的应用。详细讨论了窗函数的作用、频谱泄漏的抑制，以及功率谱密度的估计方法。同时，回顾了离散时间系统的Z变换和稳定性分析，为设计数字滤波器打下理论基础。 第八章：数字滤波器的设计与实现 本章侧重于实际的数字滤波器设计。系统介绍了FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器的设计方法（如窗函数法、频率采样法）。更重要的是，本章讨论了实时性要求下的滤波器选择和高效算法实现，如定点运算与浮点运算的权衡。 第九章：基于微处理器/FPGA的系统构建 本部分探讨了如何将采集与处理功能固化到硬件平台中。 1. 嵌入式系统基础： 介绍了基于ARM或DSP芯片的嵌入式数据采集系统的软硬件协同设计，包括中断处理机制和实时操作系统（RTOS）在测量控制中的作用。 2. FPGA加速： 针对超高速或并行处理需求，阐述了FPGA（现场可编程门阵列）在实现自定义高速ADC接口、并行滤波和实时算法加速方面的优势与设计流程。 --- 第四部分：系统集成、校准与应用案例（System Integration, Calibration, and Applications） 本部分将前述知识点融会贯通，构建完整的测量控制闭环，并强调系统可靠性的保障。 第十章：测量系统的设计、集成与校准 一个合格的测量系统不仅要能采集数据，更要保证数据的可信度。本章详细介绍了系统集成时需要考虑的电磁兼容性（EMC）设计，如屏蔽、接地和布线规范。核心内容聚焦于系统校准：介绍了工厂校准与现场校准的区别，并重点讲解了多点线性回归校准、系统误差的补偿算法，确保测量结果符合溯源性要求。 第十一章：数据分析、可视化与实时控制 本章讨论了如何将原始采集数据转化为决策依据。涵盖了数据可视化技术在故障诊断中的应用，如趋势图、直方图和波形分析。最后，以一个完整的闭环控制系统为例，展示了如何结合PID控制算法，通过数字输出模块（如DAC和执行器接口）实现对物理过程的反馈控制。 --- 总结与展望 本书的编写始终贯彻“理论与工程实践相结合”的原则，每一章节的理论推导后都附带有实际的工程案例分析或仿真验证。通过对测量前端、信号链路、数字化核心以及后端处理与控制的全面覆盖，读者将能独立设计、实现和调试复杂的电子测量与数据采集系统，为未来在工业自动化、精密仪器开发、航空航天测试等前沿领域的工作奠定坚实的基础。本书不仅仅是一门学科知识的传授，更是培养系统思维和解决复杂工程问题的能力。

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这本书，嗯，应该说是一次非常“放松”的阅读体验。它主要聚焦于[书籍C]的历史演变，但叙事风格完全不像传统的历史著作那样严肃刻板。作者似乎更像一个老友在跟你唠嗑，娓娓道来[某个关键人物或事件]背后的故事和那些不为人知的趣闻轶事。文字流畅自然，充满了人文关怀。虽然这本书的理论性不强，但它成功地将[某个技术或概念]融入了宏大的社会背景之中，让我看到了技术背后的人性光辉。读这本书的时候，我常常会停下来思考，技术发展究竟是由谁推动的？是那些光芒万丈的科学家，还是默默无闻的实践者？书中对[某个历史转折点]的描绘尤为精彩，让我仿佛身临其境。这本书适合在周末的午后，泡上一杯咖啡，静静地品味。它给予的不是硬核知识，而是一种对[领域C]更深层次的情感连接和理解。

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天哪，我最近读了一本关于[书籍A]的书，简直是打开了我新世界的大门！这本书的作者用极其生动有趣的笔触，描绘了[书籍A]在[领域X]中的发展历程。我原本以为这会是一本枯燥的理论读物，没想到它竟然像一本引人入胜的侦探小说。书中对[具体概念1]的剖析深入浅出，让我这个门外汉也能很快掌握核心要领。特别是关于[某个关键理论]的阐述，作者引用了大量现实生活中的案例，让那些抽象的知识点瞬间变得立体起来。我特别喜欢作者在行文中时不时穿插的个人见解和对未来的展望，这让整本书读起来充满了活力和思考的空间。我强烈推荐给所有对[领域X]感兴趣的朋友，这本书绝对是你的不二之选！它不仅教会了我知识，更激发了我对这个领域更深层次的探索欲望。读完之后，我甚至开始重新审视我过去对[相关话题]的认知，感觉自己的思维都被这本书拓宽了好几个维度。

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这是一本充满惊喜的实践手册！它完全摒弃了复杂的数学公式和晦涩的理论推导，直奔主题——如何高效地应用[书籍E]中的工具和方法。这本书的价值体现在它提供了大量的“操作指南”和“问题排查清单”。我尤其欣赏作者在每个关键步骤后都附带的“经验之谈”，这些小小的提示往往能帮我避开新手常犯的错误。例如，书中关于如何优化[某个设置]的技巧，我尝试了一下，结果效率立刻提升了至少30%！这本书的排版也很清晰，代码示例可以直接复制粘贴使用，非常友好。对于那些急需上手解决实际问题，而不是深究底层原理的工程师或者技术爱好者来说，这本书简直是福音。它不像一本教科书，更像是一个经验丰富的前辈，手把手教你如何把理论转化为生产力。读完它，我感觉自己的实战能力得到了极大的飞跃。

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我不得不说，这本书在结构设计上简直是一场灾难。虽然它想探讨[书籍D]中的一些前沿问题，但整体脉络极其混乱，让人抓不住重点。章节之间的跳跃性太强，上一秒还在讨论[理论X]，下一秒突然就跳到了[实践Y]，中间缺乏必要的过渡和解释。我花费了大量时间试图在这些碎片化的信息中构建一个完整的知识体系，但收效甚微。而且，书中的图表制作也令人费解，许多关键数据没有明确的单位标注，或者图例与正文描述相互矛盾。我尤其对作者在[某一章]中给出的[某个结论]表示怀疑，因为支撑这个结论的论据实在太薄弱了。如果不是我对[领域D]已经有一些基础认知，我可能早就放弃阅读了。这本书更像是作者一堆未整理好的研究笔记的集合，对于初学者来说，简直是误导。

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我对这本关于[书籍B]的书真是又爱又恨，爱的是它提供的广博视野，恨的是我需要投入巨大的精力才能跟上作者的思路。这本书的学术深度毋庸置疑，它对[核心主题]的探讨已经达到了前所未有的高度。作者似乎对该领域的每一个细枝末节都有着惊人的掌握，书中引用的文献和数据详实到令人咋舌。然而，正因为这种深度，初次阅读时会感到压力山大。它更像是一本工具书，需要我反复查阅和对比才能完全理解作者的论证逻辑。我记得有一次，我为一个[复杂模型]的推导过程卡了好几天，最后还是通过结合书后的附录和一些辅助资料才勉强弄懂。不过，一旦你跨过了那道坎，你会发现这本书的价值是无可替代的。对于希望在[相关领域]进行深入研究的人来说，这本书无疑是一座宝库，只是攀登过程可能会比较艰辛。

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