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第1章 绪论1

1.1 测控技术在自动化中的应用1

1.1.1 现代测控技术的发展1

1.1.2 现代测控技术的应用3

1.1.3 现代测控系统的特点5

1.2 现代测控系统的结构与设计6

1.2.1 现代测控系统的结构模型6

1.2.2 现代测控系统的设计方法9

1.3 现代测控技术的分类12

1.4 现代测控技术与系统发展方向15

参考文献16

第2章 测控系统的理论基础17

2.1 测控系统的误差处理17

2.1.1 误差的来源与分类17

2.1.2 随机误差处理方法19

2.1.3 疏忽误差处理方法25

2.2 非线性特性补偿方法28

2.2.1 模拟非线性补偿法28

2.2.2 数字非线性补偿法34

2.3 信号插值算法37

2.3.1 拉格朗日插值38

2.3.2 牛顿插值41

2.3.3 样条插值43

2.4 信号滤波47

2.4.1 匹配滤波器47

2.4.2 数字滤波器50

2.4.3 卡尔曼滤波器58

2.4.4 快速傅里叶变换62

2.5 智能测控算法65

2.5.1 数字PID算法65

2.5.2 神经网络算法66

2.5.3 遗传算法71

习题与思考题75

参考文献76

第3章 测控系统的感知技术77

3.1 传感器概述77

3.1.1 传感器的定义与分类77

3.1.2 传感器的基本特性78

3.2 热敏传感器85

3.2.1 热电阻86

3.2.2 热敏电阻87

3.2.3 热电偶88

3.3 光敏传感器91

3.3.1 光电效应传感器91

3.3.2 色敏传感器96

3.3.3 光纤传感器98

3.3.4 光栅传感器102

3.3.5 CCD图像传感器107

3.3.6 红外传感器116

3.4 声敏传感器121

3.4.1 超声波传感器122

3.4.2 SAW传感器126

3.5 气敏传感器129

3.5.1 气敏传感器的分类与特性129

3.5.2 可燃性气体传感器131

3.5.3 氧气传感器135

3.5.4 电子鼻136

3.6 生物敏传感器139

3.6.1 场效应晶体管（FET）生物敏传感器140

3.6.2 DNA生物敏传感器143

3.7 智能传感器145

3.7.1 智能传感器的结构和功能145

3.7.2 硬件结构146

3.7.3 软件设计147

3.7.4 智能传感器的应用150

习题与思考题153

参考文献153

第4章 基于网络的测控技术154

4.1 集散网络测控技术（DCS）154

4.1.1 开放系统互联（ISO/OSI）标准模型154

4.1.2 MAP/TOP通信协议157

4.1.3 通信接口159

4.1.4 测控组态软件162

4.2 现场总线网络测控技术（FCS）164

4.2.1 现场总线技术简介165

4.2.2 CAN总线167

4.2.3 FF总线170

4.2.4 测控系统组态176

4.3 以太网络测控技术179

4.3.1 TCP/IP协议180

4.3.2 Internet-Intranet-Infranet183

4.3.3 测控系统组态187

4.3.4 发展方向（IPv6）189

4.4 典型应用193

4.4.1 系统结构和原理193

4.4.2 基于Internet的远程测控195

4.4.3 系统测控实例199

习题与思考题201

参考文献201

第5章 基于机器视觉的测控技术203

5.1 机器视觉测控系统203

5.1.1 机器视觉测控概述203

5.1.2 机器视觉测控系统原理205

5.1.3 视觉检测系统应用214

5.2 数字图像处理217

5.2.1 平滑和滤波217

5.2.2 边缘检测219

5.2.3 图像分割224

5.2.4 特征提取229

5.3 图像融合技术237

5.3.1 图像融合概述237

5.3.2 Laplacian金字塔方法240

5.3.3 RoLP金字塔方法241

5.3.4 二维小波变换方法242

5.4 典型应用247

5.4.1 电子枪扭／弯曲特性智能检测系统247

5.4.2 背投电视会聚特性视觉测控系统252

5.4.3 ZM-VS1300视觉智能测控系统平台256

5.5 HALCON简介258

5.5.1 视觉开发环境258

5.5.2 HALCON的架构与数据结构259

5.5.3 HDevelop261

5.5.4 利用HALCON进行应用开发262

5.5.5 在程序语言中使用HALCON263

习题与思考题265

参考文献266

第6章 基于无线通信的测控技术267

6.1 无线通信技术基本原理267

6.2 模拟信号的调制269

6.2.1 幅度调制269

6.2.2 频率调制275

6.3 数字信号的调制276

6.3.1 二进制数字调制277

6.3.2 多进制数字调制279

6.4 信号的解调284

6.4.1 振幅解调285

6.4.2 频率解调286

6.5 无线电波的发射与接收288

6.5.1 无线发射技术288

6.5.2 无线接收技术290

6.5.3 多路复用与多址292

6.6 无线通信系统295

6.6.1 GSM无线通信系统297

6.6.2 CDMA无线通信系统300

6.6.3 GPRS无线通信系统303

6.6.4 其他无线通信系统305

6.6.5 无线传感器网络308

6.7 典型应用310

6.7.1 建筑塔吊防碰撞系统310

6.7.2 抽油机节能测控系统315

习题与思考题321

参考文献321

第7章 基于雷达的测控技术322

7.1 雷达基本概念322

7.1.1 基本雷达方程323

7.1.2 雷达工作波段325

7.1.3 雷达应用类型326

7.2 雷达基本组成328

7.2.1 雷达发射机330

7.2.2 雷达接收机334

7.2.3 目标显示与数据记录337

7.3 雷达测量原理342

7.3.1 目标距离测量342

7.3.2 目标角度测量349

7.3.3 运动目标检测与测速354

7.4 典型雷达系统362

7.4.1 脉冲多普勒雷达362

7.4.2 合成孔径雷达365

习题与思考题371

参考文献371

第8章 基于GPS的测控技术372

8.1 GPS基本概念372

8.1.1 GPS的组成372

8.1.2 GPS的特点和用途375

8.1.3 限制性政策与反限制措施377

8.1.4 其他卫星导航定位系统378

8.2 GPS时空参考系381

8.2.1 坐标系统381

8.2.2 时间系统383

8.3 GPS定位原理385

8.3.1 GPS卫星的广播信号385

8.3.2 伪距测量原理386

8.3.3 载波相位测量原理388

8.3.4 绝对定位和相对定位392

8.3.5 差分GPS定位原理399

8.4 GPS测量的误差分析404

8.4.1 GPS卫星误差404

8.4.2 信号传播误差406

8.4.3 接收机误差408

8.5 典型应用409

8.5.1 靶场导弹自动摄像测量系统409

8.5.2 烟草监控调度系统418

习题与思考题425

参考文献426

第9章 基于虚拟仪器的测控技术427

9.1 虚拟仪器概述427

9.1.1 虚拟仪器基本概念427

9.1.2 虚拟仪器的构成428

9.2 典型虚拟仪器系统431

9.2.1 DAQ体系虚拟仪器系统431

9.2.2 VXI总线仪器系统437

9.2.3 USB总线仪器系统440

9.3 基于LabVIEW的虚拟仪器设计445

9.3.1 LabVIEW简介446

9.3.2 基于LabVIEW的虚拟仪器开发步骤452

9.3.3 正弦波发生器和FFT变换454

9.4 典型应用457

9.4.1 轴角类虚拟仪器测试系统457

9.4.2 虚拟仪器网络测控系统平台462

习题与思考题467

参考文献467