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出版者:中国水利水电出版社

作者:刘志万, 郭守贤著

出品人:

页数:138

译者:

出版时间:2002-6

价格:29.00元

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isbn号码:9787508410319

丛书系列:

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仪器仪表技术前沿：从基础原理到智能应用 本书旨在深入剖析现代仪器仪表领域的前沿技术与发展趋势，构建一个全面而系统的知识体系，特别关注那些推动工业自动化、精密测量和可靠性评估迈向新高度的关键技术。本书不涉及高压兆欧表的具体操作、原理或应用细节，而是聚焦于更宏观、更基础，同时也更具未来导向的仪表技术范畴。 第一部分：精密测量与传感器技术革新 本部分将重点阐述现代测量科学的基础理论，以及推动测量精度和实时性飞跃的传感器技术。 第一章：测量理论的深化与不确定度分析 本章将超越传统的误差分类，深入探讨现代计量学中关于随机过程、贝叶斯推断在数据处理中的应用。我们将详细分析卡尔曼滤波在多源异构数据融合中的优化策略，以及如何利用机器学习模型对系统性漂移进行在线补偿。重点讨论基于信息熵的测量冗余度评估方法，确保在复杂工业环境中，测量的可信度和鲁棒性达到工业4.0的要求。涉及的议题包括：高斯过程回归在非线性系统辨识中的应用，以及如何构建满足国际标准（如ISO/IEC Guide 98-3）的不确定度扩展评估框架，确保测试报告的国际互认性。 第二章：先进物理场传感器的原理与封装 本章聚焦于将新材料和微纳加工技术应用于物理量采集。我们将全面介绍MEMS（微机电系统）技术在惯性传感器（如高精度陀螺仪和加速度计）中的最新进展，包括其在振动分析和姿态控制中的应用。同时，深入探讨光纤传感技术的最新突破，特别是分布式光纤传感（如基于拉曼散射和布里渊散射）在结构健康监测（SHM）中的潜力，它们如何实现对温度、应变和声波的远程、分布式、高灵敏度测量。此外，对量子传感器（如基于金刚石NV色心的磁场和温度传感器）的基本工作原理进行概述，展示其在极端环境或超低噪声测量中的未来方向。重点讨论传感器材料的介电常数设计和抗电磁干扰（EMI）的封装技术。 第三章：数据采集与预处理的高速通道 本章关注数据流的有效捕获与传输。探讨高速模数转换器（ADC）的架构选择（如Sigma-Delta、流水线和逐次逼近寄存器），及其在应对高频信号时的性能瓶颈与优化。详细介绍现场可编程门阵列（FPGA）在实现硬件加速的数据滤波、窗口化和初步特征提取中的应用，以减轻上位机的负担。讨论工业以太网（如TSN，时间敏感网络）在确保实时性、确定性数据传输中的协议栈设计，以及异步采样技术在同步多通道测量系统中的精确对齐方案。 第二部分：工业控制与系统集成技术 本部分着眼于仪表数据如何融入复杂的控制回路，以及如何构建安全、高效的自动化系统。 第四章：分布式控制系统（DCS）与过程自动化 本章梳理现代DCS系统的架构演变，从集中式控制转向基于控制器的网络化架构。重点分析过程控制领域对预测性控制（MPC）算法的需求和实现，特别是针对具有显著延迟和多变量耦合的复杂化学反应器或热力学过程。深入讨论功能安全（Functional Safety）标准（如IEC 61508/61511）在控制系统设计中的强制性要求，包括安全完整性等级（SIL）的评估流程和冗余架构的选择（如1oo2D、2oo3D）。本书将分析如何将模糊逻辑和神经网络应用于传统PID控制器的增益调度和自适应优化。 第五章：人机界面（HMI）与操作员信息系统 现代操作界面不再仅仅是数据显示屏。本章探讨沉浸式技术（AR/VR）在远程设备维护、复杂设备状态可视化和操作培训中的集成方案。重点分析信息可视化原则在报警管理系统中的应用，如何利用认知负荷理论设计高效的报警层次结构，避免操作员的“报警疲劳”。讨论基于语义化标签的设备信息管理，确保操作员能够即时理解仪表数据背后的物理意义和潜在风险。 第六章：网络安全在测量与控制网络中的地位 随着工业物联网（IIoT）的普及，测量设备的网络安全成为核心议题。本章详述OT（操作技术）网络安全框架，区别于传统IT安全策略。分析针对控制协议（如Modbus/TCP, OPC UA）的常见攻击向量，并介绍微分隔离技术在关键控制回路与企业网络之间的部署。讨论零信任架构在分布式传感器网络中的可行性研究，以及如何利用硬件信任根（RoT）确保测量数据的源头真实性。 第三部分：智能诊断与系统可靠性工程 本部分着重于如何利用数据科学方法提升设备的预测性维护能力和整体生命周期管理。 第七章：基于信号处理的设备故障诊断 本章不涉及特定电气设备的绝缘测试，而是专注于通用机械状态监测（CMS）技术。深入分析时频分析技术（如小波变换、希尔伯特-黄变换）在识别旋转机械早期故障特征（如轴承剥落、齿轮啮合缺陷）中的优势。探讨经验模态分解（EMD）在处理非平稳、非线性的振动数据时的应用，以及如何通过频谱能量集中度指标来量化故障的严重程度。重点阐述残差信号分析在消除正常运行噪声干扰后的信号增强技术。 第八章：预测性维护（PdM）与机器学习模型 本章是本书的前沿核心之一。详细介绍剩余使用寿命（RUL）预测模型的构建流程。比较基于统计寿命模型（如Weibull分布）和基于深度学习模型（如LSTM、Transformer结构）的预测性能。讨论迁移学习在诊断数据稀疏场景下的应用，即如何利用在某一类设备上训练好的模型，快速适应另一类结构相似但数据量较少的新设备。重点分析可解释性人工智能（XAI）在PdM中的重要性，例如使用SHAP值来解释模型预测的依据，从而建立工程师对预测结果的信任。 第九章：测试与校准的自动化与溯源体系 本章探讨未来测试平台的构建方向。关注软测量（Soft Sensing）技术，即利用过程模型和已知变量来推算难以直接测量的关键质量指标（CQI），减少对昂贵或高风险在线传感器的依赖。讨论基于模型的校准（MBC）方法，如何利用高保真仿真模型进行虚拟校准，大幅缩短实际仪表的离线校准周期。最后，介绍量子基准在建立未来计量溯源链中的潜力，以及如何利用区块链技术来安全、不可篡改地记录仪表的校准历史和使用轨迹，确保整个测量链条的完整性和可信度。 --- 本书适合对象： 工业自动化工程师、仪器仪表研发人员、过程控制系统设计师、计量与校准领域的专业技术人员，以及对现代测量科学和工业数字化转型感兴趣的高级学生和研究人员。本书提供的是一个高屋建瓴的视角，聚焦于支撑所有精密测量的底层技术和未来发展方向。

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我最近在整理自己工作流程中的一些规范性文件，总觉得在某些关键环节的测试标准上，缺少一个权威且详尽的参考资料。我希望找到一本能够系统性地梳理行业标准和最佳实践的书籍。这本书的目录结构看上去非常完整，涵盖了从基础理论、设备选型、到实际操作规范等多个维度，这正是我所需要的“一站式”解决方案。我特别关注了其中关于“环境因素对测量准确性的影响”那一章节的标题，这往往是现场作业中最容易被忽略但又至关重要的细节。如果这本书能对这些影响因素进行深入的探讨，并给出实用的规避或校正方法，那它就不仅仅是一本学习资料，更是一本实用的操作手册。我非常期待它能提供一些经过实践检验的“黄金法则”，帮助我优化现有的工作流程，提升整体的质量管控水平，而不是停留在理论层面空谈。

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翻阅了这本书的某些章节后，我最大的感受是，作者似乎非常注重“历史脉络”的梳理。很多现代技术的发展，如果不了解其前身和演变过程，是很难真正理解其设计初衷和局限性的。这本书似乎没有急于展示最新的技术成果，而是花了不少篇幅去回顾和比较不同历史阶段的技术路线选择。这种叙事方式非常吸引人，它让读者能明白，今天的标准是如何在无数次的试错和改进中沉淀下来的。这种对“来龙去脉”的追溯，让原本冰冷的技术描述变得有了温度和故事性。我更喜欢这种能看到思想火花在历史长河中不断碰撞和融合的过程，它能培养出更深层次的批判性思维，而不是盲目地接受现有的设定。这种对学术背景的尊重和展现，使得这本书的厚重感油然而生。

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这本书的排版和插图质量，可以说是达到了一流学术期刊的水平。我发现，在描述那些抽象的物理或电气概念时，作者没有采用那些常见但往往晦涩难懂的示意图，而是设计了大量定制化的、信息密度极高的图表。特别是那些涉及到多变量关系的剖面图，它们清晰地揭示了不同参数之间的相互作用，使得原本需要反复阅读才能理解的概念，通过一张图表就能豁然开朗。这种对视觉化表达的重视，极大地提升了阅读效率。我个人认为，一本好的技术书籍，图文并茂是基础，但能将复杂的图形设计得既准确又美观，这才是真正考验作者功力和出版团队水平的地方。这本书在这方面做得非常出色，我甚至觉得有些图可以直接作为教学演示材料使用，可见其严谨度和清晰度。

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说实话，我本来对这种技术类的书籍是抱着将信将疑的态度去翻阅的，毕竟很多号称深入浅出的教材，最后读起来还是像在啃一本天书。但是这本书的行文风格，却出乎我的意料。它没有直接跳入那些令人望而生畏的专业术语的海洋，而是从一个更宏观的视角切入，仿佛是一位经验丰富的工程师在跟你娓娓道来，从基础概念的建立到复杂原理的阐述，每一步都走得非常稳健。我尤其欣赏作者在逻辑架构上的处理，章节之间的过渡自然流畅，不会让人感觉知识点是生硬地被拼接在一起的。比如，它对某个关键技术原理的解释，并不是简单地给出一个定义，而是通过类比生活中的常见现象来进行剖析，这种方式极大地降低了理解的门槛。对于我这种半路出家想了解这个领域的读者来说，简直是福音。我感觉作者是用心在教，而不是简单地在“展示”自己知道多少，这种教学态度在技术书籍中是相当难得的。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的配色，让人在众多书籍中一眼就能注意到它。拿在手里，厚实的手感和精良的纸张质量，都透露出一种专业和严谨的气息。我一直对那些深藏在工业制造背后的精密仪器很感兴趣，这本书的封面设计，虽然没有直接展示那些复杂的电路图或者仪器面板，但那种隐约透露出的技术深度，还是成功地勾起了我的好奇心。我猜想，这本书的作者一定对材料科学或者电子工程有着非常深入的理解，才能将这样一本看似“硬核”的书籍，包装得如此引人入胜。我期待它能在内容上，也能像它的外观一样，既有扎实的理论基础，又不失生动的案例解析，最好能带我领略一下那些高精尖设备是如何在实际操作中发挥作用的，而不是枯燥的公式堆砌。这本书的定价也算合理，考虑到它可能涵盖的专业知识广度和深度，这个价格还是物有所值的，希望能为我的知识库添砖加瓦。

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