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第1章 绪论1

1.1 检测技术与现代科学技术1

1.2 机电工程中的检测技术1

1.2.1 机电工程与机械电子工程1

1.2.2 检测技术在机电工程中的应用2

1.2.3 检测与控制的关联3

1.3 智能检测的形成与发展4

1.3.1 检测技术的发展4

1.3.2 检测智能化5

1.3.3 智能检测装置的主要形式6

1.3.4 检测智能化方法8

习题与思考题9

第2章 自动检测系统基础10

2.1 自动检测系统的组成10

2.1.1 自动检测系统的硬件配置10

2.1.2 自动检测系统的软件配置11

2.2 模拟量数据采集系统12

2.2.1 模拟量数据采集系统的组成12

2.2.2 典型的数据采集系统13

2.3 数据采集系统输入接口器件17

2.3.1 测量放大器17

2.3.2 程控增益放大器18

2.3.3 采样/保持器20

2.3.4 多路模拟开关22

2.3.5 脉冲调宽式 A/D 转换器24

2.4 数据采集系统实例26

2.4.1 自动巡回检测系统26

2.4.2 集成数据采集系统27

2.5 测控系统主要特性指标及其测定29

2.5.1 采集速率30

2.5.2 系统线性度30

2.5.3 系统准确度31

2.5.4 通道间串扰抑制比33

2.5.5 系统共模抑制比与最高共模电压34

2.5.7 输入阻抗36

2.5.6 系统串模抑制比36

2.5.8 主要性能指标举例37

2.6 测量不确定度及其评定39

2.6.1 测量不确定度概述39

2.6.2 测量不确定度的分类41

2.6.3 测量不确定度评定流程及实例43

习题与思考题45

第3章 智能传感器(Smart Sensor)47

3.1 概述47

3.1.1 智能传感器的概念47

3.1.2 智能传感器的功能特点47

3.1.3 智能传感器的实现途径48

3.2.1 智能传感器的硬件构成50

3.2 智能传感器的系统构成50

3.2.2 智能传感器中的软件51

3.3 智能传感器的集成技术53

3.3.1 硅微机械加工技术53

3.3.2 X 射线深层光刻电铸成型技术(LIGA 技术)59

3.3.3 典型微型传感器结构与制造62

3.4 典型智能传感器64

3.4.1 智能压力(差)传感器 ST-300064

3.4.2 智能压阻式压力传感器66

3.5 智能传感器的发展方向69

习题与思考题70

4.1 概述71

第4章 智能仪器典型功能的实现方法71

4.2 智能仪器典型功能的实现方法72

4.2.1 自动校准73

4.2.2 硬件的自检与故障诊断74

4.2.3 自动量程转换77

4.3 测量误差修正79

4.3.1 利用数据处理提高测量精度的理论描述79

4.3.2 随机误差的修正方法80

4.3.3 系统误差的修正方法81

4.3.4 传感器特性线性化处理83

4.4.1 智能仪器的软件结构86

4.4.2 键功能程序设计86

4.4 智能仪器的软件86

4.4.3 人机接口89

4.4.4 程序运行失常的软件对策90

4.5 智能仪器实例1——智能型声发射刀具监控仪 AEM-200091

4.5.1 概述91

4.5.2 智能型刀具监控仪的硬件结构92

4.5.3 监控仪工作过程与工作原理92

4.5.4 预捕捉程序94

4.6 智能仪器实例2——花键分度误差自动检测装置94

4.6.1 系统工作原理94

4.6.2 硬件实现95

4.6.3 软件模块97

习题与思考题98

第5章 虚拟仪器99

5.1 概述99

5.1.1 虚拟仪器99

5.1.2 虚拟仪器的特点100

5.1.3 虚拟仪器的组成100

5.2 PC-DAQ 系统102

5.2.1 数据采集装置 DAQ(Data Acquisition Device)102

5.2.2 信号调理器104

5.2.3 PC-DAQ 系统配置方案106

5.3 VXI 总线系统107

5.3.1 VXI 总线系统107

5.3.2 系统配置方案109

5.3.3 VXI 系统器件与通信110

5.3.4 基于 VXI 总线的虚拟仪器平台实例111

5.4 PXI 技术规范及仪器112

5.4.1 机械结构标准113

5.4.2 电气技术标准114

5.4.3 软件结构标准114

5.4.4 PXI 产品和应用115

5.5 虚拟仪器软件与开发平台115

5.5.1 器件驱动软件(Device Driver 或 Instrument Driver)115

5.5.2 图形化软件开发平台116

5.6 LabVIEW 简介117

5.6.1 LabVIEW 程序的组成117

5.5.3 数据分析软件117

5.6.2 LabVIEW 的操作模板118

5.6.3 LabVIEW 编程实例121

习题与思考题124

第6章 图像检测技术125

6.1 图像检测基本理论125

6.1.1 图像检测基本概念125

6.1.2 图像数字化二值处理127

6.1.3 数字图像滤波128

6.1.4 图像增强技术132

6.2 图像传感器133

6.2.1 电荷耦合器件133

6.2.2 位敏传感器137

6.3 CCD 图像测量系统的组成138

6.3.1 CCD 图像测量的基本原理139

6.3.2 光学系统参数的选择140

6.3.3 系统参数的标定方法141

6.4 图像检测技术的实际应用141

6.4.1 三角测距法原理142

6.4.2 自动调焦系统及评价函数144

6.4.3 分辨率的提高145

6.5 微结构几何尺寸的光电图像检测系统147

6.5.1 图像测量系统的构成147

6.5.2 图像测量系统处理流程147

6.5.3 图像边缘处理148

6.5.4 三维显示149

习题与思考题152

第7章 智能检测系统硬件及系统配置154

7.1 智能检测系统中的传感器及其应用特点154

7.1.1 常用传感器的主要特点及其典型应用154

7.1.2 新型传感器157

7.1.3 数字传感器160

7.1.4 传感器的选用160

7.2 检测系统输入通道接口技术161

7.2.1 信号预变换161

7.2.2 信号变换电路162

7.2.3 数字量输入检测通道169

7.3 检测系统输出通道的隔离与驱动174

7.3.1 数字量(开关量)的输出隔离175

7.3.2 数字量(开关量)的输出驱动176

7.4 单片机检测系统应用实例181

7.4.1 单片机检测系统设计181

7.4.2 单片机检测系统应用实例——压力、温度测控仪183

习题与思考题190

第8章 高级智能原理及实现方法192

8.1 神经网络基本知识192

8.1.1 神经元模型192

8.1.2 人工神经网络的分类193

8.1.3 人工神经网络的学习技术196

8.2 常见的几种神经网络198

8.2.1 BP 网络199

8.2.2 SOM 网络202

8.2.3 Hopfield 网络203

8.3 神经网络在智能检测中的应用205

8.3.1 热电偶特性的神经网络建模205

8.3.2 传感器故障检测的神经网络方法207

8.3.3 神经网络滤波209

8.3.4 基于神经网络的传感器静态误差综合修正法212

8.4 多传感器信息融合技术218

8.4.1 信息融合的理论基础218

8.4.2 多传感器信息的特征提取220

8.4.3 多传感器信息的模式识别222

习题与思考题227

第9章 坐标测量机与智能化228

9.1 概述228

9.1.1 坐标测量与坐标测量机228

9.1.2 CMM 的主要应用模式230

9.2 坐标测量机系统构成和测量软件232

9.2.1 CMM 机械系统232

9.2.2 CMM 测头系统234

9.2.3 CMM 测量软件及控制系统238

9.3 尺寸测量接口规范(DMIS)240

9.3.1 DMIS 编程环境240

9.3.2 DMIS 语言简介243

9.4 基于 CMM 的计算机辅助检测规划设计与 CMM 智能化245

9.4.1 基于 CMM 的计算机辅助检测规划设计(CAIP)系统结构245

9.4.2 智能 CMM248

9.5 虚拟坐标测量机252

9.5.1 虚拟坐标测量机简介252

9.5.2 VCMM 最新应用实例254

9.6 关节式坐标测量机258

9.6.1 关节式 CMM 的结构及特点258

9.6.2 关节式 CMM 的工作原理260

9.6.3 关节式 CMM 主要技术指标及实例262

习题与思考题264

参考文献265