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| 內容簡介： |
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数据采集已经成为现代科技中不可或缺的一部分，本书全面并系统地介绍了现代数据采集技术。全书共分10 章，主要内容包括：数据采集及其基本原理、数据采集系统常用传感器、数据采集信号调理、多路模拟开关、模/数转换器、数/模转换器、数据传输技术、采样数据处理与分析、数据采集板卡、数据采集系统设计。本书图文并茂，注重理论与实际的结合，其中部分应用实例系作者近年来科研工作的经验总结，尽量做到帮助读者合理且正确地设计数据采集系统。本书可作为高等院校仪器仪表、机电一体化、电子信息类、自动化等相关专业的教材，也可作为相关工程技术人员的参考用书。
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| 目錄：
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第1章 数据采集及其基本原理 001
1.1 数据采集的发展与历史 001
1.1.1 数据采集技术的起源 001
1.1.2 数据采集技术的发展历程 002
1.1.3 现代数据采集技术及发展 003
1.2 现代数据采集技术的应用 005
1.3 数据采集技术 013
1.3.1 数据采集的基本概念 013
1.3.2 数据采集系统的任务 014
1.3.3 数据采集系统评价指标 014
1.4 数据采集系统结构形式 016
1.4.1 集中式数据采集系统 016
1.4.2 分布式数据采集系统 018
1.4.3 分布式网络数据采集系统 019
1.5 模拟信号数据采集的原理过程 020
1.6 数据采集信号处理 022
1.6.1 数据处理的类型 022
1.6.2 数据处理的任务 023
习题 023
第2章 数据采集系统常用传感器 024
2.1 传感器基本概念 024
2.1.1 传感器及其选型 024
2.1.2 传感器的分类 025
2.2 电阻式传感器 027
2.2.1 电阻应变式传感器 027
2.2.2 变阻式传感器 031
2.3 电容式传感器 032
2.3.1 工作原理 032
2.3.2 电容式传感器的类型 032
2.4 电感式传感器 035
2.4.1 自感式传感器 035
2.4.2 互感式传感器 039
2.5 磁电式传感器 040
2.5.1 动圈式和动铁式传感器 040
2.5.2 磁阻式传感器 041
2.6 压电式传感器 042
2.6.1 工作原理 042
2.6.2 压电材料 043
2.7 光电式传感器 044
2.7.1 光电效应 044
2.7.2 光电器件 045
2.8 霍尔传感器 049
2.8.1 霍尔效应 049
2.8.2 霍尔效应的应用 050
2.9 传感器的发展趋势 051
2.9.1 微型化 052
2.9.2 智能化 052
2.9.3 集成化、多功能 053
2.9.4 无线网络化 053
习题 054
第3章 数据采集信号调理 055
3.1 概述 055
3.1.1 信号调理电路的功能和目的 055
3.1.2 信号调理电路的要求 056
3.1.3 主要信号调理电路 056
3.2 运算放大电路 057
3.2.1 运算放大器的基本特性 057
3.2.2 基本应用电路 059
3.3 测量放大器电路 062
3.3.1 测量放大器概述 062
3.3.2 测量放大器原理 062
3.3.3 测量放大器的主要技术指标 064
3.3.4 测量放大器集成芯片 065
3.3.5 测量放大器的使用 065
3.4 有源滤波电路 067
3.4.1 滤波电路基础知识 067
3.4.2 有源低通滤波电路 068
3.4.3 有源高通滤波电路 070
3.4.4 带通、带阻滤波电路 071
3.4.5 双二阶环电路 073
3.5 信号转换电路 073
3.5.1 电压/频率、频率/电压转换电路 073
3.5.2 V/I和I/V变换 080
习题 085
第4章 多路模拟开关 086
4.1 电子多路开关工作原理 086
4.1.1 双极型晶体管开关 086
4.1.2 场效应晶体管开关 087
4.1.3 集成多路开关 087
4.2 多路开关主要指标及电路特性 088
4.3 多路开关集成芯片 092
4.3.1 无译码器的多路开关 092
4.3.2 有译码器的多路开关 092
4.4 多路开关接法设计 095
4.5 多路模拟开关的应用 096
4.5.1 模拟通道扩展 096
4.5.2 组成增益可程控的测量放大器 099
4.5.3 组成增益可程控的运算放大器 099
4.5.4 数据采集系统应用案例 100
习题 100
第5章 模/数转换器 101
5.1 A/D转换器的分类 101
5.2 A/D转换器的主要性能参数 102
5.2.1 静态参数 102
5.2.2 动态参数 104
5.3 逐次逼近式 A/D转换器 106
5.3.1 工作原理 106
5.3.2 工作过程 106
5.4 双斜积分式 A/D转换器 107
5.4.1 工作原理 107
5.4.2 工作过程 108
5.5 8位A/D转换器芯片ADC0809 109
5.5.1 芯片简介 109
5.5.2 工作原理 111
5.5.3 接口电路和程序设计 112
5.6 12位A/D转换器芯片 AD574A 114
5.6.1 芯片简介 114
5.6.2 工作原理 116
5.6.3 接口电路和程序设计 117
5.7 12位串行 A/D转换器芯片ADS7822 119
5.7.1 芯片简介 119
5.7.2 工作原理 120
5.7.3 接口电路 121
5.8 A/D转换技术 122
5.8.1 频率混淆 122
5.8.2 采样/保持器 124
习题 128
第6章 数/模转换器 129
6.1 D/A转换基本原理 129
6.1.1 二进制译码 130
6.1.2 信号重建与恢复 130
6.2 D/A转换器的分类和组成 133
6.2.1 D/A转换器的分类 133
6.2.2 D/A转换器的基本组成 135
6.3 D/A转换器的主要技术指标 136
6.4 并行D/A转换器 138
6.4.1 权电阻D/A转换器 138
6.4.2 T形电阻D/A转换器 139
6.4.3 权电流型D/A转换器 141
6.4.4 具有双极性输出的D/A转换器 142
6.5 单片集成D/A转换器DAC0832 143
6.5.1 芯片简介 143
6.5.2 工作原理 143
6.5.3 接口电路和程序设计 145
习题 147
第7章 数据传输技术 148
7.1 RS-232数据传输技术 148
7.1.1 接口形态及引脚定义 148
7.1.2 电气特性 149
7.1.3 接口设计 150
7.1.4 传输距离及速率 151
7.1.5 RS-232C的通信参数 151
7.1.6 RS-232C的特点 151
7.2 RS-485数据传输技术 152
7.2.1 接口形态及引脚定义 152
7.2.2 电气特性 153
7.2.3 接口设计 153
7.3 USB数据传输技术 155
7.3.1 接口形态及引脚定义 155
7.3.2 电气特性 159
7.3.3 通信协议 160
7.3.4 接口设计 165
7.4 以太网数据传输技术 165
7.4.1 以太网的分类 165
7.4.2 接口形态及引脚定义 166
7.4.3 通信协议 167
7.5 无线数据传输技术 168
7.5.1 蓝牙技术 168
7.5.2 ZigBee技术 171
7.5.3 无线局域网通信技术 173
7.5.4 RFID技术 177
7.5.5 IrDA通信技术 178
7.5.6 近场通信技术 180
习题 185
第8章 采样数据处理与分析 186
8.1 采样数据的标度变换 186
8.1.1 线性参数的标度变换 187
8.1.2 非线性参数的标度变换 187
8.2 采样数据去误差处理 190
8.2.1 系统误差的消除 190
8.2.2 随机误差的处理 190
8.2.3 粗大误差的剔除 191
8.3 采样数据去干扰 192
8.3.1 剔除奇异项 192
8.3.2 采样数据数字滤波 193
8.4 采样数据处理方法 197
8.4.1 傅里叶变换 197
8.4.2 短时傅里叶变换 199
8.4.3 小波变换 201
8.4.4 自适应滤波 203
习题 205
第9章 数据采集板卡 206
9.1 数据采集板卡的分类 206
9.1.1 基于板卡总线分类 206
9.1.2 基于板卡处理信号分类 210
9.2 PCI-1730U数字量输入/输出板卡 211
9.2.1 主要技术指标 211
9.2.2 软件的安装 212
9.2.3 硬件的安装 213
9.2.4 配置板卡 214
9.2.5 引脚和信号说明 215
9.3 PCIE-1816H多功能数据采集板卡 216
9.3.1 主要技术指标 216
9.3.2 软件的安装 217
9.3.3 硬件的安装 217
9.3.4 配置板卡 217
9.3.5 引脚和信号说明 218
9.4 USB-6002多功能数据采集板卡 219
9.4.1 主要技术指标 219
9.4.2 软件的安装 221
9.4.3 硬件的安装 221
9.4.4 工作原理 221
9.4.5 引脚和信号说明 222
9.5 数据采集板卡的选型 223
9.5.1 接口方式 223
9.5.2 输入/输出指标 224
习题 224
第10章 数据采集系统设计 225
10.1 数据采集系统设计原则 225
10.2 数据采集系统设计步骤 226
10.3 集中式数据采集系统设计案例 229
10.3.1 心电监测系统设计要求 229
10.3.2 方案论证 229
10.3.3 系统设计框架 231
10.4 分布式数据采集系统设计案例 232
10.4.1 物流仓库火情智能监测系统设计要求 232
10.4.2 物流仓库火情智能监测设计原则 232
10.4.3 一种物流仓库火情环境监测网络部署新模型 232
10.4.4 研究总体方案设计 236
10.5 分布式网络数据采集系统设计案例 238
10.5.1 燃气场站监控系统设计要求 238
10.5.2 系统设计原则 239
10.5.3 总体方案设计 239
习题 241
参考文献 242
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| 內容試閱：
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数据采集技术是信息科学的一个重要分支，它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等工作，与传感器技术、信号处理技术、计算机技术一起构成了现代检测技术的基础。数据转换技术(A/D 和 D/A)作为数据采集处理和过程控制的基本手段，已在工业生产和科学实验中得到广泛应用。现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高，在瞬态信号测量、图像处理等一些高速、高精度的测量中，都需要进行数据采集。许多高校在相关专业中设置了数据采集相关的课程，以培养高层次的数据采集专门技术人才。为促进数据采集相关课程的专业教学和培训的系统化，编者结合多年教学过程中的探索，最终形成本书。本书亦为西南石油大学国家级一流本科专业建设点测控技术与仪器专业的建设成果之一。
本书主要基于现代信息化技术的需要，讲述数据采集系统中的基本概念、基本理论、工作原理、组成、性能、使用/设计方法和处理方法等，目的是帮助读者在设计和实际应用过程中正确、合理地搭建数据采集系统。《现代数据采集技术》针对学生培养需要，强调基本理论、基本概念，突出软件与硬件的结合，着重设计方法，偏重实际应用。书中附有工程现场应用实例和程序，其中大部分系作者近年来科研工作中的经验总结，突出理论与实践的结合，具有内容新颖、实用和工程性强的特点。《现代数据采集技术》共分为10章，主要内容包括：数据采集及其基本原理、数据采集系统常用传感器、数据采集信号调理、多路模拟开关、模/数转换器、数/模转换器、数据传输技术、采集数据处理与分析、数据采集板卡、数据采集系统设计(含3种类型数据采集系统设计案例电子教案)。通过对教材的学习，有利于学生掌握现代数据采集基本技术，了解数据采集系统硬件和软件的设计方法，为将来从事数据采集与处理工作打下基础。
本教材具有如下4个方面的特色：
(1)本教材在内容的编排上以数据采集信号流动方向为主要框架和分章依据，易于理解和掌握，且内容难度适中；
(2)与前期的基础课程内容冲突较少，减少重复，有利于发挥课堂学时的最佳作用；
(3)具有行业和专业特色，内容新，教材内容结合各个要素及设计环节进行系统全面的分析和展示，并且包括实际工程应用的案例；
(4)通过提升课程的配套资源质量，资源涵盖配套练习题、课件、慕课，实现紧跟国家教育步伐、满足创新人才培养的需求、适应网络时代多样化的教学需要。
本教材得到了西南石油大学2021 年校级规划教材立项及国家自然基金面上项目(52374234)资助。
由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，殷切希望相关领域专家和广大读者批评指正。
编者
于明志楼
2023年8月
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