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出版者:化学工业出版社

作者:张宏建

出品人:

页数:476

译者:

出版时间:2004-7-1

价格:40.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502542696

丛书系列:

图书标签:

• 清华教材
• 检测原理
• 自动检测
• 检测技术
• 工业自动化
• 传感器
• 仪器仪表
• 质量控制
• 无损检测
• 故障诊断
• 智能制造
• 自动化装置

现代精密测量技术与传感系统 书籍简介 本书系统地阐述了现代精密测量技术的基础理论、核心方法以及先进传感器的设计与应用。聚焦于如何实现对物理量的高精度、高灵敏度和实时动态的捕获、转换、传输和处理，本书旨在为工程技术人员、科研工作者以及相关专业学生提供一套全面且深入的参考体系。 第一部分：测量学基础与误差理论 本部分奠定扎实的理论基础，深入剖析测量的本质和规律。 第一章 测量学的基本概念与体系结构： 阐述测量的定义、目的和基本组成要素，包括被测量、测量系统、标准器和测量结果。详细介绍测量的分类，如绝对测量与相对测量、静态测量与动态测量、直接测量与间接测量，并对比分析不同测量体系的适用场景和优缺点。重点讨论量值、单位、标准、溯源性在现代计量学中的核心地位。 第二章 测量误差的性质、来源与表示： 误差是测量的固有属性。本章细致区分系统误差、随机误差和偶然误差，深入探究其产生机理，例如仪器漂移、环境影响、模型假设不完善等。详细讲解误差的数学表示方法，包括绝对误差、相对误差、标准不确定度（根据ISO GUM指南）的计算流程和评定方法。对于随机误差，引入概率论基础，讲解误差的分布模型（如正态分布、均匀分布等），并介绍如何通过重复测量和最小二乘法对数据进行优化处理。 第三章 测量数据处理与分析： 介绍从原始信号到有效信息的转化过程。讨论数据预处理技术，包括滤波（如卡尔曼滤波、维纳滤波在消除噪声中的应用），以及如何利用回归分析、相关分析等统计工具挖掘数据背后的规律。重点讲解数据一致性检验和异常值剔除的科学方法，确保最终测量结果的可靠性。 第二部分：核心传感器原理与设计 本部分聚焦于物理量到电信号的有效转换，这是整个测量链的起点。 第四章 敏感元件与换能原理： 深入探讨各类敏感元件（Sensing Element）的物理效应。涵盖电学量（电阻、电容、电感）、机械量（应变、压电、磁致伸缩）、热学量（热电效应、热敏电阻）、光学量（光电导、光伏效应）等多种转换机制。详细解析转换过程中的非线性、滞后、漂移等影响因素，并提出线性化和补偿策略。 第五章 压力与应变测量技术： 重点分析应变计的工作原理，包括金属箔式、半导体应变计的制备工艺和电学特性。在压力测量方面，细致剖析薄膜式、陶瓷式、光纤光栅等压力传感器的结构、测量范围、分辨率和环境适应性。讲解如何构建惠斯通电桥电路，实现高精度的应变和压力信号采集，并讨论温度补偿的实现技术。 第六章 温度测量的高级方法： 超越传统的电阻温度计和热电偶，本章着重介绍非接触式和高精度温度测量技术。详细介绍辐射温度计（红外测温）的斯忒藩-玻尔兹曼定律基础，以及如何校准发射率误差。阐述光纤布拉格光栅（FBG）在分布式、抗电磁干扰温度传感中的独特优势和解调算法。 第七章 流量、位移与力学的精密传感： 探讨流体力学测量（如皮托管、涡街流量计、超声波流量计的工作原理），以及位移传感（如LVDT、电涡流传感器、激光干涉仪）。在力学测量中，深入分析高精度测力环、扭矩传感器和加速度计（MEMS技术为主）的结构设计，及其在动态载荷监测中的应用。 第三部分：信号调理与数据采集系统 本部分关注如何将微弱、低频或高速的传感器信号转化为可供数字处理的、标准化的电信号。 第八章 模拟信号调理电路设计： 详细介绍信号调理链的各个环节。包括前置放大器（低噪声、高增益设计）、隔离技术（光耦、变压器隔离）、滤波器的设计（有源滤波器、数字滤波器在时域和频域中的应用）。重点讨论如何选择合适的运算放大器，以满足高精度测量的低失真要求。 第九章 模数转换器（ADC）与数据接口： ADC是连接模拟世界与数字世界的关键。本章分类讲解不同类型的ADC（如SAR、Δ-Σ、流水线型）的工作原理、速度与精度的权衡。深入分析量化噪声、非线性误差、积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）对测量结果的影响。同时，介绍主流的高速数据传输接口标准（如Ethernet、PCIe、USB）在数据采集系统中的应用配置。 第十章 实时系统与嵌入式数据处理： 探讨数据采集系统（DAQ）的架构设计。介绍实时操作系统（RTOS）在保证测量同步性和确定性中的作用。阐述如何利用FPGA或高性能微控制器（MCU）实现前端的实时数据处理、基线漂移校正和初步的模式识别，从而减轻上位机负荷，提高系统响应速度。 第四部分：系统集成与智能诊断 本部分将前三部分的知识融会贯通，探讨如何构建可靠的、具备自诊断能力的测量系统。 第十一章 测量系统的动态特性分析： 分析整个测量链的频率响应和瞬态响应。讨论如何利用传递函数（频域分析）和状态空间模型（时域分析）来描述系统的动态性能。讲解如何通过伯德图、奈奎斯特图等工具评估系统的稳定性，并确定最佳的采样频率和控制参数，避免引入混叠误差或相位延迟。 第十二章 测量系统的标定、验证与可靠性工程： 标定是确保测量结果准确性的最后一道防线。详细介绍静态标定和动态标定时所采用的仪器、流程和不确定度评定方法。讨论环境应力筛选（ESS）、寿命预测（HALT/HASS）等可靠性工程方法在测量装置设计中的应用，确保设备在恶劣工况下依然能保持测量精度。 第十三章 智能传感与故障诊断： 引入基于模型和基于数据的智能诊断方法。讲解如何利用机器学习（如SVM、神经网络）对传感器信号进行模式识别，以区分正常波动与真正的硬件故障（如传感器零点漂移、信号线接触不良）。阐述远程监控和自适应校准技术在现代工业测量网络中的发展趋势。 本书内容覆盖了从物理原理到实际工程应用的完整链条，强调理论的严谨性与工程实践的有效性相结合，是从事高精度仪器仪表、工业自动化、航空航天、生物医学工程等领域不可或缺的专业参考书。

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相较于市面上那些侧重于某一特定领域（比如仅聚焦于温度或压力测量）的专著，这部《自动检测技术与装置》的广博性令人称奇。它几乎覆盖了现代工业自动化领域中所有主流的物理量检测范畴，并且做到了“样样精通，非样样稀松”。从基础的热力学参数到复杂的振动分析和形貌测量，作者都给出了足够深入且实用的技术路线图。我尤其欣赏书中对“标准化与互操作性”的探讨。在当前工业4.0的大背景下，不同设备之间如何高效、可靠地通信和数据交换是核心难题。书中对工业总线协议（如EtherCAT、Profinet）的原理对比和适用场景分析，以及如何构建统一的数据模型，提供了极具价值的参考框架。这本书的阅读过程，更像是一次行业内的深度考察，它不仅教会了我如何构建一个检测单元，更让我理解了如何将这个单元无缝集成到一个庞大而复杂的智能制造体系中去，实属一本难得的综合性技术宝典。

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这部著作简直是技术迷的福音！我原以为这类专业书籍都会枯燥乏味，充斥着晦涩难懂的公式和理论，但《自动检测技术与装置》完全颠覆了我的固有印象。作者的叙事风格非常生动，仿佛一位经验丰富的老工程师在娓娓道来，将复杂的概念拆解得丝丝入扣。书中对各个传感器的原理剖析得极其透彻，从电磁感应到光电效应，再到最新的非接触式测量技术，每一个细节都照顾到了。最让我印象深刻的是它对于实际应用案例的描述，简直就像是翻阅了一本工程实践的宝典。比如，在描述高速生产线上的缺陷检测系统时，书中详细分析了如何平衡检测精度与响应速度，还附带了大量的图表和流程图，使得即便是初次接触这个领域的读者也能迅速抓住核心要点。它不仅仅是一本理论教材，更像是一本实战手册，教你如何将实验室里的理论转化为工厂里的实际生产力。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个高精尖的实验室，亲手调试着那些精密的仪器，这种沉浸式的学习体验是其他同类书籍难以提供的。

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我必须承认，最初被这本书吸引，是因为它名字中蕴含的“装置”二字，我期待能看到更多关于硬件实现和结构设计的细节。这本书没有让我失望，它在机械设计与电气接口方面的论述，可以说是业界少有的详尽。书中详细介绍了高精度位移平台的设计准则，包括材料选择、减震降噪的处理方法，甚至连螺钉的预紧力矩都有涉及，这种对工程细节的执着，体现了作者对“制造”这一环节的尊重。更重要的是，它没有将软硬件割裂开来。在介绍某种先进的光学检测模块时，作者同步讨论了驱动电路的设计，包括如何选择合适的DAC和ADC，以及如何进行数字滤波以消除电源噪声。这种软硬结合的分析视角，极大地拓宽了我的技术视野，让我明白一个优秀的检测系统是软硬件协同优化的产物，而不是单一技术的堆砌。这种系统工程的思维贯穿全书，让人受益匪浅。

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这本书的编排逻辑简直是教科书级别的典范，层次分明，循序渐进，让人读起来毫无压力。它的结构设计非常巧妙，从最基础的信号采集和预处理讲起，逐步过渡到复杂的决策和控制系统，形成了一个完整的知识闭环。我特别喜欢它在每一章末尾设置的“思考与拓展”部分，这些问题往往非常具有启发性，引导读者跳出书本的框架，去思考更深层次的技术挑战。例如，在讨论无线传感器网络在恶劣环境下的可靠性时，书中不仅罗列了常用的抗干扰措施，还提出了一些基于冗余编码和动态重构的新思路，这对于我们进行系统健壮性设计非常有指导意义。阅读体验上，排版清晰，术语解释到位，即便遇到一些较为晦涩的术语，也总能在相邻的脚注或插图中找到清晰的解释，体现了编者对读者需求的深刻理解。对于刚踏入这个领域的新手来说，它是一张清晰的导航图；对于资深人士而言，它是一面可以映照自身知识体系盲区的镜子。

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坦率地说，我带着一丝怀疑的态度翻开了这本书，因为市面上关于自动化和检测技术的书籍太多了，很多都只是对现有技术的简单堆砌。然而，《自动检测技术与装置》展现出了一种罕见的深度和前瞻性。它没有满足于停留在基础知识的层面，而是大胆地将目光投向了未来，特别是在人工智能与机器视觉结合的章节，简直是神来之笔。作者对深度学习算法在图像识别中的应用进行了详尽的探讨，并结合实际的工业视觉系统给出了具体的搭建步骤和参数优化建议。这种将跨学科知识进行深度融合的能力，体现了作者深厚的学术功底和广阔的行业视野。我尤其欣赏它对于“误差分析与补偿”这一关键环节的重视。在我的工作经验中，系统的稳定性往往取决于对微小误差的控制，而本书对非线性误差、漂移误差等进行了详尽的数学建模和修正方法介绍，这些内容对于追求极致性能的工程师来说，价值不可估量。这本书的价值，在于它不仅告诉你“是什么”，更深入地告诉你“为什么这样设计”以及“如何做得更好”。

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