自动检测与虚拟仪器技术

本书共两部分：靠前部分包含靠前~5章，介绍自动测量的基础知识，从能量转换的角度介绍常用的传感器基本原理以及测量信号的转换处理方法，并着重阐述工程中很为常见的温度和流量参数的测量技术；第二部分包含第6~9章，侧重讲述虚拟仪器技术，说明虚拟仪器系统的设计方法，并尝试从工程应用的角度介绍虚拟仪器技术在自动检测中的应用。

左锋，黑龙江省木兰县人，博士，硕士研究生导师。现为黑龙江八一农垦大学副教授。先后主持了国家自然科学基金项目“基于微压诱导豆乳蛋白粒子形成机制及其结构表征”等重量、省部级课题2项，参与完成国家科技支撑计划项目“高值化大豆食品现代加工关键技术集成与产业化”、国家重点产品研发科技项目“低值蛋白资源生物转化及精制关键技术研究与开发”等多项重量、省部级科研工作，在专业领域取得了有一定学术价值的研究成果，并在国家各类期刊发表论文20余篇，其中SCI收录2篇，EI收录3篇，获得国家发明专利3项。获得大庆市科技进步奖一等奖1项、二等奖1项。  主要社会职务：中国粮油学会食品分会理事，中国农业技术推广协会高新技术专业委员会理事。

前言
第1章 传感器与检测技术的基本概念 1
1.1 自动检测技术概述 1
1.1.1 自动检测技术的重要性 1
1.1.2 传感器与自动检测系统的组成 2
1.1.3 测量方法及其分类 4
1.1.4 测量系统或仪表的基本技术性能和术语 6
1.2 测量误差概述 11
1.2.1 测量误差的客观存在 11
1.2.2 误差的分类 13
1.2.3 随机误差的处理 15
1.2.4 测量结果的置信度 19
1.2.5 系统误差以及粗大误差的处理 21
1.3 数字化测控中的信号处理 25
1.3.1 A/D转换器 25
1.3.2 D/A转换器 27
1.3.3 信号的标准化及标度变换 29
1.4 检测技术的新发展概述 30
思考题与习题 31
第2章 能量控制型传感器 32
2.1 电阻应变式传感器 32
2.1.1 金属电阻应变片的工作原理 32
2.1.2 电阻应变片的特性 34
2.1.3 应变片的测量电路 36
2.1.4 电阻应变式传感器的应用 40
2.2 压阻式传感器 42
2.2.1 半导体的压阻效应 43
2.2.2 半导体应变片的结构及应用 44
2.3 电感式传感器 45
2.3.1 自感式传感器 46
2.3.2 互感式传感器 50
2.3.3 电感式传感器的应用 54
2.4 电容式传感器 55
2.4.1 电容式传感器的工作原理 55
2.4.2 电容式传感器的测量电路 58
2.4.3 电容式传感器的应用 60
2.5 电涡流式传感器 62
2.5.1 电涡流式传感器的工作原理 62
2.5.2 电涡流式传感器的结构及测量电路 64
2.5.3 电涡流式传感器的应用 65
思考题与习题 67
第3章 能量转换型传感器 68
3.1 霍尔传感器 68
3.1.1 霍尔传感器的工作原理 68
3.1.2 霍尔元件的基本特性 69
3.1.3 霍尔元件的误差及补偿 70
3.1.4 霍尔集成传感器 72
3.1.5 霍尔传感器的应用 74
3.2 压电式传感器 75
3.2.1 压电特性的产生 76
3.2.2 压电元件的等效电路 78
3.2.3 压电式传感器的测量电路 79
3.2.4 压电式传感器的应用 80
3.3 光电式传感器 82
3.3.1 光电效应和光电器件 82
3.3.2 光电式传感器的应用 88
思考题与习题 90
第4章 温度测量 92
4.1 概述 92
4.1.1 温度测量方法 92
4.1.2 温标 92
4.1.3 温度测量仪表的分类 94
4.2 热电偶温度计 95
4.2.1 测量原理 95
4.2.2 热电偶材料与结构 99
4.2.3 热电偶冷端温度的处理方法 103
4.2.4 热电偶测温线路及误差分析 106
4.3 热电阻温度计 108
4.3.1 测温原理 108
4.3.2 热电阻的材料与结构 110
4.4 半导体温度传感器 116
4.4.1 半导体硅PN结温度传感器测温技术 116
4.4.2 集成温度传感器 117
思考题与习题 119
第5章 流量测量 120
5.1 流量的定义和流体流动状态 120
5.1.1 流量的定义 120
5.1.2 流动状态与流量测量 121
5.1.3 流体流动中的能量转化 122
5.2 节流式流量计 123
5.2.1 测量原理 124
5.2.2 标准节流装置 126
5.3 电磁流量计 128
5.3.1 测量原理 129
5.3.2 变送器的结构及特性 129
5.3.3 变送器的信号处理 131
5.4 涡街流量计 134
5.4.1 应用卡曼漩涡测量的原理 134
5.4.2 涡街流量计的结构及组成 136
5.4.3 涡街流量计的特点 138
思考题与习题 139
第6章 虚拟仪器技术概述 140
6.1 虚拟仪器技术的产生和发展 140
6.2 虚拟仪器技术中的硬件和软件 141
6.2.1 虚拟仪器系统的硬件组成 141
6.2.2 虚拟仪器的软件组成 143
6.3 LabVIEW概述 143
6.4 虚拟仪器系统的设计方法 144
6.5 LabVIEW设计入门 145
6.5.1 LabVIEW的启动窗口 145
6.5.2 LabVIEW程序的开发环境组成 146
6.5.3 LabVIEW开发环境中的选板操作 149
6.5.4 窗口对象的编辑 152
6.5.5 LabVIEW的帮助系统 157
6.6 LabVIEW设计范例 159
6.7 LabVIEW的程序调试技术 165
思考题与习题 167
第7章 LabVIEW程序设计基础 169
7.1 LabVIEW的数值型数据及操作 169
7.1.1 数值数据类型 169
7.1.2 数值型数据的操作控件 170
7.1.3 布尔型数据及操作 173
7.1.4 字符串数据的操作 175
7.1.5 数组操作 177
7.1.6 簇及相关操作函数 181
7.1.7 时间数据及时间函数 183
7.2 LabVIEW程序结构 185
7.2.1 循环结构 185
7.2.2 条件结构 190
7.2.3 顺序结构 192
7.2.4 公式节点 195
7.2.5 局部变量 197
7.2.6 子VI设计 198
思考题与习题 203
第8章 数据的图形显示与存储 205
8.1 图形显示 205
8.1.1 图形显示方式和图形数据处理 205
8.1.2 波形的建立和操作 212
8.2 文件I/O操作 214
8.2.1 文件I/O操作函数 215
8.2.2 电子表格文件I/O操作 216
8.2.3 文本文件I/O操作 219
思考题与习题 223
第9章 LabVIEW在测量和控制中的应用 224
9.1 数据采集的相关概念 224
9.1.1 数据采集系统的输入/输出信号 224
9.1.2 数据采集的相关术语 226
9.2 采用NI公司的数据采集设备设计虚拟仪器系统 226
9.2.1 NI公司的数据采集设备的设置与测试 227
9.2.2 LabVIEW中的数据采集函数 231
9.2.3 模拟输入采样程序范例 234
9.3 采用其他公司的数据采集设备设计虚拟仪器系统 239
9.3.1 MC公司的数据采集设备 239
9.3.2 MC公司提供的支持LabVIEW的数据采集函数 241
9.3.3 模拟电压输入采样程序的设计 245
9.3.4 数字信号的输出 248
9.4 带控制功能的VI程序设计 250
9.4.1 控制算法的实现方式 250
9.4.2 利用PID工具包的函数实现控制功能的范例 252
9.5 LabVIEW程序的打包和发布 257
思考题与习题 260
参考文献 263
附录 热电偶/热电阻分度表(部分) 264