现代测试技术与系统集成

定　价：¥29.80

作　者：	刘君华等编著
出版社：	电子工业出版社
丛编项：	高等电学校电子信息类教材
标　签：	人工智能

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ISBN：	9787121004469	出版时间：	2005-01-01	包装：	胶版纸
开本：	26cm	页数：	358	字数：

内容简介

　　本书全面系统地论述了以计算机为核心的现代测试系统集成设计的基本方法与基础理论。介绍了基本硬件模块：传感器、调理电路、数据采集卡的基本特性，以及组成现代测试系统通用硬件平台的基本原理与集成设计方法；介绍了实现测量功能的基础理论和驱动I/O接口设备的基本原理，以及在LabWindows/CVI或LabVIEW软件开发环境中，应用程序、驱动程序、软件模块的集成设计方法。书中还列举了各种集成设计实例和测试系统性能检验及评价的基本方法。本书读者还可以访问西安交通大学"远程网络测控实验室"网站，在其"虚拟学习室"中自主练习与学习。现代测试系统是以计算机为核心的测试系统。它是目前广泛应用于各个领域、部门进行科学实验与工程实践的基本测试手段。最新一代的仪器：虚拟／集成仪器是现代测试系统的一种代表形式。虚拟仪器技术是建造现代测控系统最便捷最先进的工具。现代测试系统的核心是两个平台：一个是以PC为核心的基础硬件模块（传感器、调理电路、I／O接口设备、计算机）组成的硬件平台，另一个是软件平台。在多种I／O接口设备中，由数据采集卡（DataAcquisitionBoard，DAQ）组建的硬件平台是现代测试系统的基本形式。硬件平台确立以后，决定系统功能的是软件，按照测量原理，采用相应的分析处理技术编制软件程序就可实现相应的测量功能。基于电测技术对电压、功率、相位、频率、电阻、电容、电感等参量的测量是应用得最广泛的测量功能。那些由硬件电路难以实现的传统观念上的"贵族式仪器"（如相关分析仪、频谱仪、数字滤波器等），若采用基于信号分析处理技术的软件实现，就不是一件困难的事情。本书避开了非本质、非基本的总线技术，突出现代测试系统集成设计的基本方法。所谓现代测试系统集成设计技术，指两个方面：其一是将基本硬件模块：数据采集卡（DAQ）、传感器、调理电路、计算机组成一个现代测试系统的硬件平台，它应能满足静态指标（如量程、分辨率等）和动态指标（如动态幅值误差带宽等）的要求，对其测量功能进行检验，并给出性能评价；其二是调用现行软件平台中基于数学运算和信号分析处理的软件来实现仪器系统的测量功能。虚拟仪器（Virtuallnstrument，V1）是全新概念的最新一代测试仪器。虚拟仪器打破了计算机与仪器之间的界限，它将传统仪器由硬件实现的信号分析处理与显示功能，改由功能强大的PC及其显示器完成。虚拟仪器开辟了用户自主设计仪器的新时代，因为一个软件就可以实现某种功能的测试仪器，多个软件就可以实现多种功能的集成仪器。因而拥有一台虚拟仪器就拥有了一个实验室，这将给使用者带来无尽的收益。利用虚拟仪器技术控制现代测试系统的硬件平台和构建现代测试系统的软件平台，是创建现代测试系统的最先进、最便捷的手段。作为现代测试系统集成设计的示例，本书选用虚拟仪器，原因在于它的先进性、实用性与可实现性，它为各个层次的设计者提供了广阔的思维空间。本书各章末的示例本身是简单的，甚至是不完备的，以便给读者留有更大的再创作余地。全书共9章，分两大部分。前4章为第一部分，介绍现代测试系统硬件模块集成设计，重点介绍了常用基本硬件模块的基本特性及其技术指标；按照静态、动态特性的要求组建测量系统的集成方法；以及对组建的系统给出不确定度评价的方法。后5章为第二部分，介绍测试系统常用软件模块集成设计。顺应现代仪器仪表发展的需要，本书将测试基本理论的重点移至数字信号的分析与处理。同时突出了基本硬件模块与软件模块的系统集成与集成设计思想，提出的现代测试系统具有模块化、软件化、智能化、网络化的特征。本书力求内容的基础性与先进性相结合，基础理论与测量功能相结合，尤其是测量原理的学习与工程实践相结合。在文字方面力求简明，读者同时可访问西安交通大学"网上测控实验室"，进入"虚拟学习室"操作虚拟样机，将书本学习与自主实践练习相结合，以期真正学会，并能达到举一反三的效果。本书的编写要感谢我的学生们，他们是西安交通大学电气工程学院的研究生：汤晓君、李卫平、雷大宇、周金林、钱凌影、贾峰、谭应朝、刘玉烨等。他们多次仔细阅读本书的底稿，并制作了本书的示例。还要感谢西安交通大学测控技术与仪器教研室的教师丁晖、白洁等同志，他们为本书提出了许多宝贵意见。本书在电子工业出版社的大力支持和刘志红编辑的大力帮助下得以出版，编著者在此深表谢意。由于编著者水平有限，书中若有错误与不当之处，敬请批评指正，不吝赐教。编著者2004年4月于西安交通大学

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图书目录

第-部分测试系统硬件模块集成设计
第1章测量系统的基本特性
1.1概述
1.2测量系统的静态特性
1.2.1静态特性的获得
1.2.2静态特性的基本参数
1.2.3静态特性的品质指标
1.2.4[示例1-1]
1.3测量系统的动态特性
1.3.1测量系统的数学模型
1.3.2常见测量系统的数学模型
1.3.3测量系统的动态特性参数
1.3.4系统特性参数、动态误差与信号频率的关系
1.4练习与实践
1.4.1练习作业题
1.4.2网上练习实践
第2章典型基本单元硬件模块
2.1传感器
2.1.1传感器的定义
2.1.2传感器的分类
2.2电参数型传感器
2.2.1电阻式传感器
2.2.2电容式传感器
2.2.3电感式传感器
2.2.4电涡流传感器
2.2.5电参数型传感器的应用
2.2.6参数型传感器常用信号调理电路
2.3电量型传感器
2.3.1磁电感应式传感器
2.3.2压电式传感器
2.3.3热电式传感器
2.3.4霍尔式传感器
2.4频率输出型数字传感器
2.4.1计量光栅计数型数字传感器
2.4.2改变力学系统固有频率型数字传感器
2.5放大器
2.5.1测量放大器
2.5.2程控放大器
2.5.3隔离放大器
2.6数据采集系统
2.6.1数据采集系统的基本功能
2.6.2数据采集系统的基本组成
2.6.3Lab-PCI6024E数据采集卡简介
2.6.43595系列IMP多通道数据采集系统简介
2.7习题
附录
附录2-1Ptl00铂热电阻分度表
附录2-2Cul00铜热电阻分度表
附录2-3铂铑30-铂铑6热电偶(B型)分度表
附录2-4镍铬-镍硅热电偶(K型)分度表
附录2-5镍铬-铜镍合金(康铜)热电偶(E型)分度表
附录2-6铁-铜镍合金(康铜)热电偶(J型)分度表
附录2-7常用非法定压力单位的换算关系
附录2-8摄氏度与华氏度的换算
第3章测量不确定度的评定
3.1测量不确定度基础
3.1.1测量不确定度的概念
3.1.2基本名词
3.1.3测量误差的表示
3.1.4测量误差的分类
3.1.5有效数字
3.2不确定度的评定
3.2.1不确定度评定模型
3.2.2A类不确定度的计算
3.2.3B类不确定度的计算
3.2.4合成不确定度的计算
3.2.5扩展不确定度的计算
3.2.6测量结果的表示
3.3数据处理举例
3,4微小误差准则
3.4.1微小误差准则
3.4.2标准仪器不确定度的选取
3.5习题
第4章测试系统集成设计与性能评价举例
4.1测试系统集成设计原则与步骤
4.1.1单元模块的选择与优化
4.1.2参数的确定与预估
4.2测试系统集成设计举例
4.2.1单片机压力测量系统的设计
4.2.2计算机采集型温度测量系统的设计
4.2.3交流电压测量系统的设计
第二部分测试系统常用软件模块
第5章虚拟仪器编程语言平台介绍
5.1概述
5.1.1虚拟仪器的基本概念
5.1.2虚拟仪器的构成及其分类
5.2LabWindows／CVI简介
5.2.1LabWindows／CVI编程环境
5.2.2创建虚拟仪器--*.prj工程文件的一般过程
5.2.3[示例5-1l压力值显示器(电压-压力转换器)
5.3用LabVIEW设计虚拟仪器方法介绍
5.3.1LabVIEW的主菜单
5.3.2LabVIEW的基本开发环境
5.3.3在LabVIEW上设计虚拟仪器的基础知识
5.3.4[示例5-2]压力值显示器
5.4练习与实践
第6章I／O总线接口设备--数据采集驱动软件模块
6.1数据采集卡
6.1.1数据采集卡的基本性能指标
6.1.2数据采集卡的安装
6.1.3I／O接口设备Lab-PCI-6024E数据采集卡简介
6.1.4实现数据采集卡软件驱动前的参数设置
6.2I／O~H设备Lab-PCI-6024E数据采集卡的软件驱动
6.2.1[示例6-1]连续信号的采集与显示仪(用LabVIEW实现)
6.2.2[示例6-2]直流信号发生器(用LabVIEW实现)
6.2.3[示例6-3]连续信号输出与采集演示仪(用LabVIEW实现)
6.2.4[示例6-4]连续信号的采集与显示仪]
(用LabWindows／CVI实现)
6.2.5[示例6-5]直流信号发生器(用LabWindows／CVI实现)
6.3模拟信号输出用软件模块
6.3.1采用LabWindows／CVI中SineWave()函数生成正弦波
6.3.2采用LabVIEW中SineWave.vi图标生成正弦波
6.3.3[示例6-6]利用LabWindows／CVI设计正弦波信号发生器
6.3.4[示例6-7]利用LabVIEW设计正弦波信号发生器
6.4非NI公司数据采集卡的驱动
6.4.1PCI9111数采卡的简介
6.4.2PCI9111数采卡的软件驱动程序设计
6.5练习与实践
第7章测量功能的软件实现(一)
7.1信号的分类·
7.1.1确定性信号与非确定性(随机)信号
7.1.2连续时间与离散时间信号
7.2信号的幅值域分析与虚拟多值表
7.2.1信号的幅值域分析
7.2.2交流电气量的测量与虚拟多值表原理
7.2.3[示例7-1]交流电压多值表
7.2.4练习与实践
7.3基于信号时间域分析仪器及其测量功能的软件实现
7.3.1信号的分解与合成
7.3.2时域的参数分析
7.3.3频率测量与虚拟频率计
7.3.4[示例7-2]虚拟波形发生器
7.3.5练习与实践
7.4基于信号相关分析测量仪器及其功能的软件实现
7.4.1相关函数的定义式
7.4.2自相关函数的性质与特点
7.4.33~相关函数的性质与特点
7.4.4[示例7-3]周期信号幅值与自相关函数测试仪
7.4.5[示例7-4]提取微弱信号的相关仪
7.4.6练习与实践
7.5信号的频域分析类仪器及其测量功能的软件实现
7.5.1周期信号与离散频谱
7.5.2非周期信号与连续频谱
7.5.3傅里叶变换的性质
7.5.4离散时间信号的频谱
7.5.5离散傅里叶变换(DFT)
7.5.6信号的频谱分析
7.5.7[示例7-5]简单频谱分析仪
7.5.8基于FFr的测量仪器
7.5.9练习与实践
第8章测量功能的软件实现(二)
8.1数字滤波器在测量系统中的应用及其软件实现
8.1.1滤波器的分类
8.1.2数字滤波器的数学基础--Z变换简介
8.1.311R滤波器的设计方法简介
8.1.4LabVIEW~LabWindows／CVI中的滤波函数／图标简介
8.1.5[示例8-1)虚拟巴特沃兹滤波器
8.1.6其他滤波技术的软件实现
8.2相位测量与虚拟相位差计功能的软件实现
8.2.1基于相位-时间转换的相位差测量法
8.2.2基于FFT谱分析的相位差测量法
8.2.3基于相关原理的相位差测量法
8.3电参量R.L.C的测量与相关测量仪器功能的软件实现
8.3.1电桥法
8.3.2调幅波解调仪示例
8.3.3谐振法
8.3.4伏安法(同时测量电压、电流法)
8.3.5练习与实践
第9章测试系统智能化功能的软件实现
9.1改善静态性能智能化功能的软件实现
9.1.1非线性自校正
9.1.2自校零与自校准
9.2改善动态性能的智能化频率自补偿技术
9.2.1数字滤波法
9.2.2频域校正法
9.3改善系统稳定性智能化多信息融合技术
9.3.1二传感器信息融合--二维回归分析法
9.3.2三传感器信息融合--三维回归方程
9.4提高系统信噪比的智能化消噪技术
9.5测控系统控制功能的软件实现
9.5.1模拟PID控制器的传递函数
9.5.2数字式PID控制器脉冲传递函数
9.6测控系统网络化的软件实现
9.6.1测控系统网络化的软件实现
9.6.2基于Intemet的远程测控系统实现技术
9.6.3西安交通大学"远程网络测控实验室"介绍
9.7练习与实践
9.7.1"虚拟学习室"练习
9.7.2问题
参考文献