9787122092526 传感器与测试技术(郭雷) 化学工业出版社 郭雷 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭雷 著

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122092526

商品编码：29563197520

包装：平装

出版时间：2010-09-01

基本信息

书名：传感器与测试技术(郭雷)

定价：19.00元

作者：郭雷

出版社：化学工业出版社

出版日期：2010-09-01

ISBN：9787122092526

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.259kg

编辑推荐

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内容提要

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本书系统地介绍了各类传感器的基本原理与应用方面的知识，以及典型工程参数测试方面的知识。主要内容包括传感器与测试技术概述、传感器基础理论、各种常用传感器的原理与应用、计算机在感测系统中的应用、典型工程参数测试、系统抗干扰技术等。
本书通俗易懂、图文并茂、内容丰富、技术实用，符合高职高专学生的特点。
本书可作为高职高专院校、成人高校、广播电视大学的机电类相关专业“传感器与测试技术”及相近课程的教材，也可作为相关工程技术人员的参考用书。

目录

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章 传感器与测试技术概述
1.1 传感器与测试技术的地位和作用
1.2 测试技术的概念
1.3 测试系统的组成
1.4 传感器与测试技术的发展方向
第2章 传感器基础理论
2.1 非电量与非电量电测
2.2 传感器的定义及分类
2.3 传感器命名方法及代号
2.4 传感器的静态特性
2.5 传感器的选用原则
思考题与习题
第3章 常用传感器及其典型应用
3.1 电容式传感器
3.2 电感式传感器
3.3 电涡流式传感器
3.4 电位器式传感器
3.5 压电式传感器
3.6 热电偶传感器
思考题与习题
第4章 测试基础知识
4.1 信号及其描述
4.2 测试装置的基本特性
4.3 实现不失真测试的条件
思考题与习题
第5章 信号调理电路
5.1 测量电桥
5.2 信号放大电路
5.3 调制与解调电路
5.4 滤波器
思考题与习题
第6章 计算机在感测系统中的应用
6.1 感测系统的组成
6.2 传感器与计算机的接口
思考题与习题
第7章 典型工程参数的测试
7.1 机械振动的测试
7.2 位移的测试
7.3 流体参量的测试
思考题与习题
第8章 测试系统的抗干扰技术
8.1 干扰的类型及来源
8.2 干扰的耦合方式
8.3 干扰抑制技术
思考题与习题
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《现代化工生产过程控制系统》 内容梗概： 本书系统地阐述了现代化工生产过程控制系统的原理、设计、实现与应用。内容涵盖了化工过程的建模与分析、传感器技术在化工过程中的应用、执行器的工作原理与选型、控制算法的设计与优化、以及分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）在化工生产中的具体应用。同时，本书还探讨了过程控制中的先进技术，如模糊控制、神经网络控制、模型预测控制等，并结合实际案例分析，介绍了如何构建安全、高效、经济的化工过程自动化系统，以满足日益严苛的生产要求和环境保护标准。 详细章节介绍： 第一章 化工过程的基本概念与控制需求 1.1 化工生产过程的特点与复杂性： 分析化工生产过程的多相性、强耦合性、时变性、非线性等典型特征。 介绍化工反应、传质、传热等基本单元操作的物理化学原理，以及它们如何构成复杂的化工流程。 强调化工过程的连续性、批量性生产模式及其对控制系统的影响。 阐述化工过程对安全、环保、经济性以及产品质量的严格要求，由此引出过程控制的重要性。 1.2 过程控制的目标与基本原理： 定义过程控制，并阐述其主要目标：稳定操作、优化性能、保证安全、提高产品质量、降低能耗。 介绍反馈控制、前馈控制、开环控制、闭环控制等基本控制结构。 解释控制回路的概念，包括测量、比较、控制、执行等环节。 引入过程变量（PV）、设定点（SP）、控制器输出（OP）等关键术语。 1.3 化工过程控制系统的层次结构： 概述从底层传感器、执行器到中层控制器（DCS/PLC），再到高层生产管理系统（MES/ERP）的典型层次化结构。 介绍现场仪表在数据采集中的作用，控制器在执行控制策略中的作用，以及上位系统在监控、优化和调度中的作用。 强调各层系统之间的信息交互与协同工作。 第二章 化工过程建模与分析 2.1 模型在过程控制中的作用： 阐述模型是理解和控制过程的基础，用于分析过程特性、设计控制器、进行仿真与优化。 区分静态模型与动态模型。 2.2 线性模型与线性化技术： 介绍线性系统的基本概念，如叠加原理、时不变性。 分析非线性化工过程如何通过泰勒级数展开等方法进行线性化处理，使其在特定工作点附近可以用线性模型描述。 举例说明反应釜、换热器等单元的线性化模型推导。 2.3 动态模型的建立方法： 机理建模： 基于物质守恒、能量守恒、动量守恒等物理化学定律，推导偏微分方程组，进而简化为常微分方程组或代数方程组。 实验建模（黑箱/灰箱建模）： 脉冲响应法、阶跃响应法： 通过对过程施加外部扰动，记录响应，拟合模型参数（如增益、时间常数、死区时间）。 最小二乘法、系统辨识算法： 利用历史过程数据，通过优化算法辨识模型参数。 介绍比例、积分、微分（PID）控制器与一阶、二阶系统之间的一般关系。 2.4 过程动态特性的分析： 稳态分析： 确定系统的稳定工作点。 动态响应分析： 分析系统的响应速度、超调量、振荡频率等，评估系统的动态性能。 可控性与可观性： 引入状态空间方法，分析系统的可控性（能否通过控制输入改变系统状态）和可观性（能否通过测量输出来估计系统状态）。 第三章 传感器在化工过程中的应用 3.1 传感器的基本原理与分类： 介绍传感器将物理量或化学量转换为电信号的基本原理。 根据被测量物理量（温度、压力、流量、液位、成分、pH等）对传感器进行分类。 根据输出信号类型（模拟、数字）对传感器进行分类。 3.2 关键过程变量的测量技术： 温度传感器： 热电偶（K、J、T、E型等）、热电阻（Pt100、Cu50等）、红外测温仪。分析其适用范围、精度、响应速度。 压力传感器： 压力变送器（应变片式、陶瓷电容式、压阻式）、绝对压力计、差压计。介绍其测量原理、过载保护。 流量传感器： 容积式： 齿轮流量计、椭圆齿轮流量计。 速度式： 涡轮流量计、电磁流量计（适用于导电液体）、涡街流量计。 差压式： 孔板、文丘里管、均速管配合差压变送器。 质量式： 科里奥利质量流量计（直接测量质量流量，精度高，适用性广）。 液位传感器： 接触式： 浮球液位开关、磁翻板液位计、电阻式液位计、超声波液位计。 非接触式： 雷达液位计、激光液位计。 差压式： 通过测量容器顶部和底部的压力差计算液位。 成分分析仪： 气体分析仪： 氧分析仪（顺磁、氧化锆）、红外气体分析仪、色谱仪。 液体分析仪： pH计、电导率仪、密度计、折光仪。 其他传感器： 浓度传感器、粘度计、振动传感器等。 3.3 传感器的选型原则与安装注意事项： 精度与稳定性： 根据过程控制精度要求选择合适的传感器。 量程与分辨率： 确保传感器能够覆盖过程变量的全部变化范围，并提供足够的分辨率。 响应速度： 考虑过程动态特性，选择响应速度匹配的传感器。 环境适应性： 考虑温度、湿度、腐蚀性、爆炸性等环境因素。 可靠性与寿命： 选择耐用、可靠的传感器。 安装位置与方式： 避免影响测量精度、易于维护。 信号输出与接口： 确保与控制系统兼容（4-20mA、HART、Fieldbus等）。 校准与维护： 考虑传感器的定期校准和维护便利性。 第四章 执行器的工作原理与选型 4.1 执行器的作用与分类： 执行器是将控制器的输出信号转换为改变被控变量的物理作用的设备。 根据能量转换方式分类：电动执行器、气动执行器、液压执行器。 根据控制对象分类：阀门、泵、电机、加热器等。 4.2 调节阀： 基本结构与工作原理： 阀体、阀芯、阀杆、执行机构。 执行机构类型： 气动薄膜执行机构： 最常用，通过气源压力驱动膜片，产生推力或拉力。 电动执行机构： 通过电机驱动，输出扭矩。 液压执行机构： 适用于高功率场合。 阀门类型： 角阀： 截止阀、蝶阀、球阀（流路简单，密封性好）。 直通阀： 闸阀（开关阀为主）。 隔膜阀： 适用于腐蚀性介质。 流量特性： 线性、等百分比、快开等，选择适合控制需求的流量特性。 选型原则： 确定所需流量、压力降、介质特性、密封要求、执行机构类型、控制信号等。 4.3 其他执行器： 变频器（VFD）： 用于调节电动机转速，从而控制泵、风机等的流量或压力。 固态继电器（SSR）： 用于无触点开关控制加热器等。 电磁阀： 用于快速开关控制。 4.4 执行器的选型与集成： 考虑执行器的推力/扭矩、行程、响应速度、可靠性、维护性。 确保执行器与控制系统的信号兼容。 集成到自动化控制回路中。 第五章 控制算法与控制器设计 5.1 PID 控制算法： 比例（P）控制： 根据偏差大小进行比例控制，响应快，但稳态误差无法消除。 积分（I）控制： 根据累积偏差进行控制，可以消除稳态误差，但会引入超调和降低动态响应速度。 微分（D）控制： 根据偏差变化率进行控制，可以预测趋势，减小超调，提高响应速度，但对噪声敏感。 PID 组合控制： P+I、P+D、PI+D（即标准PID）及其各种变种。 PID 参数整定方法： 手动整定法： 经验法，通过反复试验调整参数。 临界比例法（Ziegler-Nichols）： 根据系统的临界增益和临界周期计算参数。 反应曲线法： 基于阶跃响应曲线推导参数。 自动整定（Auto-tuning）： 控制器内置的自动参数调整功能。 5.2 控制器结构与实现： 模拟控制器： 基于模拟电路实现。 数字控制器（DCS/PLC）： 基于微处理器实现，功能更强大，易于修改和扩展。 串级控制： 用于解决被控过程具有大滞后或强扰动的系统，例如用流量控制压力。 前馈控制： 在扰动到达被控对象前进行预先补偿，提高控制精度。 比值控制： 用于保持两个流量或其他变量的比例恒定。 程序控制： 按照预设的程序执行一系列控制动作，常用于间歇操作。 5.3 控制系统的性能指标： 稳态精度： 稳态误差的大小。 动态性能： 响应速度、超调量、调节时间、振荡次数。 鲁棒性： 系统对模型参数变化和外部扰动的适应能力。 稳定性： 系统在各种工况下是否保持稳定运行。 第六章 分布式控制系统（DCS）与可编程逻辑控制器（PLC） 6.1 DCS 系统架构与特点： 分散控制、集中管理： 控制功能分散在各个控制站，信息集中到监控中心。 系统组成： 操作员站、工程师站、历史数据库、报警系统、控制服务器、I/O模块等。 冗余设计： 关键设备（控制器、通信网络）采用冗余配置，提高系统可靠性。 网络通信： 采用工业以太网、现场总线等通信技术。 组态软件： 提供图形化的编程、组态和调试环境。 在化工中的应用： 大型连续生产装置的全面自动化控制。 6.2 PLC 系统架构与特点： 模块化设计： CPU模块、输入模块、输出模块、通信模块、功能模块等。 编程语言： IEC 61131-3 标准（梯形图、指令表、功能块图、结构化文本、顺序功能图）。 响应速度快： 适用于需要快速响应的离散控制和顺序控制。 成本效益高： 适用于中小型生产过程或特定单元的控制。 在化工中的应用： 间歇反应釜控制、包装线、安全联锁系统（SIS）等。 6.3 DCS 与 PLC 的选择与集成： 根据生产规模、复杂程度、控制要求、投资预算等因素进行选择。 介绍DCS与PLC在同一工厂中协同工作的可能性。 第七章 化工过程控制中的先进技术 7.1 模糊控制： 模糊逻辑原理： 模糊集合、隶属函数、模糊推理。 模糊控制器设计： 模糊化、模糊推理、解模糊。 在化工中的优势： 适用于非线性、模型不精确的系统，无需精确数学模型。 案例： 反应温度控制、pH 控制。 7.2 神经网络控制： 神经网络基本原理： 感知器、多层前馈网络、反向传播算法。 神经网络在过程控制中的应用： 系统建模、故障诊断、预测控制。 在化工中的优势： 强大的学习和自适应能力。 案例： 复杂化学反应动力学建模。 7.3 模型预测控制（MPC）： 基本原理： 基于预测模型，在控制周期内优化未来一系列控制输入，以最小化预测的成本函数。 MPC 的优势： 能有效处理多变量、强耦合、约束条件下的控制问题。 在化工中的应用： 炼油、乙烯装置等复杂过程的优化控制。 7.4 过程监控与故障诊断： 基于模型的故障检测： 利用过程模型检测与预测值之间的偏差。 基于数据的故障诊断： 模式识别、机器学习方法。 传感器故障、执行器故障、控制器故障的诊断方法。 安全仪表系统（SIS）： 介绍独立于基本控制系统的安全保护系统，用于在发生危险情况时使装置安全停车。 第八章 化工过程控制系统的设计、实施与维护 8.1 控制系统设计流程： 需求分析、系统规范制定、硬件选型、软件开发、组态编程、系统集成。 详细设计文档的编写。 8.2 系统实施与调试： 现场安装、接线、硬件调试。 软件联调、参数整定、试运行。 操作员培训。 8.3 系统维护与优化： 日常巡检、故障排除、备品备件管理。 定期性能评估、控制参数优化。 系统升级与改造。 8.4 化工过程控制的未来发展趋势： 工业物联网（IIoT）与大数据分析。 人工智能（AI）在过程优化中的应用。 更加智能化的传感器与执行器。 绿色化工与可持续发展的过程控制。 本书特点： 理论与实践相结合： 既深入浅出地讲解了过程控制的理论基础，又结合了大量化工生产的实际应用案例。 内容全面深入： 涵盖了从基础概念到先进技术的广泛内容，为读者提供了一个系统的知识体系。 侧重实际应用： 强调传感器、执行器、DCS/PLC 等实际设备的选型、安装与应用，以及实际过程的建模与控制策略设计。 结构清晰，易于理解： 各章节逻辑严谨，语言通俗易懂，配有丰富的图表和实例，便于读者学习和掌握。 适用读者： 本书适用于从事石油化工、精细化工、制药、环保等领域的研究生、本科生，以及从事化工过程设计、自动化、仪表、操作、管理等工作的工程师、技术人员。对于希望深入了解现代化工过程控制技术的专业人士，本书将是一本宝贵的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本《9787122092526 传感器与测试技术(郭雷) 化学工业出版社 郭雷》给我带来了很多惊喜，虽然我不是科班出身，但对这个领域一直抱有浓厚的兴趣。这本书的排版和设计非常人性化，即便是像我这样的初学者，也能很快找到阅读的切入点。作者在讲解基础概念时，深入浅出，没有过多的晦涩术语，而是大量采用生活中的实例来辅助说明，这极大地降低了理解门槛。特别是关于信号采集和数据处理的那几个章节，作者的讲解逻辑清晰，步骤详尽，让人有一种“原来如此”的豁然开朗之感。我花了大约两周时间，每天晚上集中精力阅读，感觉自己对传感器的工作原理和基本的测试流程有了系统性的认识。它不仅仅是一本教科书，更像是一位耐心的导师，在引导我探索这个充满奥秘的技术世界。我对书中关于抗干扰措施的讨论印象尤其深刻，那部分内容非常实用，直接触及了实际工程应用中的痛点，提供了切实可行的解决方案。这本书的深度适中，既保证了理论的严谨性，又兼顾了读者的接受度，是一本非常值得推荐的入门或进阶读物。

评分☆☆☆☆☆

从一个长期从事工业自动化领域的老兵的角度来看，这本书的价值在于其对“可靠性”的强调。在我们的实践中，传感器往往是系统中最脆弱的一环，环境因素（温度、湿度、振动）对其性能的影响是巨大的。这本书在环境适应性、长期漂移分析以及如何设计冗余测量方案等方面，给出了非常宝贵且实用的指导意见。它不像有些教材那样只罗列公式，而是将理论分析与实际工程限制紧密地结合起来。特别是对测量链中各个环节误差的传递和累积效应的分析，简直是教科书级别的范例。读完这本书，我重新审视了我们车间里几个老旧测量点的设置，发现了一些过去被忽视的系统性缺陷。这本书的语言风格沉稳、大气，逻辑推导严密，非常适合需要进行系统设计和验证的专业人士。它不是一本能让你快速“上手”的速成指南，而是一本能让你“精通”的工具书，需要投入时间和精力去细细品味。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我购买这本书主要是因为工作需要，我的岗位时不时会接触到一些设备的数据异常分析。最初，我对这些复杂的测量系统感到头疼，各种参数和公式让人望而却步。然而，郭雷教授的这本著作，仿佛为我打开了一扇新的窗户。它最让我称赞的是其内容组织的高度系统性。从最基础的传感元件分类，到复杂的测量系统的动态特性分析，层次分明，层层递进。我特别喜欢其中对不同类型传感器（比如光电式、电涡流式等）的工作原理对比分析，表格和图示的运用恰到好处，使得它们之间的异同点一目了然。更重要的是，书中后半部分对不确定度分析和误差来源的剖析，非常详尽和专业，这对于我们进行故障排查至关重要。我尝试按照书中的步骤对几个历史数据进行回溯分析，结果发现以前一直忽略的几个微小误差源，现在都能被精确地定位和量化。这本书的价值在于它提供了一种严谨的科学思维框架，而不仅仅是一堆知识点的堆砌。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版质量本身就值得点赞。纸张的质感很好，印刷清晰，即便是长时间阅读也不会感觉眼睛疲劳。作为一本技术类的专著，它的学术严谨性是毋庸置疑的，但有趣的是，作者在保持专业性的同时，也适当地穿插了一些历史背景知识，让整个阅读过程显得不那么枯燥。比如，它回顾了早期机械式测量技术的发展轨迹，这让读者能更好地理解现代电子传感器的优越性所在。我个人最欣赏的地方在于，作者并没有停留在“是什么”的层面，而是深入探讨了“为什么会这样”以及“如何优化”。在讨论传感器动态响应时，它引入了频域分析的概念，虽然初期需要查阅一些额外的信号处理资料来巩固，但最终的理解深度是无可替代的。这本书无疑是为那些希望深入理解测试技术本质，而非仅仅停留在“会用”层面的工程师或学生量身定做的。它鼓励读者去质疑和探索，而不是被动接受。

评分☆☆☆☆☆

我是在准备一个重要的行业资格认证考试时接触到这本书的。坦白说，市面上关于传感器技术的参考书汗牛充栋，但很多都过于偏重某一特定应用领域，缺乏一个宏观的视角。而这本《传感器与测试技术》，成功地搭建了一个全面的知识体系。它不仅涵盖了从原理到实现的各个环节，还非常注重测试系统集成和实际应用中的兼容性问题。让我印象深刻的是，书中关于“虚拟仪器”和数据总线技术在现代测试系统中的应用进行了专门的论述，这部分内容紧跟行业前沿，显示出作者紧密的学术视野。我将书中涉及到的所有案例和习题都进行了模拟操作，虽然有些地方需要借助网络资源来查找具体的软件或硬件平台信息，但书本身提供的理论基础是坚不可摧的。如果把这本书比作一张地图，它为我们指明了测试技术全景的方位，让我在面对复杂系统时，知道该从哪个点切入，如何逐步展开分析。