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一 测量的基本概念1

二 控制的基本概念1

目录1

第一章 测量与控制技术基础1

第一节 测量与控制基本概念、测量基础、术语和定义1

（二）测量单位5

（一）变量5

三 测量基础5

（三）标准12

（一）信号16

四测量术语和定义16

（三）测量结果17

（二）量程17

（四）静态精度18

（五）动态测量21

（六）工作环境22

一 定义23

第二节 测量与控制核心系统的定义和组成23

（一）组成框图24

二 组成24

（二）各组成部分的基本工作原理25

（一）环境条件26

一 测试条件26

第三节 测控核心系统的性能指标含义及标定方法26

（四）信号的输入输出条件27

（三）对测试用仪器仪表的要求27

（二）电源27

（二）模入总通道数28

（一）主要性能指标项目及其举例值28

（五）测试前的预热和调整28

（六）标定或测试的通道数28

二 模拟量测量子系统的性能指标含义及标定方法28

（四）系统精度30

（三）模入信号量程及输入保护值30

（五）采集速度33

（六）通道间串扰抑制比36

（七）系统共模抑制比和最高共模电压37

（八）滤波器截止频率和衰减斜率39

（十一）转换速率40

（十）系统零点时漂40

（九）系统串模抑制比40

（十一）系统零点温漂41

（十四）系统增益线性度42

（十二）系统增益时漂42

（十三）系统增益温漂42

（十五）系统过载恢复能力43

（十六）系统输入电阻44

（一）主要性能指标项目及其举例值45

三 模拟量输出子系统性能指标含义及标定方法45

（四）线性误差46

（二）模出总通道数46

（三）输出电压或电流范围46

（五）微分线性误差47

（九）增益温漂48

（六）零点时漂48

（七）零点温漂48

（八）增益时漂48

（十二）输出电压、电流稳定度49

（十）建起时间49

（十四）输出电阻50

（十三）共模抑制比50

（一）数字量输入51

四 数字、脉冲量输入输出子系统性能指标含义及标定方法51

五 系统的可靠性指标53

（三）脉冲量输入53

（二）数字量输出53

（二）长时间运行稳定性54

（一）平均故障间隔时间54

附参考文献55

（一）功能、指标的验证性试验55

六 现场考核55

（二）现场实用性试验56

一 开创期57

第一节 计算机测控系统发展概况57

第二章 计算机在测控系统中的应用57

四 微型计算机时期58

三 小型计算机时期58

二 直接数字控制时期58

二 实时响应能力强59

一 对可靠性要求较高59

五 未来的展望59

第二节 测控用计算机的特点和要求59

六 有丰富的软件系统60

五 对环境的适应性60

三 要求有比较完善的中断系统60

四 要求有较完善的外围设备60

二 运算器61

一 控制器61

第三节 工业测控计算机的基本组成61

一 可编程序控制器62

第四节 工业测控计算机的分类62

三 存储器62

四 输入输出控制器62

二 直接数字控制63

四 分布式计算机测控系统64

三 集中型计算机测控系统64

一 基本结构与操作流程65

第五节 计算机硬件65

五 单片微控制器65

二 中央处理器（CPU）66

三 应用软件67

四 中断67

三 总线67

五 举例68

（一）实时操作系统69

第六节 计算机软件69

一 软件系统组成69

二 系统软件69

（二）实时与分时70

（三）实时操作系统结构71

（四）实时操作系统的基本功能72

（五）实时操作系统的存储器管理和中断管理73

一 容错概念77

第七节 测控系统中的容错技术77

二 双机容错系统78

（一）可靠性79

一 从测控系统特点考虑79

第八节 测控系统计算机的选择79

（二）精度80

（一）速度80

（二）实时性80

（三）满足测控过程的其它要求80

（四）软件配置80

二 从测控系统指标考虑80

附参考文献81

（三）操作系统及软件功能81

（三）抗干扰能力81

三 从计算机综合性能考虑81

（一）CPU功能81

（二）总线性能81

第三章 测量与控制系统基本技术82

第一节 模拟量输入子系统89

（一）传感器件91

一 模拟量测量传感器91

（三）测量与控制系统中常用的传感器92

（二）敏域元件92

（一）采样过程与采样定理97

二 采样97

（三）合理安排采样顺序98

（二）子系统总采样率的确定98

（四）采样器件——多路模拟开关101

（五）采样误差117

（一）信号调节123

三 信号调节与放大滤波123

（二）滤波（信号滤波）126

（三）放大（信号放大）129

（二）采样／保持器的特性及其误差157

（一）采样／保持电路的作用与工作原理157

四 采样／保持电路157

（四）采样／保持器应用160

（三）采样／保持器的传递函数160

五 模／数转换技术168

（五）采样／保持器的型号及主要技术指标168

（一）模数转换器工作原理169

（二）模／数转换器的特性及技术指标定义与说明180

（三）模／数转换器的应用举例188

（四）模数转换器的型号及主要技术指标一览表211

（一）设计举例241

六 模拟量输入子系统设计举例241

（二）设计模拟量输入子系统需要考虑的几个问题247

一 模拟量输出子系统和数／模转换器248

第二节 模拟量输出子系统248

二 数／模转换器功能与技术指标256

三 应用举例262

四 各种型号数／模转换器主要技术指标一览表273

一 开关量输入子系统276

第三节 数字量输入／输出子统统276

（一）开关量输入子系统的基本配置277

（二）开关量／数字量输入技术278

二 中断开关量输入283

（二）开关动作分辨率284

（一）消颤电路的特殊要求284

（三）中断源寄存器285

（一）频率的测量286

三 频率和脉冲计数量输入286

（四）中断开关量输入过程286

（二）脉冲宽度和周期测量290

（三）脉冲计数输入292

四开关量输出子系统293

（一）开关量输出技术294

（二）电路保护方法298

（三）控制安全技术300

（四）开关量控制设计举例302

附参考文献303

（一）串行接口305

一 基本输入／输出接口方式305

第四章 接口、总线与总线转换器305

第一节 接口305

（二）并行接口309

（一）查询311

三 输入／输出控制方法311

二 外设接口的寻址方式311

（一）内存映象I/O311

（二）独立I/O311

（二）中断312

第二节 计算机系统总线313

（三）直接存储器存取313

（一）基本组成与操作原理314

一 MULTIBUSI总线314

（二）MULTIBUS电气特性321

（三）机械特性323

二 STD总线330

（一）逻辑特性331

（二）时序特性335

（三）电气特性337

（四）机械特性340

（一）系统总线操作342

三 IBM-PC总线342

（二）系统总线信号描述348

（三）系统总线时序353

（四）系统总线的电气特性及机械特性357

四 Q总线360

（一）数据传输总线周期362

（二）直接存储器存取368

（三）中断370

（四）控制功能373

（五）Q总线电气特性374

（六）模板插头引脚标号及信号说明375

（二）功能模板380

（一）系统概述380

五 VME总线380

（三）子总线382

（五）电气特性386

（四）总线选择386

（六）电路板尺寸388

（八）P1和P2底板389

（七）前面板389

（一）MBⅡ总线结构的特点391

六 MULTIBUS-Ⅱ总线391

（二）PSB并行系统总线396

七 小结400

一 RTP产品概述401

第三节 测控系统总线和总线转换器401

（一）逻辑特性402

二 RTPI/O总线介绍402

（二）定时规格405

（二）兼容开放式结构获得了系列化设备强有力的支持407

（一）灵活而独具特色的IOBC使总线系统可与多种计算机相连接407

（三）电气规范407

（四）机械规范407

三 RTPI/O总线的基本特点407

（四）结构简洁，配置灵活，连接方便易行408

（三）RTPI/O总线系统具有高可靠性408

（二）非智能的IOBC409

（一）利用某种计算机接口板组成简单的IOBC409

四 测控系统中的总线转换器409

（四）多重IOBC410

（三）智能的IOBC410

附参考文献411

（一）程序设计语言的组成412

一 程序设计语言及其分类412

第五章 测控软件412

第一节 程序设计语言及编程技术412

（二）程序设计语言的分类413

（一）语言的选择414

二 测控语言414

（三）带有实时扩展的通用高级语言415

（二）面向机器的语言415

（四）过程控制语言422

（一）程序的三要素424

三 编程技术424

（五）面向问题的语言424

（二）常用编程方法426

（三）提高实时性的软件方法429

（一）操作系统的定义及分类430

一 操作系统概述430

第二节 实时操作系统430

（二）研究操作系统的观点431

（一）实时操作系统的特征432

二 实时操作系统原理432

（二）实时操作系统的基本功能433

（三）监控程序的结构及组成437

（二）监控程序的功能437

三 微计算机监控程序437

（一）监控程序的特点437

四 实时操作系统举例438

（二）iRMX86操作系统的结构和功能439

（一）iRMX86的特点439

（一）UNIX的特点440

五 分时操作系统举例440

一 测控软件的基本功能与组成442

第三节 测控软件及其系统组态442

（二）UNIX的系统结构及其功能442

（一）数据采集444

二 数据采集与处理软件444

（二）数据处理446

（一）参数监视软件452

三 监视及操作指导软件452

（二）报警分析及操作指导453

（三）CRT显示软件455

（四）打印输出软件456

（一）顺序逻辑控制和数值控制软件458

四 控制软件458

（二）数字PID控制——单参数控制460

（三）复杂多参数数字控制463

（五）自适应控制467

（四）最优控制467

（二）软件质量评价469

（一）测控软件的可靠性设计469

五 测控软件的可靠性及质量评价469

六 软件组态470

（一）组态的内容471

（二）组态方法与工具472

（二）软件工程的基本概念477

（一）软件工程的形成及其发展过程477

第四节 实时软件的工程化技术477

一 软件工程化的基本思想477

（三）实时软件工程化的内容480

（一）可行性研究与计划481

二 软件开发技术481

（二）软件需求分析483

（四）程序的测试与维护484

（三）软件设计与编码实现484

（二）标准化中的注意事项487

（一）标准化的对象487

三标准化和文档化487

（一）软件开发人员的能力的分析和各阶段人员分布488

四 软件开发的组织机构488

（二）软件开发的组织方法489

五 软件工程化的新方向490

附参考文献491

（二）可重用软件方法491

（一）速成原型方法491

（一）键盘开关494

一 键盘输入494

第六章 信息与人机对话494

第一节 信息输入494

（二）键盘开关译码495

二 图象输入496

（一）光电转换元件498

（三）摄象装置500

（二）摄象装置原理500

（一）语音识别501

三 语言识别与语音合成501

（三）语音合成504

（二）说话者判别504

二 信息显示元件508

（二）数字显示508

第二节 信息显示508

一 信息显示概念508

（一）模拟显示508

（二）液晶显示器（LCD）509

（一）发光二极管（LED）509

（三）CRT显示（阴极射线管）510

三 字符显示与图象显示511

四 显示系统的组织512

（二）多重显示514

（一）简单显示系统514

五 彩色图象显示515

第三节 信息存储517

二 圆形图记录仪518

一 带状图记录仪518

三 X-Y记录仪519

四 示波器记录仪520

（二）感热式打印机（ThermalPringting）521

（一）击打式打印机（ImpactPrinting）521

五 打印机521

（三）电灼式打印（ElectricWriting）522

（一）键盘输入方法523

一 汉字输入523

（四）静电打印（ElectrostaticWriting）523

第四节 汉字人机接口523

二 汉字的存储与输出524

（二）汉字的字形识别方法524

（一）汉字字形存储器（汉字库）525

附参考文献526

（二）汉字输出设备526

（一）网络拓朴527

一 局部网络的基本概念527

第七章 分布式测控系统与网络527

第一节 工业控制网络527

（二）介质访问控制528

（四）传输介质529

（三）通信方式529

（一）开放系统互连模型530

二 局部网络标准530

（二）IEEE802标准531

（一）以太网（Ethernet）532

三 工业控制局部网络532

（二）MAP网545

（三）命牌环网550

（四）开放网络（OpenNet）554

一 概述558

第二节 分布式测控系统558

（一）TDC3000分布式控制系统559

二 分布式测控系统实例559

（二）西屋WDPF分布式控制系统565

（三）位总线（Bitbus）分布式测控统系568

（四）设计实例570

第三节 远距离数据通信技术572

（一）频分制遙测信号格式573

一 多路数据传输的信号格式573

（二）时分制遙测信号格式581

（二）电报、电传机和电话信道588

（一）有线专用信道588

二 传输信道588

（五）无线电传输信道589

（四）电力线载波信道589

（三）宽频带信道589

第四节 光缆及其在信息传输中的应用592

三 调制与多次调制592

（二）射线传播594

（一）光纤594

一 光纤、光在光纤中传播594

（三）传播模式595

（一）光损耗597

二 光纤的传输特性597

（二）光纤的色散598

三 光发射机600

（一）光源601

（二）调制603

四 光接收机604

五 中继系统606

（一）光纤与光源的耦合607

六 光纤的连接、耦合和成缆607

（二）光纤的连接608

（三）光缆610

七 光纤在信息传输中的应用611

附参考文献613

一 信号线的屏蔽和选择614

第一节 系统的屏蔽614

第八章 屏蔽、接地与安全技术614

（一）电耦合615

（二）电耦合的屏蔽617

（三）磁耦合619

（四）磁耦合的屏蔽620

（五）信号线的选择624

（一）电屏蔽规则629

二 仪器设备的屏蔽与接地629

（二）系统输入电路结构与信号源的接入方式631

（三）设备电源的屏蔽接地647

（四）系统分段屏蔽与屏蔽间联结651

三 屏蔽体屏蔽效果656

（二）高频时电缆的屏蔽接地657

（一）编织网屏蔽体的屏蔽效果657

（三）沟槽、导管布线问题658

（四）金属板的屏蔽效果660

（五）磁性材料屏蔽体670

（六）屏蔽壳上的缝隙和洞孔对屏蔽效果的影响671

一 接地的概念673

第二节 接地技术673

二 安全接地674

（一）对地线中干扰的分析677

三 抗干扰接地677

（二）信号地线的接地方式680

（三）电缆和放大器屏蔽层的接地方式682

（四）用阻隔法减小地环路干扰685

（五）抗干扰接地的若干基本规则689

四 接地装置设计690

五 静电防护技术691

（一）静电场的产生及其性质692

（二）静电干扰的主要来源694

（三）静电防护要领696

第三节 恶劣环境下工作的测控系统697

二 供电系统的抗干扰措施698

一 电磁兼容性一般设计问题698

三 共模干扰的抑制702

（一）超共模抑制系统方案与共模抑制分析703

（二）模入过程通道全机浮离方案及共模抑制分析713

（三）不同共模点的共模抑制方案715

（二）用积分型模数转换器抑制串模干扰法718

（一）电流传送信号法718

四 串模干扰的抑制718

（三）工频过零测量编码法719

（二）电缆选择720

（一）传输过程衰减和失真的调整720

五 测控系统网络的传输系统的抗干扰问题720

（二）特殊软件处理，清除假信号722

（一）软件滤波，减小测量误差722

六 软件抗干扰措施722

（三）抗破坏程序干扰的软件措施723

附参考文献724

（一）为什么要推行开放式设计思想726

一 计算机测控系统的开放式设计思想726

第九章 设计原则与应用实例726

第一节 计算机测控系统的设计原则726

（二）实现开放式设计思想的主要措施729

（三）推行开放式设计思想带来的技术经济效益730

二 计算机测控系统的基本结构模式731

三 计算机测控系统的设计原则和流程732

（二）设计阶段733

（一）设计的准备阶段733

（一）设计要求745

一 20万千瓦水力发电机组微计算机监测系统745

（三）联调阶段745

第二节 计算机测控系统设计实例745

（二）总体设计方案746

（三）过程IO子系统747

（四）人机对话子系统750

（五）应用软件751

（一）设计要求758

二 内燃机试验用数据采集处理和控制系统758

（二）系统硬件设计759

（三）系统软件设计761

（一）设计实例763

三 单片微控制器数据采集系统设计方法763

（三）系统的调试方法766

（二）几点注意事项766

一 航空航天领域应用767

第三节 测控系统应用767

（一）气动力试验768

（二）结构强度试验768

（三）发动机试验769

（四）飞行试验771

二 能源领域应用773

（一）核能反应堆检测监控系统773

（二）计算机电网监测系统773

（三）煤碳领域应用773

（四）石化领域应用774

三 工业、交通、轻纺、农业等领域应用775

（一）冶金自动测控系统775

（二）交通运输领域应用的测控系统776

（三）轻纺工业应用的测控系统776

（四）食品工业应用的测控系统776

（五）农业方面应用777

附参考文献777

附录一 常用单位换算表779

附录二 常见计量单位符号索引791

附录三 电学与磁学量和单位796

附录四 常见光学量和单位797

附录五 中英文词汇对照表798