檢測技術與系統是一門集電子技術、通信技術、儀表技術、計算機技術、網絡技術，以及誤差理論、信號處理、信號與系統等學科于一體的綜合學科的專業技術課程。在當今信息化時代，人們所從事的生產和科研活動可歸結為對信息資源的開發、傳輸、處理和獲取。作為信息技術三大支柱之一的檢測技術，其重要性已越來越被人們所重視，并深深地滲透到人類的科學研究、工程實踐和日常生活的各個方面。“科學是從測量開始的”、“沒有檢測技術就沒有現代科學技術”已被人們所共識，檢測技術與系統的研究已日益成為工程界和科學界所普遍關注的重要問題。因此，了解和熟悉檢測技術與系統的工作原理、設計方法、發展方向等都是十分重要和必要的。

目前，系統、深入地介紹現代檢測技術與系統的書籍并不多，為此，作者對多年來從事檢測技術與系統的教學與科研成果進行整理，并充實了一些新成果與新技術，撰寫了本書，以滿足廣大讀者學習現代檢測技術與系統的愿望。

本書內容共分10章。第1章為緒論，主要介紹檢測技術與系統的基本概念與發展趨勢；第2章介紹檢測技術與系統的靜態和動態特性；第3章介紹測量誤差理論；第4章介紹工程中常見參數的檢測方法；第5章介紹經傳感檢測后電信號的各種調理電路；第6章介紹檢測系統中的各種不同信號的輸入輸出電路；第7章介紹檢測系統中數字信號分析與處理的常用方法；第8章介紹檢測系統中的抗干擾技術；第9章介紹各種不同檢測系統的組成原理；第10章結合具體實例詳細討論基于現場總線技術和工業以態網技術的網絡化檢測系統的組成、工作原理和設計方法。本書適用于高校信息類及相關專業本科生和研究生，也適用于工礦企事業單位從事檢測技術與系統研究、開發、設計、服務、維護等方面的工程技術人員。

參加本書編寫的還有劉經宇、習博、張大海、周子瑾、侯慧慧、朱小平、徐文聞、程文俊等，在此衷心地向他們表示感謝。同時也衷心感謝所列參考書目中的作者，沒有他們的研究成果，作者實難系統地對日益發展的檢測技術與系統作全面論述。

由于作者水平有限，且本書涉及內容面寬廣，很多理論和實踐的問題還在不斷的發展中，并且有待進一步探討，因此書中錯誤和不足之處在所難免，希望讀者批評指正。

作 者

2007年4月

前言
第1章 緒論 1
1.l 檢測技術的作用 1
1.2 檢測系統的組成 2
1.3 檢測系統的分類 4
1.4 檢測系統的發展過程 7
1.5 檢測技術與系統的發展趨勢 8
第2章 檢測系統基本特性 11
2.1 概述 11
2.2 檢測系統的靜態特性 12
2.2.1 靜態數學模型 12
2.2.2 線性度 13
2.2.3 靈敏度 14
2.2.4 重復性 14
2.2.5 遲滯性 15
2.2.6 準確度 16
2.2.7 分辨率 16
2.2.8 漂移 17
2.2.9 量程及測量范圍 17
2.3 檢測系統的靜態標定 17
2.4 檢測系統的動態特性 18
2.4.1 動態數學模型 19
2.4.2 典型檢測系統的動態特性 20
2.4.3 動態特性參數的測定 26
2.5 檢測系統無失真測試條件 28
2.6 動態誤差修正 29
2.6.1 頻域修正方法 29
2.6.2 時域修正方法 30
第3章 測量與誤差 31
3.1 測量誤差的綜述 31
3.1.1 測量的幾個名詞術語 31
3.1.2 測量誤差的定義 32
3.1.3 測量誤差的來源 33
3.1.4 測量誤差的分類 33
3.1.5 測量的方法 34
3.2 隨機誤差分析 36
3.2.1 隨機誤差的統計特性和概率分布 36
3.2.2 等精度測量隨機誤差的數據處理 37
3.2.3 不等精度測量隨機誤差的數據處理 41
3.3 系統誤差分析 43
3.3.1 系統誤差的產生原因 43
3.3.2 系統誤差的消除方法 44
3.4 粗大誤差分析 45
3.5 測量誤差的合成 47
3.5.1 系統誤差的合成 47
3.5.2 隨機誤差的合成 49
3.5.3 綜合誤差的合成 50
3.5.4 測量結果的表示 51
第4章 參數檢測技術 52
4.1 溫度檢測 52
4.1.1 測溫方法及溫標 52
4.1.2 熱電偶測溫 54
4.1.3 熱電阻測溫 61
4.1.4 其他測溫方法 66
4.2 壓力檢測 71
4.2.1 概述 72
4.2.2 彈性式壓力檢測 73
4.2.3 電測式壓力檢測 76
4.2.4 測壓儀表的使用 82
4.3 物位檢測 83
4.3.1 物位檢測方法和分類 84
4.3.2 靜壓式物位檢測 84
4.3.3 浮力式物位檢測 88
4.3.4 其他物位檢測 89
4.4 流量檢測 95
4.4.1 流量檢測方法和分類 95
4.4.2 體積流量檢測方法 97
4.4.3 質量流量檢測方法 114
4.5 成分檢測 119
4.5.1 熱導式氣體分析儀 120
4.5.2 氧分析儀 123
4.5.3 紅外線氣體分析器 129
4.5.4 色譜分析儀 131
4.6 機械量檢測 134
4.6.1 位移檢測 135
4.6.2 轉速檢測 140
4.6.3 加速度與振動檢測 142
第5章 信號調理電路 146
5.1 測量電橋 146
5.1.1 電橋的分類 147
5.1.2 直流電橋 148
5.1.3 交流電橋 155
5.1.4 雙電橋 161
5.2 信號轉換電路 162
5.2.1 電容與電壓的轉換 162
5.2.2 電流與電壓的相互轉換 166
5.2.3 電壓與頻率的相互轉換 170
5.3 放大電路 175
5.3.1 電荷放大電路 175
5.3.2 儀器放大電路 178
5.3.3 程控放大器 180
5.3.4 隔離放大電路 184
5.4 濾波電路 187
5.4.1 濾波器的分類 188
5.4.2 模擬有源濾波器 192
5.4.3 開關電容濾波器 197
5.5 非線性校正電路 202
5.5.1 模擬量的非線性校正法 202
5.5.2 模擬非線性校正環節的實現 206
5.6 調制與解調 213
5.6.1 幅度調制和解調 213
5.6.2 頻率調制與解調 219
第6章 檢測系統過程通道 222
6.1 模擬量輸入通道 222
6.1.1 采樣/保持 222
6.1.2 多路模擬開關 226
6.1.3 程控增益放大器 230
6.1.4 模數轉換電路及參數設計和選擇 235
6.1.5 模數轉換電路應用舉例 239
6.2 模擬量輸出通道 239
6.2.1 輸出保持器 239
6.2.2 濾波電路 241
6.2.3 D/A轉換電路及參數設計和選擇 242
6.2.4 模擬量輸出通道應用舉例 250
6.3 開關量輸入輸出通道 251
6.3.1 開關量輸入輸出通道的結構 251
6.3.2 開關量輸入輸出單元電路 252
6.3.3 開關量輸入去抖動 254
6.4 頻率量檢測通道 257
6.4.1 頻率量檢測的基本方法 257
6.4.2 多路頻率量檢測 260
6.5 多路溫度檢測通道 262
6.5.1 熱電阻多路溫度檢測 263
6.5.2 熱電偶多路溫度檢測 266
第7章 檢測系統中數字信號分析與處理 270
7.1 量程轉換 270
7.2 標度變換 273
7.3 零位和增益誤差校正 273
7.4 非線性校正 275
7.4.1 查表法 276
7.4.2 插值法 276
7.4.3 擬合法 279
7.5 數字濾波 282
7.5.1 限幅濾波 282
7.5.2 中位值濾波 283
7.5.3 平均濾波 284
7.5.4 低通濾波 286
7.5.5 復合濾波 287
第8章 檢測系統中的抗干擾技術 289
8.1 干擾的形成 289
8.1.1 干擾的分類 289
8.1.2 干擾的耦合 290
8.2 硬件抗干擾措施 293
8.2.1 接地技術 294
8.2.2 屏蔽技術 298
8.2.3 共模干擾及其抑制 299
8.2.4 串模干擾的抑制 301
8.2.5 其他抗干擾措施 301
8.3 軟件抗干擾措施 302
8.3.1 軟件冗余技術 302
8.3.2 軟件陷阱 303
8.3.3 “看門狗”技術 306
8.3.4 故障自動恢復程序 307
第9章 檢測系統的組成 310
9.1 自動測試系統 310
9.1.1 自動測試系統概述 310
9.1.2 自動測試系統的組成 312
9.1.3 自動測試系統實例 313
9.2 數據采集系統 314
9.2.1 數據采集系統的概述 314
9.2.2 數據采集系統的組成 314
9.2.3 數據采集系統實例 318
9.3 虛擬儀器系統 319
9.3.1 虛擬儀器概述 319
9.3.2 虛擬儀器的系統組成 321
9.3.3 虛擬儀器應用實例 323
9.4 現場總線系統 325
9.4.1 現場總線系統概述 325
9.4.2 現場總線系統組成 328
9.4.3 現場總線控制系統的設計 330
9.4.4 現場總線系統應用實例 330
9.5 工業以太網系統 332
9.5.1 工業以太網系統概述 332
9.5.2 工業以太網檢測系統組成 334
第10章 網絡化檢測系統設計 337
10.1 網絡拓撲與傳輸介質 337
10.1.1 網絡拓撲 337
10.1.2 網絡的傳輸介質 338
10.1.3 網絡互連相關概念 338
10.1.4 網絡化設計原則與步驟 340
10.2 網絡化檢測系統應用實例 341
10.2.1 系統概述 341
10.2.2 硬件系統組成 344
10.2.3 下位機模塊簡介 346
10.2.4 MODBUS儀表與PROFIBUS總線通信 348
10.2.5 軟件系統組成 349
10.2.6 系統硬件組態 352
10.2.7 Web瀏覽的實現 356
10.2.8 小結 359
參考文獻 360　　

1. 嵌入式系統設計師考前沖刺100題 [倪奕文 王建平 編著]
2. 機電概念設計（MCD）應用實例教程 [主 編 黃文漢 陳斌]
3. 嵌入式系統設計師5天修煉 [倪奕文 編著]
4. 云平臺通信技術應用 [主編　王浩　王偉旗]
5. 物聯網通信技術 [主編 張翼英 史艷翠]
6. 汽車性能與檢測技術 [刁立福 趙修強]
7. 警用移動通信技術與設備 [胡記文]
8. 移動通信技術 [閆云利]
9. 用戶體驗及Axure交互設計——不懂交互的設計師不是好設計師！ [北京課工場教育科技有限公司Q]
10. PLC系統設計與調試 [主編 王紅 遲恩先]
11. 檢測技術 [程瑛 方彥軍 編著]
12. 單片機應用系統設計安裝與調試 [主編 田浩鵬]
13. PLC控制系統設計安裝與調試 [趙偉]
14. 單片機應用系統設計與訓練 [胡輝 主編]
15. 現代檢測技術 [李英順 主編]
16. 單片機原理及基于單片機的嵌入式系統設計 [蔡方凱 主編]
17. 建筑智能化技術 [謝莉 等編著]
18. 單片機原理與應用系統設計 [李云鋼 等編著]