本书较全面系统地介绍了现代检测与控制技术的基本内容，深入浅出地讲述了工业生产中有关变数的检测及控制方法、套用特点，以及在设计、运行中的知识要点。

全书共分两篇9章，第1篇为检测技术篇，包括1～4章，介绍了检测技术的基本概念，测量过程的误差及处理，感测器与参数检测，现代检测系统的构成及虚拟仪器。第2篇为控制技术篇，包括5～9章,介绍了自动控制技术的基本知识，内容有自动控制系统构成及性能指标，控制器规律及参数整定，并对先进控制技术、计算机控制系统、现场汇流排控制系统进行了分析和讨论。

本书在编写过程中，儘量避免运用高深的数学理论,更加重视工程概念和在实际问题中的套用,目的是使用较少的学时使学生对于控制原理、现代检测技术的基本概念、基本方法、系统构成具有全貌的了解。书中对于控制与检测的新技术、新成果进行了介绍，以使学生了解该领域部分前沿知识和技术，以适应21世纪人才的培养。为便于教学和自学，本书提供多媒体教学课件，配有习题与解答供教师与学生参考。

本书即可作为工科院校非自动化类本科生学习检测与控制技术的教材，也可作为工程技术人员参考书。

前言

现代检测与控制技术是一门集测量、控制、系统及计算机等于一体的综合技术，广泛地用于工业、农业、交通运输、国防、科研以及医疗家庭等各个方面，已成为这些领域必不可少的重要技术。随着科学技术的不断发展，对广大工程技术人员也提出了更高的要求，他们在精通本专业的同时，也应具备工业生产自动化技术的基本知识，以期在企业技术设计、方案论证、生产管理和降耗增效方面发挥主导作用，满足工业企业对複合性技术人才的需求，增强自身的竞争实力。在当今激烈竞争的技术人才市场上，一个合格的工程师必须知晓工业自动化技术的最新知识，才能适应快速变化的市场需求。为了适应这一形势的需要，各学校开设了一些新的课程，从而使得高等院校所培养的人才越来越明显地具有专业面宽、适应性强，跨学科的特点。本书就是为满足这一需求而编写的。

本书共分两篇9章。第1篇是检测技术篇，较全面地介绍了检测技术的基本概念、检测系统的构成、误差理论等，并从工程角度出发，介绍了各种常用感测器的工作原理及特性，常规工程量检测方法，并讨论了虚拟仪器的构成及套用。第2篇为控制技术篇，介绍了自动控制的基本概念和名词术语及知识要点、自动控制系统的组成及结构。书中还特别介绍和讨论了先进控制系统、控制系统网路化和现场汇流排化技术的发展。

本书在编写上，力求深入浅出，简明扼要，通俗易懂，突出重点，儘量避免运用高深的数学理论，更加重视工程概念和在实际问题中的套用,目的是使用较少的学时使学生对于自动控制原理、计算机控制系统、现代检测技术的基本概念、基本方法、系统构成具有全貌的了解。

为方便教学，本书的多媒体教学课件及习题解答将免费提供给採用本书作为教材的高等院校使用。如有需要可联繫：txh@cipcomcn。

本书第1、2、3章由张志君编写，第4、7、8、9章由于海晨编写，第5、6章由宋彤编写。全书由张志君统稿，邵诚主审。

本书的编写得到大连理工大学教务处的支持，在此表示感谢。同时还感谢为本书提供建议与帮助的人们。

由于编者学识所限，书中不当之处，敬请读者批评指正。

编者2007年6月

0绪论1

01检测技术的作用与发展1

02自动化作用及发展状况2

第1篇检 测 技 术

1检测基础知识6

11检测技术的基本概念6

12检测仪表与系统6

13检测系统的分类8

14检测系统的基本特性及性能指标9

思考题和习题12

2测量误差及其处理方法13

21误差的基本概念13

22误差的分类及产生原因13

23误差的特点及规律14

231系统误差的特点及常见变化规律14

232随机误差的特点及常见变化规律14

233减小和消除误差的一般方法15

思考题和习题17

3感测器与信号检测技术18

31感测器的基本概念18

32电阻式感测器18

321应变片18

322热电阻22

323其他电阻式感测器23

33电容式感测器25

331电容式感测器工作原理25

332电容式感测器种类25

34压电式感测器27

341压电式感测器工作原理27

342压电式感测器套用实例27

35磁电式感测器27

351磁电式感测器工作原理28

352磁电式感测器种类28

353霍尔式感测器工作原理29

354霍尔式感测器套用实例30

36温度检测30

361概述30

362热电偶测温32

363热电阻测温38

364其他温度感测器与测温技术40

365温度测量仪表的选用42

37压力测量42

371概述42

372弹性式压力表44

373压力变送器45

374压力测量仪表的选择和使用47

38流量检测49

381概述49

382差压式流量计51

383浮子式流量计53

384容积式流量计53

385电磁流量计54

386涡街式流量计55

387流量计的选用56

39物位检测56

391概述56

392静压式液位计58

393电容式物位计60

394超音波物位计61

395核辐射式液位计62

310机械量检测63

3101位移检测仪表63

3102力测量仪表64

3103转矩测量仪表65

311成分分析仪表66

3111热导式气体分析仪68

3112红外线气体分析仪68

3113氧化锆氧量分析仪69

思考题和习题70

4现代检测系统72

41计算机检测系统的基本组成72

42模组化和开放式系统设计思想73

43汇流排技术73

431汇流排的基本概念及其标準化73

432汇流排的通信方式74

433测控系统的内部汇流排74

434测控系统的外部汇流排77

44虚拟仪器79

441虚拟仪器的出现79

442虚拟仪器的硬体80

443虚拟仪器的软体81

444虚拟仪器的发展81

45LabVIEW简介81

思考题和习题83

第2篇控 制 技 术

5自动控制基本概念86

51自动控制在现代社会中的意义和地位86

511自动控制理论和技术的发展86

512自动控制技术套用及发展88

52自动控制系统的基本构成与表示方法89

521典型控制系统结构89

522控制系统描述90

53自动控制系统分类91

54自动控制系统质量指标93

541阶跃回响曲线性能指标93

542偏差积分性能指标95

55控制器基本控制规律95

56控制器参数整定97

思考题和习题99

6自动控制系统100

61简单控制系统100

611被控变数的选择100

612操作变数的选择101

613控制阀选择103

614控制器选择105

62串级控制系统107

621基本构成和原理107

622串级控制系统分析108

623串级控制系统设计111

624串级控制系统套用113

63前馈控制113

631前馈控制基本控制思想及特点113

632前馈控制系统的主要形式114

633前馈控制的套用形式115

634前馈控制系统的适用範围及套用举例117

64比值控制118

641比值控制系统构成类型118

642比值係数的计算120

643比值控制的实施方法121

65均匀控制122

66选择性控制124

661极限控制124

662选择性控制系统基本构成和特性124

663选择性控制系统类型125

664选择性控制系统其他套用127

67分程控制128

671基本概念128

672分程控制中阀门的组合形式及套用128

673分程控制的套用128

68阀位控制131

681阀位控制系统构成及操作特性131

682阀位控制系统套用举例131

683阀位控制设计132

69先进控制理论与技术的发展132

思考题和习题135

7计算机控制系统138

71计算机控制系统概述138

711计算机控制系统的硬体138

712计算机控制系统的软体139

713计算机控制系统的类型139

714计算机控制系统的发展过程140

72数字PID控制算法141

721理想微分PID控制142

722实际微分PID控制143

723数字PID控制周期的选取144

724数字PID控制参数的整定144

73信号採集与处理145

731信号採样146

732信号量化146

733数字滤波147

734标度变换149

74可靠性设计150

741提高可靠性的措施151

742干扰的来源151

743电源与供电系统抗干扰措施152

744信号的抗干扰措施153

思考题和习题154

8现场汇流排控制系统155

81控制网路技术概述155

811控制网路和信息网路的区别155

812控制网路的特点及类型156

82现场汇流排的产生和含义157

83现场汇流排的特点和优点157

831现场汇流排的结构特点157

832现场汇流排的技术特点157

833现场汇流排的优点158

84现场汇流排的发展趋势159

思考题和习题159

9监控组态软体160

91监控组态软体的历史160

92监控组态软体的特点161

93监控组态软体的基本功能161

94监控组态软体的数据流162

95监控组态软体的使用步骤163

思考题和习题164

附表165

部分习题参考答案166

参考文献169