《程序控制仪器学 第2版》

第一章程序控制介绍1

讲授目标1

1.1概说1

1.2程序控制的定义2

1.3程序控制的构成要素4

1.3.1元件的认定4

1.3.2方块图5

1.4程序控制的评估7

1.4.1系统评估的标准8

1.4.2动态反应的评估准则10

1.5类比对数位程序11

1.5.1类比处理12

1.5.2数位处理13

1.6单位，标准与定义18

1.6.1单位18

1.6.2标准信号21

1.6.3定义22

1.6.4程序控制制图28

1.7时间反应29

1.7.1非振荡型反应30

1.7.2振荡型反应32

1.8有效数与统计学33

1.8.1有效数字33

1.8.2统计学35

1.9结论38

1.10习题39

第二章类比信号调节42

讲授目标42

2.1概说42

2.2类比信号原理43

2.2.1信号准位变更43

2.2.2线性化43

2.2.3转换45

2.2.4滤波与阻抗匹配46

2.3电桥与电位计线路46

2.3.1电桥线路47

2.3.2电位计电路58

2.4运算放太器61

2.4.1运算放大器特性62

2.4.2运算放大器规格65

2.5仪器中的运算放大器线路66

2.5.1电压随耦器67

2.5.2反相放大器67

2.5.3非反相放大器68

2.5.4差动放大器69

2.5.5电压、电流转换器70

2.5.6电流-电压转换器71

2.5.7抽样与保持72

2.5.8积分器72

2.5.9线性化74

2.5.10特殊积体线路75

2.6工业电子学76

2.6.1矽控整流器77

2.6.2双向控制器80

2.7结论80

2.8习题81

第三章数位信号调节85

讲授目标85

3.1概说85

3.2数位的基本87

3.2.1数位资讯87

3.2.2小数的二进数89

3.2.3Boolean代数90

3.2.4数位电子学92

3.3转换器94

3.3.1比较器94

3.3.2数位到类比转换器95

3.3.3类比到数位转换器（ADC?）100

3.4资料收集与输出系统108

3.4.1资料收集系统109

3.4.2资料输出模型111

3.4.3应用时注意事项112

3.5结论113

3.6习题114

第四章热换能器117

讲授目标117

4.1概说117

4.2温度的定义118

4.2.1热能118

4.2.2温度119

4.3金属电阻对温度装置122

4.3.1金属电阻对温度123

4.3.2电阻对温度近似法125

4.3.3电阻、温度检测器128

4.4热电阻器132

4.4.1半导体电阻对温度132

4.4.2热电阻器134

4.5热电偶135

4.5.1热电效应135

4.5.2热电偶137

4.5.3热电偶换能器142

4.6其他热换能器144

4.6.1双金属片144

4.6.2气体温度计146

4.6.3蒸气压温度计147

4.6.4液体膨胀温度计149

4.7设计上的考虑149

4.8结论153

4.9习题155

第五章机械换能器157

讲授目标157

5.1概说157

5.2位移、位址或位置158

5.2.1电位计158

5.2.2电容与电感158

5.2.3可变磁阻159

5.3应变换能器161

5.3.1应变与应力162

5.3.2应变计原理166

5.3.3金属应变计168

5.3.4半导体应变计（S G?）171

5.3.5负荷173

5.4运动换能器173

5.4.1运动种类173

5.4.2加速计原理177

5.4.3加速计的种类181

5.4.4应用183

5.5压力换能器184

5.5.1压力原理185

5.5.2压力转换器（P＞1个大气体）188

5.5.3压力换能器（P＜1 atm）189

5.6流转换器191

5.6.1固体流的测量191

5.6.2液体流量193

5.7结论198

5.8习题199

第六章光换能器202

讲授目标202

6.1概说202

6.2E M辐射的基础203

6.2.1 E M辐射的本质204

6.2.2光的特性207

6.2.3发光能量原理212

6.3光检测器217

6.3.1光检测器的特性217

6.3.2光导体检测器218

6.3.3光伏打检测器222

6.3.4光二极体检测器225

6.3.5光放射检测器225

6.3.6其他检测器228

6.4光高温计229

6.4.1热辐射229

6.4.2宽波带高温计231

6.4.3窄波带高温计233

6.5光源234

6.5.1传能光源235

6.5.2雷射原理237

6.6用途241

6.6.1标签检查241

6.6.2混浊度242

6.6.3测距245

6.7结论246

6.8习题247

第七章最终控制元件250

讲授目标250

7.1概说250

7.2最终控制操作251

7.2.1信号变换251

7.2.2致动器252

7.2.3控制元件252

7.3信号转换253

7.3.1类比电信号254

7.3.2数位电信号256

7.3.3气压信号257

7.4致动器260

7.4.1电力驱动器261

7.4.2气力致动器269

7.4.3液压致动器271

7.5控制元件272

7.5.1机械式的272

7.5.2电力式273

7.5.3液阀277

7.6结论283

7.7习题284

第八章控制器原理287

讲授目标287

8.1概说287

8.2程序特性288

8.2.1程序方程式288

8.2.2程序负荷289

8.2.3程序延迟290

8.2.4自身调节290

8.3控制系统参数291

8.3.1误差291

8.3.2可变范围293

8.3.3控制参数范围293

8.3.4控制延迟294

8.3.5呆时间294

8.3.6循环295

8.3.7控制器模式295

8.4不连续控制模式296

8.4.1两位置模式297

8.4.2多位置模式300

8.4.3浮动控制模式301

8.5连续控制模式306

8.5.1比例控制模式306

8.5.2积分控制模式309

8.5.3微分控制模式312

8.6组合控制模式314

8.6.1比例积分控制（ PI）314

8.6.2比例、微分控制模式（PD）317

8.6.3三模式控制器（PID）319

8.6.4专门名词322

8.7结论323

8.8习题324

第九章类比控制器327

讲授目标327

9.1概说327

9.2一般性质328

9.3电子类比控制器329

9.3.1误差检视330

9.3.2单一模式330

9.3.3复合控制模式340

9.4气力控制器345

9.4.1一般特征345

9.4.2模式的形成345

9.5设计上诸考虑350

9.6结论355

9.7习题356

第十章数位控制原理358

讲授目标358

10.1概说358

10.2基本数位方法359

10.2.1简单警报器359

10.2.2多变数警报器360

10.2.3互作多变数控制361

10.3计算机资料储存364

10.3.1资料撷集系统364

10.3.2警告铃365

10.3.3电算器365

10.3.4周边单元366

10.4计算机监督控制366

10.5直接数位控制（DDC）370

10.5.1一般描述370

10.5.2DDC构图374

10.6DDC的实际考虑377

10.6.1一般描述378

10.6.2输入/输出378

10.6.3 取样资料程序380

10.6.4控制器模式386

10.6.5程式设计考虑391

10.6.6程式语言397

10.7 DDC举例398

10.8结论406

10.9习题406

第十一章控制环路特性410

讲授目标410

11.1概说410

11.2控制系统结构411

11.2.1单一变数411

11.2.2分段控制414

11.3多变数控制系统415

11.3.1类比控制416

11.3.2监督与直接数位控制417

11.4控制系统品质418

11.4.1品质的定义418

11.4.2品质量测422

11.5稳定性426

11.5.1为何不稳定426

11.5.2稳定性准则429

11.6程序环路调谐431

11.6.1开路暂态反应法432

11.6.2 Z iegler-Nichols氏法436

11.6.3频率反应法437

11.7结论443

11.8习题444

附录449

A-1单位449

A.1.1国际制（SI）单位449

A.1.2其他单位449

A.1.3标准字首451

A-2数位复习452

A.2.1数系452

A.2.2Boolean代数457

A.2.3数位电子建立方块459

A-3热电偶温度电压表461

A-4机械复习467

A.4.1运动467

A.4.2力468

A-5P与ID符号472

A.5.1绪言472

A.5.2相互接线472

A.5.3气球符号473

A.5.4仪器符号474

A-6名词解释476

单数习题答案483