仪器仪表系统设计与应用

　　本书是*、财政部中等职业学校教师素质提高计划中仪器仪表专业师资培训包开发项目（LBZD025）成果之一。本书以现代仪器仪表系统的典型案例为载体，以知识应用为目标，围绕仪器仪表系统智能化、网络化、集成化的发展趋势，介绍仪器仪表设计、开发和应用的新理论、新思想、新技术、新结构，分析仪器仪表技术应用的基本规律，训练仪器仪表专业技能。主要内容包括智能传感器、现场总线仪表、智能仪器、可编程序控制器（PLC）、FPGA/CPLD、分布式测控系统、无线传感网络、虚拟仪器等。在各章后，还安排了一定篇幅对相关内容

出版说明
前言

第1章 智能传感器
1.1任务一：1?Wire接口的测温系统设计
1.1.1任务情景
1.1.2任务分析
1.1.3任务实施
1.1.4知识拓展
1.2任务二：I2C接口的测温系统设计
1.2.1任务情景
1.2.2任务分析
1.2.3任务实施
1.2.4知识拓展
1.3任务三：模拟I2C接口的温湿度测量系统设计
1.3.1任务情景
1.3.2任务分析
1.3.3任务实施
1.3.4知识拓展
1.4任务四：RS485接口的压力测量系统设计
1.4.1任务情景
1.4.2任务分析
1.4.3任务实施
1.4.4知识拓展
1.5智能传感器回顾
1.5.1智能传感器
1.5.2智能传感器的结构
1.5.3智能传感器的主要功能
1.5.4智能传感器的特点
1.5.5智能传感器的局限性
1.5.6知识拓展

第2章 现场总线仪表
2.1任务一：雷达物位变送器应用
2.1.1任务情景
2.1.2任务分析
2.1.3任务实施
2.1.4知识拓展
2.2任务二：压力变送器应用
2.2.1任务情景
2.2.2任务分析
2.2.3任务实施
2.2.4知识拓展
2.3任务三：差压变送器应用
2.3.1任务情景
2.3.2任务分析
2.3.3任务实施
2.3.4知识拓展
2.4任务四：物位计应用
2.4.1任务情景
2.4.2任务分析
2.4.3任务实施
2.5现场总线仪表回顾
2.5.1现场总线
2.5.2现场总线的基本特征
2.5.3现场总线的发展现状
2.5.4现场总线仪表

第3章 智能仪器
3.1任务一：简单输入/输出系统设计
3.1.1任务情景
3.1.2任务分析
3.1.3任务实施
3.1.4知识拓展
3.2任务二：频率计设计
3.2.1任务情景
3.2.2任务分析
3.2.3任务实施
3.2.4知识拓展
3.3任务三：温湿度计设计
3.3.1任务情景
3.3.2任务分析
3.3.3任务实施
3.4任务四：超声测距仪设计
3.4.1任务情景
3.4.2任务分析
3.4.3任务实施
3.4.4知识拓展
3.5智能仪器回顾
3.5.1智能仪器
3.5.2智能仪器的基本结构
3.5.3智能仪器的发展趋势

第4章 可编程序控制器
4.1任务一：认识可编程序控制器
4.1.1任务情景
4.1.2任务分析
4.1.3任务实施
4.1.4知识拓展
4.2任务二：电动机控制
4.2.1任务情景
4.2.2任务分析
4.2.3任务实施
4.2.4知识拓展
4.3任务三：工业锅炉点火及熄火控制
4.3.1任务情景
4.3.2任务分析
4.3.3任务实施
4.3.4知识拓展
4.4任务四：机械手控制
4.4.1任务情景
4.4.2任务分析
4.4.3任务实施
4.4.4知识拓展
4.5任务五：数据采集与数据远程通信
4.5.1任务情景
4.5.2任务分析
4.5.3任务实施
4.6可编程序控制器回顾
4.6.1可编程序控制器
4.6.2可编程序控制器的基本硬件结构
4.6.3可编程序控制器的基本工作原理
4.6.4可编程序控制器的主要功能
4.6.5可编程序控制器的主要特点

第5章 FPGA/CPLD应用开发
5.1任务一：利用Xilinx ISE开发环境
5.1.1任务情景
5.1.2流程介绍
5.1.3知识拓展
5.2任务二：LED跑马灯设计
5.2.1任务情景
5.2.2任务分析
5.2.3任务实施
5.2.4知识拓展
5.3任务三：数字频率计设计
5.3.1任务情景
5.3.2任务分析
5.3.3任务实施
5.3.4知识拓展
5.4任务四：电子计时秒表设计
5.4.1任务情景
5.4.2任务分析
5.4.3任务实施
5.4.4知识拓展
5.5任务五：RS232接口设计
5.5.1任务情景
5.5.2任务分析
5.5.3任务实施
5.5.4知识拓展
5.6FPGA/CPLD回顾
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第6章 无线传感器网络
6.1任务一：ZigBee网络灯控
6.1.1任务情景
6.1.2任务分析
6.1.3任务实施
6.1.4知识拓展
6.2任务二：ZigBee网络传输
6.2.1任务情景
6.2.2任务分析
6.2.3任务实施
6.2.4知识拓展
6.3任务三：分布式无线测温系统设计
6.3.1任务情景
6.3.2任务分析
6.3.3任务实施
6.3.4知识拓展
6.4任务四：基于ZigBee的压力监控网络设计
6.4.1任务情景
6.4.2任务分析
6.4.3任务实施
6.4.4知识拓展
6.5无线传感器网络回顾

第7章 分布式测控系统
7.1任务一：船舶多舱室振动测量
7.1.1任务情景
7.1.2任务分析
7.1.3任务实施
7.1.4知识拓展
7.2任务二：分布式温度监测
7.2.1任务情景
7.2.2任务分析
7.2.3任务实施
7.2.4知识拓展
7.3任务三：监测网络中继器设计
7.3.1任务情景
7.3.2任务分析
7.3.3任务实施
7.3.4知识拓展
7.4任务四：分布式控制系统综合设计
7.4.1任务情景
7.4.2任务分析
7.4.3任务实施
7.4.4知识拓展
7.5分布式测控系统回顾

第8章 虚拟仪器
8.1任务一：虚拟仪器软件开发平台导航
8.1.1任务情景
8.1.2任务分析
8.1.3任务实施
8.1.4知识拓展
8.2任务二：超低频信号发生器设计
8.2.1任务情景
8.2.2任务分析
8.2.3任务实施
8.2.4知识拓展
8.3任务三：简单的双通道示波器设计
8.3.1任务情景
8.3.2任务分析
8.3.3任务实施
8.4任务四：典型测控系统设计
8.4.1任务情景
8.4.2任务分析
8.4.3任务实施
8.5虚拟仪器回顾
8.5.1虚拟仪器的组成与特点
8.5.2虚拟仪器的硬件支持
8.5.3虚拟仪器的软件标准与开发环境
8.5.4网络化虚拟仪器

参考文献

    1．湿度的定义
   
在计量法中规定，湿度定义为“物象状态的量”。日常生活中所指的湿度为相对湿度，用％RH表示，即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与其空气相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比。

   
湿度很久以前就与生活存在着密切联系。湿度用数量来表示较为困难，对湿度的表示方法有湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值(重量或体积)等。

  　2．湿度的测量方法
　 
湿度测量方法按原理划分有二三十种之多。但湿度测量始终是世界计量领域中著名的难题之一。一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理一化学理论分析和计算，初涉者可能会忽略在湿度测量中必须注意的许多因素，因而影响传感器的合理使用。

   
常见的湿度测量方法有动态法(双压法、双温法、分流法)、静态法(饱和盐法、硫酸法)、露点法、干湿球法和电子式湿度传感器法。
   
(1)双压法、双温法基于热力学P、V、T平衡原理，平衡时间较长；分流法基于湿气和干空气的精确混合。由于采用了现代测控手段，测量设备可以做得相当精密，却因设备复杂、昂贵、运行费时费工，这些方法主要作为标准计量之用，其测量准确度可达±2％RH以上。

   
(2)静态法中的饱和盐法是湿度测量中常见的方法，简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求严格，对环境温度的稳定性要求也较高，需要等很长时间去平衡，对于低湿点要求则更长。特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6～8h。

   
(3)露点法通过测量湿空气达到饱和时的温度来测量湿度，准确度高，测量范围宽。计量用的精密露点仪准确度可达±0．2℃甚至更高，其中用现代光电原理制成的冷镜式露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。

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