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出版者:

作者:Spath, Andreas (EDT)

出品人:

页数:383

译者:

出版时间:

价格:157

装帧:

isbn号码:9783110195477

丛书系列:

图书标签:

• 界面
• 界面条件
• 流体力学
• 传热学
• 传质学
• 多相流
• 数值模拟
• 工程应用
• 物理化学
• 热力学

好的，这是一本关于《工业自动化系统中的传感器与执行器：原理、应用与集成》的图书简介。 --- 图书名称：《工业自动化系统中的传感器与执行器：原理、应用与集成》 图书简介 在当今高度依赖自动化和智能制造的工业环境中，传感器与执行器作为物理世界与数字控制系统之间的关键桥梁，其性能和可靠性直接决定了整个自动化系统的效率与精确度。本书《工业自动化系统中的传感器与执行器：原理、应用与集成》旨在为工程师、技术人员以及相关专业的学生提供一个全面、深入且实用的指南，系统地阐述现代工业自动化领域中各类传感元件和驱动装置的设计原理、工作机制、选型考量以及在复杂系统中的集成策略。 本书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿实践的广阔范围，不仅聚焦于传统的气动、液压和电气元件，更深入探讨了基于工业物联网（IIoT）和现场总线技术的智能传感与驱动解决方案。 第一部分：传感器基础与信号处理 本书首先从基础物理学原理出发，系统性地介绍了工业环境中对物理量（如温度、压力、流量、位置、速度、光电、化学成分等）进行测量所需的各类传感器。 1.1 传感原理与分类： 详细解析了电阻式、电容式、电感式、压电式、霍尔效应、光电效应以及热电偶、RTD等核心传感原理。重点阐述了各类传感器将非电量转换为标准电信号的内在机制，并讨论了如何根据应用环境（如高温、高压、腐蚀性介质）进行恰当的分类和选择。 1.2 传感器特性与性能指标： 深入探讨了传感器的关键性能参数，包括灵敏度、线性度、迟滞、分辨率、重复性、漂移、响应时间以及抗干扰能力。通过大量的实例分析，指导读者如何精确解读传感器数据手册，并评估其在实际工况下的适用性。 1.3 信号调理与数字化： 强调了从传感器到控制器之间信号处理的重要性。内容涵盖了信号放大、滤波（低通、高通、陷波）、线性化补偿、A/D转换器的原理与精度考量。特别关注了噪声抑制技术在精密测量中的应用，确保了数据传输的完整性。 第二部分：执行器技术与驱动控制 执行器是实现控制指令的最终物理手段。本书的第二部分将焦点转向了各类工业驱动装置。 2.1 电气驱动系统： 详尽介绍了永磁同步电机（PMSM）、交流异步电机（ACIM）以及步进电机和伺服电机的工作原理。重点剖析了变频驱动器（VFD）和伺服驱动器的拓扑结构、控制算法（如FOC矢量控制），以及如何实现高精度、高动态的运动控制。对于直线执行器和电动推杆的应用场景也进行了深入分析。 2.2 流体动力驱动系统： 覆盖了液压系统和气动系统。在液压部分，详细阐述了泵、阀（比例阀、伺服阀）的控制特性和系统集成；在气动部分，则侧重于气缸的选择、快速响应阀组的设计，以及气源处理单元（FRL）的维护与优化。本书特别对比了这两种动力源在响应速度、负载能力和能耗方面的差异。 2.3 过程控制执行器： 专门讨论了用于调节流体（液体、气体、浆料）的调节阀门。内容包括球阀、蝶阀、截止阀、调节阀的特性曲线、泄露等级以及执行机构（电动、气动）的选择。阀门定位器（智能型与传统型）在实现精确流量控制中的作用被重点解析。 第三部分：系统集成、网络化与智能诊断 现代自动化要求传感器和执行器不再是孤立的元件，而是高度互联的智能节点。本部分聚焦于集成化与智能化。 3.1 现场总线与工业网络集成： 详细介绍了主流的工业通信协议，如Profibus DP/PA, Foundation Fieldbus, HART, EtherCAT, 和 PROFINET IO。阐述了如何将传感器和执行器的数据无缝接入PLC、DCS或SCADA系统，并讨论了时间同步和数据安全在网络化系统中的挑战与对策。 3.2 智能传感器与执行器（IO-Link/IIoT）： 探讨了集成微处理器和通信接口的智能设备如何实现自诊断、远程配置和参数存储。重点解析了IO-Link技术在简化现场接线、实现过程数据和诊断数据分离传输方面的优势。 3.3 状态监测与预测性维护（PdM）： 结合前沿的工业物联网理念，阐述了如何利用高频振动、温度、电流特征数据进行设备健康监测。书中提供了基于信号处理（如FFT分析）和机器学习模型来预测传感器漂移、执行器卡滞或阀门负载异常的实用方法。 3.4 可靠性与环境适应性设计： 讨论了工业环境下电磁兼容性（EMC）、防护等级（IP/NEMA）对元器件选型和安装的影响。强调了冗余设计、故障安全（Fail-Safe）原则在关键控制回路中的应用。 本书特点： 本书将理论深度与工程实用性完美结合，书中包含大量来自实际工业案例的系统架构图、接线图、选型表格及参数计算公式。通过严谨的逻辑推导和贴近实际的工程实例，读者将能掌握从元件选型、系统搭建到故障诊断的全流程技能，是工业自动化领域专业人士案头不可或缺的参考工具书。 --- 预计读者群体： 自动化工程师、控制系统设计师 机械与电气维护技术人员 过程控制（化工、能源、制药）领域从业者 自动化相关专业的高校师生及科研人员

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