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第一部分 检测与控制技术基础1

第一章 检测与控制系统结构1

第一节 检测与控制系统概述1

第二节 检测与控制系统基本组成2

一、工业控制计算机的特点3

二、计算机检测与控制系统的组成4

第二章 传感器基础6

第一节 概述6

一、按被测物理量划分6

二、按工作原理划分7

第二节 传感器的基本性能7

一、线性度7

二、重复性（随机误差、精密度）7

三、准确度7

四、精度等级8

五、分辨力8

六、时间稳定性8

七、温度漂移8

八、灵敏度8

九、迟滞8

十、动态特性9

十一、精度（静态误差）9

十二、输出阻抗9

十三、输入阻抗9

第三节 温度测量9

一、热电偶温度传感器10

二、热电阻温度传感器12

三、热敏电阻13

四、集成温度传感器14

五、温度变送器14

六、温度传感器的选用14

第四节 压力测量15

一、压力的单位15

二、压力测量方式15

三、压力传感器16

第五节 流量测量18

一、差压式流量传感器19

二、容积式流量计19

三、热导式流量计20

四、超声波流量计20

五、流量传感器的选择21

第六节 机械量测量22

一、位移传感器22

二、角度测量24

第七节 其他传感器25

一、光电传感器25

二、霍尔传感器26

三、红外传感器27

四、气敏传感器28

五、湿度传感器29

第三章 输入接口技术31

第一节 绪论31

第二节 信号调理31

一、电源电路31

二、放大器33

第三节A/D转换35

一、A/D转换器的主要性能指标35

二、A/D转换基本原理与类型36

三、A/D转换器的选型37

第四节 基于PC总线的数据采集设备37

一、数据采集卡的主要技术参数37

二、数据采集卡42

第五节USB总线的采集器45

第六节 基于RS-485的数据采集模块45

一、RS-485的特点45

二、RS-485总线数据采集模块46

第七节 数据采集卡和数据采集模块的比较49

一、数据采集卡49

二、数据采集模块50

第四章 低通滤波与PID算法51

第一节 低通数字滤波51

一、限幅滤波51

二、中位值滤波51

三、算术平均值滤波52

四、移动平均值滤波52

第二节 数字PID控制器53

一、模拟PID调节器53

二、数字PID控制器54

三、数字PID控制算法实现方式比较55

四、数字PID控制器的改进56

五、数字PID控制器的参数整定57

第二部分 检测与控制技术实验59

第五章 概述59

第一节 实验目的和基本思路59

一、实验课程的必要性59

二、实验目的59

三、基本思路59

第二节 实验设备及部件简介60

一、CSY—2000D型传感器检测技术实验台简介60

二、PC_Bstased Control技术及部件简介62

第六章 实验66

实验一 单臂电桥性能66

一、实验目的66

二、基本原理66

三、实验设备67

四、实验步骤67

五、思考题68

实验二 半桥特性68

一、实验目的68

二、基本原理68

三、实验器材69

四、实验步骤69

实验三 全桥性能70

一、实验目的70

二、基本原理70

三、实验器材70

四、实验步骤70

五、思考题71

实验四 温度对应变片的影响72

一、实验目的72

二、基本原理72

三、实验器材72

四、实验步骤73

五、思考题74

实验五 温度源的温度控制调节74

一、实验目的74

二、基本原理74

三、实验仪器74

四、实验步骤75

五、思考题78

实验六Pt100铂电阻测温特性78

一、实验目的78

二、基本原理78

三、实验仪器78

四、实验步骤79

实验七 铜热电阻测温特性80

一、实验目的80

二、基本原理80

三、实验仪器80

四、实验步骤80

实验八K分度热电偶测温性能81

一、实验目的81

二、基本原理81

三、实验仪器82

四、实验步骤83

实验九K分度热电偶冷端温度自动补偿84

一、实验目的84

二、基本原理84

三、实验仪器85

四、实验步骤85

五、思考题86

实验十E分度热电偶测温性能86

一、实验目的86

二、基本原理86

三、实验仪器87

四、实验步骤87

五、思考题88

实验十一 集成温度传感器（AD590 ）温度特性88

一、实验目的88

二、基本原理89

三、实验仪器89

四、实验步骤89

实验十二 压阻式压力传感器的压力测量90

一、实验目的90

二、基本原理91

三、实验仪器91

四、实验步骤91

实验十三 电容式位移传感器92

一、实验目的92

二、基本原理92

三、实验仪器92

四、实验步骤93

实验十四 压电式传感器测振动94

一、实验目的94

二、基本原理94

三、实验仪器95

四、实验步骤95

实验十五 电涡流传感器位移96

一、实验目的96

二、基本原理96

三、实验仪器96

四、实验步骤96

五、思考题97

实验十六 霍尔测速97

一、实验目的97

二、基本原理97

三、实验仪器97

四、实验步骤97

五、思考题98

实验十七 光纤传感器的位移特性98

一、实验目的98

二、基本原理98

三、实验仪器99

四、实验步骤99

五、思考题99

实验十八 光电转速传感器测速100

一、实验目的100

二、基本原理100

三、实验仪器100

四、实验步骤100

五、思考题101

实验十九 基于PC数据采集卡实现数据采集101

一、实验目的101

二、基本原理101

三、实验仪器101

四、实验步骤101

五、思考题102

实验二十 基于PC数据采集、布式模块数据采集103

一、实验目的103

二、基本原理103

三、实验仪器103

四、实验步骤103

五、思考题104

实验二十一 计算机数据处理104

一、实验目的104

二、实验内容104

三、实验仪器105

四、实验步骤106

五、思考题108

实验二十二 计算机温度控制108

一、实验目的108

二、实验内容108

三、实验原理108

四、实验步骤110

五、思考题111

参考程序111

附录124

附录A调节仪简介124

附录B Cu50铜电阻分度表（ITS-90）133

附录C Pt100铂电阻分度表（ITS-90 ）134

附录D K分度热电偶分度表137

附录E E分度热电偶分度表138

附录F J分度热电偶分度表139

参考文献141