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智能检测技术及仪表（第二版）

曾用价

98.00

出版社

科学出版社

版次

1

出版时间

2017年07月

开本

16

作者

李邓化,彭书华,许晓飞

装帧

平装

页数

376

字数

456

ISBN编码

9787030331182

目录

目录

第二版前言

第*版前言

第1章 检测技术基础 1

1.1 基础知识 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 检测仪表(传感器)的品质指标 3

1.1.3 量值传递与仪表的校准 8

1.2 测量误差与数据处理基础 10

1.2.1 测量误差及其分类 10

1.2.2 系统误差的消除方法 14

1.2.3 随机误差及其估算 16

1.2.4 测量误差的合成及*小二乘法的应用 21

1.2.5 测量结果的数据处理 28

1.3 智能检测系统 35

1.3.1 智能检测系统中的传感器 35

1.3.2 数据采集 40

1.3.3 输入输出通道处理电路 45

1.3.4 智能检测系统中的软件 48

第2章 热敏元件、温度传感器及应用 49

2.1 热电偶 49

2.1.1 热电效应 49

2.1.2 热电偶的基本法则 52

2.1.3 热电偶冷端温度及其补偿 54

2.2 热电阻 59

2.2.1 铂电阻 60

2.2.2 铜热电阻 60

2.2.3 其他热电阻 60

2.3 热敏电阻 61

2.3.1 NTC热敏电阻的温度特性 61

2.3.2 NTC热敏电阻的温度系数 62

2.3.3 NTC热敏电阻的伏安特性 62

2.3.4 NTC热敏电阻的安时特性 63

第3章 应变式电阻传感器及应用 64

3.1 应变式电阻传感器的工作原理 64

3.2 测量电路 67

3.2.1 直流电桥 67

3.2.2 交流电桥 73

3.3 应变式传感器的温度特性 75

3.3.1 使应变片产生热输出的因素 75

3.3.2 电阻应变片的温度补偿方法 76

3.4 应变式电阻传感器的应用 78

3.4.1 几种常见的弹性元件的应变值ε与外作用力F之间的关系 78

3.4.2 应变式电阻传感器的应用 80

第4章 电感式传感器及应用 82

4.1 变磁阻式传感器 82

4.1.1 工作原理 82

4.1.2 输出特性 83

4.1.3 测量电路 85

4.1.4 变磁阻式传感器的应用 87

4.2 差动变压器式传感器 88

4.2.1 工作原理 88

4.2.2 基本特性 90

4.2.3 差动变压器式传感器测量电路 90

4.2.4 差动变压式传感器的应用 94

4.3 电涡流式传感器 94

4.3.1 工作原理 95

4.3.2 基本特性 95

4.3.3 电涡流形成范围 96

4.3.4 电涡流式传感器的应用 98

第5章 电容式传感器及应用 101

5.1 电容式传感器的工作原理和结构 101

5.1.1 变极距型电容式传感器 101

5.1.2 变面积型电容式传感器 103

5.1.3 变介质型电容式传感器 103

5.2 电容式传感器的灵敏度和非线性 104

5.3 电容式传感器的信号调节电路 106

5.3.1 运算放大器式电路 106

5.3.2 电桥电路 107

5.3.3 脉冲宽度调制电路 108

5.3.4 调频测量电路 110

5.4 电容器式传感器的应用 111

5.4.1 电容式位移传感器 111

5.4.2 电容式荷重传感器 112

5.4.3 电容式压力传感器 112

第6章 压电传感器及应用 114

6.1 压电效应 114

6.1.1 压电材料的主要特性参数 114

6.1.2 压电晶体的压电效应 115

6.1.3 压电陶瓷的压电效应 117

6.2 压电方程 118

6.2.1 电场为零 118

6.2.2 应力为零 119

6.3 电荷放大器 119

6.3.1 电荷放大器的输出电压 119

6.3.2 实际电荷放大器的运算误差 121

6.3.3 电荷放大器的下限截止频率 122

6.3.4 电荷放大器的噪声及漂移特性 123

6.4 压电传感器的应用 124

6.4.1 压电水下声学接收换能器——水听器 124

6.4.2 压电式加速度传感器 128

6.4.3 压电式压力传感器 131

第7章 光电与光纤传感器及应用 132

7.1 光电效应 132

7.1.1 外光电效应 132

7.1.2 内光电效应 132

7.2 光敏电阻 133

7.2.1 光敏电阻的原理和结构 133

7.2.2 光敏电阻的主要参数和基本特性 134

7.2.3 光敏电阻与负载的匹配 136

7.3 光电池 138

7.3.1 光电池的结构原理 138

7.3.2 基本特性 139

7.3.3 光电池的转换效率及*佳负载匹配 141

7.4 光敏二极管和光敏三极管 142

7.4.1 光敏管的结构和工作原理 142

7.4.2 光敏管的基本特性 143

7.4.3 光敏晶体管电路的分析方法 146

7.5 光电传感器的类型及应用 147

7.5.1 光电传感器的类型 147

7.5.2 应用 148

7.6 光纤传感器 152

7.6.1 光导纤维导光的基本原理 153

7.6.2 光纤传感器及其应用 156

第8章 集成化与数字化传感器及应用 161

8.1 集成传感器 161

8.1.1 概述 161

8.1.2 集成压阻式传感器 162

8.1.3 集成霍尔式传感器 166

8.2 数字传感器 183

8.2.1 概述 183

8.2.2 振弦式传感器 183

8.2.3 压电式谐振传感器 187

8.2.4 光栅传感器及应用 189

第9章 模拟及数字式仪表 197

9.1 模拟式显示仪表 197

9.1.1 动圈式显示仪表 197

9.1.2 自动平衡电位差计 207

9.1.3 自动平衡电桥 213

9.2 数字式显示仪表 218

9.2.1 概述 218

9.2.2 数字式显示仪表的构成及工作原理 219

9.2.3 数字显示仪表举例——热电偶数字温度表 235

第10章 多传感器信息融合 241

10.1 概述 241

10.1.1 多传感器信息融合技术的产生与发展 241

10.1.2 多传感器信息融合的必要性 242

10.1.3 多传感器信息融合的定义 242

10.2 多传感器信息融合的层次与结构模型 242

10.2.1 信息的融合的层次模型 243

10.2.2 信息融合的结构模型 245

10.3 多传感器信息融合算法 247

10.3.1 算法分类 247

10.3.2 贝叶斯推理算法 249

10.3.3 DGS证据推理算法 250

10.3.4 神经网络融合算法 252

10.4 多传感器信息融合的应用 255

第11章 智能仪器与虚拟仪器 258

11.1 智能仪器概述 258

11.1.1 智能仪器的工作原理 258

11.1.2 智能仪器的特点 259

11.1.3 智能仪器的基本结构 261

11.1.4 智能仪器的现状与发展趋势 262

11.2 智能仪器的数据采集与处理 264

11.3 智能仪器的人机接口 267

11.4 虚拟仪器概述 268

11.5 虚拟仪器的数据采集 270

11.5.1 被测信号的实时采集 270

11.5.2 数据采集卡的性能指标 271

11.5.3 数据采集卡功能及应用 273

11.6 典型控制算法在虚拟仪器中的实现 273

11.6.1 数字PID控制算法原理 273

11.6.2 基于位置式PID控制算法的转盘转速控制系统 275

第12章 智能检测新技术 279

12.1 智能传感器与网络智能传感器 279

12.1.1 概述 279

12.1.2 智能传感器网络化的实现 282

12.1.3 网络化智能传感器技术标准IEEE1451 288

12.2 软测量技术简介 294

12.2.1 概述 294

12.2.2 软测量技术的构成要素 295

12.2.3 软测量技术的实现与应用 298

12.3 基于混沌理论的微弱信号检测技术简介 298

第13章 典型前向神经网络及其应用 303

13.1 生物神经网络 303

13.2 人工神经元 304

13.3 人工神经网络 307

13.4 感知器网络 310

13.4.1 感知器的网络结构及其功能 311

13.4.2 感知器权值的学习规则与训练 312

13.5 自适应线性元件 317

13.5.1 自适应线性神经元模型和结构 317

13.5.2 WGH学习规则及其网络的训练 318

13.6 BP网络 319

13.6.1 BP网络模型与结构 319

13.6.2 BP算法 321

13.6.3 BP网络的设计 323

13.6.4 BP网络的限制与不足 325

13.7 人工神经网络的应用举例 325

思考与练习题 330

参考文献 361

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第1章 检测技术基础

1.1 基础知识

1.1.1 概述

1．工业过程检测

工业过程检测是指在生产过程中，为及时掌握生产情况和监视、控制生产过程，而对其中一些变量进行的定性检查和定量测量。

检测的目的是获取各过程变量值的信息。根据检测结果可对影响过程状况的变量进行白动调节或操纵，以达到提高质量、降低成本、节约能源、减少污染和安全生产等目的。

检测技术涉及的内容非常广泛，包括被检测信息的获取、转换、显示及测量数据的处理等技术。随着科学技术的不断进步，特别是随着微电子技术、计算机技术等高新科技的发展及新材料、新工艺的不断涌现，检测技术也在不断发展，并且已经成为一门实用性和综合性很强的新兴学科。

检测技术及仪表作为人类认识客观世界的重要手段和T具，应用领域十分广泛，工业过程是其*重要的应用领域之一。工业过程检测具有如下特点：

(1) 被测对象形态多样。有气态、液态、固态介质及其混合体，也有的被测对象具有特殊性质（如强腐蚀、强辐射、高温、高压、深冷、真空、高黏度、高速运动等）。

(2) 被测参数性质多样。有温度、压力、流量、液位等热工量，也有各种机械量、电工量、化学量、生物量，还有某些工业过程要求检测的特殊参数（如纸桨的打浆度）等。

(3) 被测变量的变化范围宽。如被测温度可以是1000℃以上的高温，也可以是0℃以下的低温甚至超低温。

(4) 检测方式多种多样。既有断续测量，又有连续测量；既有单参数检测，又有多参数同时检测；还有每隔一段时间对不同参数的巡回检测，等等。

(5) 检测环境比较恶劣。在工业过程中，存在着许多不利于检测的影响因素，如电源电压波动，温度、压力变化，以及在工作现场存在水汽、烟雾、粉尘、辐射、振动等。

为适应工业过程检测的上述特点，要求检测仪表不但具有良好的静态特性和动态特性，而且要针对不同的被测对象和测量要求采用不同的测量原理和测量手段。因此，检测仪表的种类繁多，而且为了适应工业过程对检测技术提出的新要求，还将有各式各样的新型仪表不断涌现。

2．检测仪表

检测仪表是能确定所感受的被测变量大小的仪表，它可以是传感器、变送器和自身兼有检出元件和显示装置的仪表。

传感器是能接收被测信息并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出变量的仪表。输出为标准信号的传感器称为变送器。所谓标准信号，是指变化范围的上下限已经标准化的信号（如4～20mA DC等）。

检测仪表可按下述方法进行分类：

(1) 按被测量分类。可分为温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表、机械量检测仪表及过程分析仪表等。

(2) 按测量原理分类。可分为电容式、电磁式、压电式、光电式、超声波式、核辐射式检测仪表等。

(3) 按输出信号分类。可分为输出模拟信号的模拟式仪表、输出数字信号的数字式仪表及输出开关信号的检测开关（如振动式物位开关）等。

(4) 按结构和功能特点分类。可按照测量结果是否就地显示分为测量与显示功能集于一身的一体化仪表和将测量结果转换为标准输出信号并远传至控制室集中显示的单元组合仪表；或者按照仪表是否含有微处理器而分为不带微处理器的常规仪表和以微处理器力核心的微机化仪表，后者的集成度越来越高，功能越来越强，有的已具有一定的人T智能，常被称为智能化仪表。目前，有的仪表供应商又推出了“虚拟仪器”的概念。所谓“虚拟仪器”，是指在标准计算机的基础上加一组软件或（和）硬件，使用者操作这台计算机，即可充分利用*新的计算机技术来实现和扩展传统仪表的功能。这套以软件为主体的系统能够享用普通计算机的各种计算、显示和通信功能。在基本硬件确定之后，就可以通过改变软件的方法来适应不同的需求，实现不同的功能。虚拟仪器彻底打破了传统仪表只能由生产厂家定义、用户无法改变的局面。用户可以白己设计、白己定义，通过软件的改变来更新自己的仪表或检测系统，改变传统仪表功能单一或有些功能用不上的缺陷，从而节省开发、维护费用，减少开发专用检测系统的时间。

不同类型检测仪表的构成方式不尽相同，其组成环节也不完全一样。通常，检测仪表由原始敏感环节（传感器或检出元件）、变量转换与控制环节、数据传输环节、显示环节、数据处理环节等组成。检测仪表内各组成环节可以构成一个开环测量系统，也可以构成闭环测量系统。开环测量系统是由一系列环节串联而成，其特点是信号只沿着从输入到输出的一个方向（正向）流动，如图1-1所示。一般较常见的检测仪表大多为开环测量系统。例如，图1 -2所示的温度检测仪表，以被测温度为输入信号，以毫伏计指针的偏移作为输出信号的响应，信号在该系统内仅沿着正向流动。闭环测量系统的构成方式如图1 -3所示，其特点是除了信号传输的正向通路外，还有一个反馈回路。在采用零值法进行测量的白动平衡式显示仪表中，各组成环节即构成一个闭环测量系统。

图1-3 闭环测量系统的构成方式

1.1.2 检测仪表（传感器）的品质指标

1．灵敏度

灵敏度(sensitivity)是指检测仪表在到达稳态后，输出增量与输入增量之比，即

(1-1)

式中，K为灵敏度；△Y为输出变量y的增量；△X为输入变量X的增量。

当仪表的输出输入关系为线性时，其灵敏度K为常数，如图1 4所示。反之，当仪表具有非线性时，其灵敏度将随着输入变量的变化而改变，以dy/dx表示，如图1-5所示。

图1-4 输出输入关系为线性

图1-5 输出输入关系为非线性

2．线性度

线性度又称非线性，是表征仪表输入输出校准曲线与所选定的拟合直线（作为工作直线）之间的吻合（或偏离）程度的指标，如图1-6所示。通常用相对误差来表示线性度

(1-2)

式中，为校准曲线与拟合直线间的*大偏差；为理论满量程输出值。

图1-6 校准曲线与所选定的拟合直线

3．分辨率

分辨率(resolution)反映仪表能检测出被测量的*小变化的能力，又称分辨能力。当输入变量从某个任意值（非零值）缓慢增加，直至可以观测到输出变量的变化时为止的输入变量的增量即为仪表的分辨率。分辨率可以用*值也可以用满刻度的百分比来表示，如角度传感器，满量程输出为10°/1000mV，若其分辨率为0.01°，即每变化0.01°，其输出就应有1mV的变化。

4．迟滞度

在外界条件不变的情况下，当输入变量上升（从小到大）和下降（从大到小）时，仪表对于同一输入所给出的两个相应输出平均值间（若无其他规定，则指全行程范围内）的*大差值即为迟滞度(hysteresis)也叫回差，如图1-7所示。通常以输出量程的百分数来表示，

(1-3)

回差是由于仪表内有吸收能量的元件（如弹性元件、磁化元件等），机械结构中有间隙及运动系统的摩擦等原因所造成的。

5．重复性

在同一工作条件下，对同一输入值按同一方向连续多次测量时，所得输出值之间的相互一致程度为重复性(repeatability)，如图1-8所示。

图1-7 输入输出的迟滞关系

图1-8 输入输出的重复性

仪表的重复性用全测量范围内的各输入值所测得的*大重复性误差来确定。所谓重复性误差，是对全范围行程在同一工作条件下，从同方向对同一输入值进行多次连续测量所得输出值的两个极限值之间的代数差或均方根误差，它反映的是校准数据的离散程度，属随机误差，因此，应根据标准偏差计算。

(1-4)

式中，为各校准点正行程与反行程输出值的标准偏差中之*大值；“为置信系数，通常取2或3，a=2时，置信概率为95.4%，a=3时，置信概率为99.73%。

一般，用贝塞尔公式法计算标准偏差。式中，为某校准点之输出值；为输出值的算术平均值；为测量次数。

6．精确度

被测量的测量结果与（约定）真值间的一致程度称为精确度(accuracy)。仪表按精确度高低划分成若干精确度等级。根据测量要求，选择适当的精确度等级是检测仪表选用的重要环节。

7．长期稳定性

长期稳定性(long term stability)足仪表在规定时间内保持不超过允许误差范围的能力。

随着时间的增加，传感器的特性将发生变化，对于同一输入量，即使环境条件不变，所得的输出量也不同，输出量向一定方向偏离，这种现象叫漂移，即使输入为零，漂移也是存在的。

漂移包括零点漂移和灵敏度漂移，零点漂移和灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移。时间漂移是指在规定条件下，零点或灵敏度随时间的缓慢变化；温度漂移为周围温度变化引起的零点或灵敏度漂移。

8．动态特性

动态特性(dynamic characteristics)指被测量随时间迅速变化时，仪表输出随被测量变化的特性。

很多被测量要在动态条件下检测，被测量可能以各种形式随时间变化。只要输入量是时间的函数，则输出量也将是时间的函数，其间关系要用动态特性来说明，即用动态误差来说明。

动态误差包括两个部分：

(1) 输出量达到稳定状态以后与理想输出量之间的差别。

(2) 当输入量发生跃变时，输出量由一个稳态到另一个稳态之间的过渡状态中的误差。

由于实际测试时输入量是千变万化的，且往往事先并不知道，故工程上通常采用输入“标准”信号函数的方法进行分析，并据此确立若干评定动态特性的指标。常用的“标准”信号函数是正弦函数与阶跃函数，因为它们既便于求解又易于实现。从而仪表（或传感器）的性能指标里就出现了频率响应（仪表对正弦输入的响应）和阶跃响应（仪表对阶跃输入的响应）。

1) 频率响应特性

由物理学可知，在一定条件下，任意信号均可分解为一系列不同频率的正弦信号。也就是说，一个以时间作为独立变量进行描述的时域信号，可以变换成一个以频率作为独立变量进行描述的频域信号。一个复杂的被测实际信号，往往包含了许多种不同频率的正弦波。如果把正弦信号作为仪表的输入，然后测出它的响应，就可以对仪表（或传感器）的频域动态性能做出分析和评价。

将各种频率不同而幅值相等的正弦信号输入传感器，其输出正弦信号的幅值、相位与频率之间的关系称为频率响应特性。

设输入幅值为X、角频率为w的正弦量关系为则获得的输出量为

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第二版前言

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第1章 检测技术基础 1

1.1 基础知识 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 检测仪表(传感器)的品质指标 3

1.1.3 量值传递与仪表的校准 8

1.2 测量误差与数据处理基础 10

1.2.1 测量误差及其分类 10

1.2.2 系统误差的消除方法 14

1.2.3 随机误差及其估算 16

1.2.4 测量误差的合成及最小二乘法的应用 21

1.2.5 测量结果的数据处理 28

1.3 智能检测系统 35

1.3.1 智能检测系统中的传感器 35

1.3.2 数据采集 40

1.3.3 输入输出通道处理电路 45

1.3.4 智能检测系统中的软件 48

第2章 热敏元件、温度传感器及应用 49

2.1 热电偶 49

2.1.1 热电效应 49

2.1.2 热电偶的基本法则 52

2.1.3 热电偶冷端温度及其补偿 54

2.2 热电阻 59

2.2.1 铂电阻 60

2.2.2 铜热电阻 60

2.2.3 其他热电阻 60

2.3 热敏电阻 61

2.3.1 NTC热敏电阻的温度特性 61

2.3.2 NTC热敏电阻的温度系数 62

2.3.3 NTC热敏电阻的伏安特性 62

2.3.4 NTC热敏电阻的安时特性 63

第3章 应变式电阻传感器及应用 64

3.1 应变式电阻传感器的工作原理 64

3.2 测量电路 67

3.2.1 直流电桥 67

3.2.2 交流电桥 73

3.3 应变式传感器的温度特性 75

3.3.1 使应变片产生热输出的因素 75

3.3.2 电阻应变片的温度补偿方法 76

3.4 应变式电阻传感器的应用 78

3.4.1 几种常见的弹性元件的应变值ε与外作用力F之间的关系 78

3.4.2 应变式电阻传感器的应用 80

第4章 电感式传感器及应用 82

4.1 变磁阻式传感器 82

4.1.1 工作原理 82

4.1.2 输出特性 83

4.1.3 测量电路 85

4.1.4 变磁阻式传感器的应用 87

4.2 差动变压器式传感器 88

4.2.1 工作原理 88

4.2.2 基本特性 90

4.2.3 差动变压器式传感器测量电路 90

4.2.4 差动变压式传感器的应用 94

4.3 电涡流式传感器 94

4.3.1 工作原理 95

4.3.2 基本特性 95

4.3.3 电涡流形成范围 96

4.3.4 电涡流式传感器的应用 98

第5章 电容式传感器及应用 101

5.1 电容式传感器的工作原理和结构 101

5.1.1 变极距型电容式传感器 101

5.1.2 变面积型电容式传感器 103

5.1.3 变介质型电容式传感器 103

5.2 电容式传感器的灵敏度和非线性 104

5.3 电容式传感器的信号调节电路 106

5.3.1 运算放大器式电路 106

5.3.2 电桥电路 107

5.3.3 脉冲宽度调制电路 108

5.3.4 调频测量电路 110

5.4 电容器式传感器的应用 111

5.4.1 电容式位移传感器 111

5.4.2 电容式荷重传感器 112

5.4.3 电容式压力传感器 112

第6章 压电传感器及应用 114

6.1 压电效应 114

6.1.1 压电材料的主要特性参数 114

6.1.2 压电晶体的压电效应 115

6.1.3 压电陶瓷的压电效应 117

6.2 压电方程 118

6.2.1 电场为零 118

6.2.2 应力为零 119

6.3 电荷放大器 119

6.3.1 电荷放大器的输出电压 119

6.3.2 实际电荷放大器的运算误差 121

6.3.3 电荷放大器的下限截止频率 122

6.3.4 电荷放大器的噪声及漂移特性 123

6.4 压电传感器的应用 124

6.4.1 压电水下声学接收换能器——水听器 124

6.4.2 压电式加速度传感器 128

6.4.3 压电式压力传感器 131

第7章 光电与光纤传感器及应用 132

7.1 光电效应 132

7.1.1 外光电效应 132

7.1.2 内光电效应 132

7.2 光敏电阻 133

7.2.1 光敏电阻的原理和结构 133

7.2.2 光敏电阻的主要参数和基本特性 134

7.2.3 光敏电阻与负载的匹配 136

7.3 光电池 138

7.3.1 光电池的结构原理 138

7.3.2 基本特性 139

7.3.3 光电池的转换效率及负载匹配 141

7.4 光敏二极管和光敏三极管 142

7.4.1 光敏管的结构和工作原理 142

7.4.2 光敏管的基本特性 143

7.4.3 光敏晶体管电路的分析方法 146

7.5 光电传感器的类型及应用 147

7.5.1 光电传感器的类型 147

7.5.2 应用 148

7.6 光纤传感器 152

7.6.1 光导纤维导光的基本原理 153

7.6.2 光纤传感器及其应用 156

第8章 集成化与数字化传感器及应用 161

8.1 集成传感器 161

8.1.1 概述 161

8.1.2 集成压阻式传感器 162

8.1.3 集成霍尔式传感器 166

8.2 数字传感器 183

8.2.1 概述 183

8.2.2 振弦式传感器 183

8.2.3 压电式谐振传感器 187

8.2.4 光栅传感器及应用 189

第9章 模拟及数字式仪表 197

9.1 模拟式显示仪表 197

9.1.1 动圈式显示仪表 197

9.1.2 自动平衡电位差计 207

9.1.3 自动平衡电桥 213

9.2 数字式显示仪表 218

9.2.1 概述 218

9.2.2 数字式显示仪表的构成及工作原理 219

9.2.3 数字显示仪表举例——热电偶数字温度表 235

第10章 多传感器信息融合 241

10.1 概述 241

10.1.1 多传感器信息融合技术的产生与发展 241

10.1.2 多传感器信息融合的必要性 242

10.1.3 多传感器信息融合的定义 242

10.2 多传感器信息融合的层次与结构模型 242

10.2.1 信息的融合的层次模型 243

10.2.2 信息融合的结构模型 245

10.3 多传感器信息融合算法 247

10.3.1 算法分类 247

10.3.2 贝叶斯推理算法 249

10.3.3 DGS证据推理算法 250

10.3.4 神经网络融合算法 252

10.4 多传感器信息融合的应用 255

第11章 智能仪器与虚拟仪器 258

11.1 智能仪器概述 258

11.1.1 智能仪器的工作原理 258

11.1.2 智能仪器的特点 259

11.1.3 智能仪器的基本结构 261

11.1.4 智能仪器的现状与发展趋势 262

11.2 智能仪器的数据采集与处理 264

11.3 智能仪器的人机接口 267

11.4 虚拟仪器概述 268

11.5 虚拟仪器的数据采集 270

11.5.1 被测信号的实时采集 270

11.5.2 数据采集卡的性能指标 271

11.5.3 数据采集卡功能及应用 273

11.6 典型控制算法在虚拟仪器中的实现 273

11.6.1 数字PID控制算法原理 273

11.6.2 基于位置式PID控制算法的转盘转速控制系统 275

第12章 智能检测新技术 279

12.1 智能传感器与网络智能传感器 279

12.1.1 概述 279

12.1.2 智能传感器网络化的实现 282

12.1.3 网络化智能传感器技术标准IEEE1451 288

12.2 软测量技术简介 294

12.2.1 概述 294

12.2.2 软测量技术的构成要素 295

12.2.3 软测量技术的实现与应用 298

12.3 基于混沌理论的微弱信号检测技术简介 298

第13章 典型前向神经网络及其应用 303

13.1 生物神经网络 303

13.2 人工神经元 304

13.3 人工神经网络 307

13.4 感知器网络 310

13.4.1 感知器的网络结构及其功能 311

13.4.2 感知器权值的学习规则与训练 312

13.5 自适应线性元件 317

13.5.1 自适应线性神经元模型和结构 317

13.5.2 WGH学习规则及其网络的训练 318

13.6 BP网络 319

13.6.1 BP网络模型与结构 319

13.6.2 BP算法 321

13.6.3 BP网络的设计 323

13.6.4 BP网络的限制与不足 325

13.7 人工神经网络的应用举例 325

思考与练习题 330

参考文献 361

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书籍介绍

《智能检测技术及仪表(第2版)》旨在全面介绍智能检测技术的基本原理及典型应用。全书共分13章，第1章主要介绍检测技术的基本知识与智能检测系统的基本组成；第2～8章分别介绍了各种常用传感器的基本原理与应用，主要包括热敏传感器、电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、光电与光纤传感器、集成数字化传感器；第9章介绍模拟及数字仪表的基本原理及基本构成；第10章介绍多传感器信息融合技术；第11章介绍智能仪器与虚拟仪器技术；第12章介绍智能检测技术领域的新技术；第13章介绍典型前向神经网络在检测技术中的应用。书后还附有一些主要章节的思考和练习题。全书以应用为核心，体现了理论教学与实践教学并重的宗旨。

《智能检测技术及仪表(第2版)》图文并茂，突出了与工程应用技术相关的主要内容，并含有大量的应用实例，可作为高等学校电子信息类及仪器仪表类专业的教材或参考用书，也可供有关专业技术人员参考。