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第1章 数据采集与处理技术的概念 1

1.1 数据采集系统的基本功能 1

1.2 数据处理的类型和任务 2

1.2.1 数据处理的类型 2

1.2.2 数据处理的任务 3

1.3 数据采集系统的分类 3

1.3.1 一般计算机数据采集与处理系统（DAS）的组成 3

1.3.2 直接数字控制型数据采集与处理系统（DDC）的组成 7

1.3.3 集散型数据采集与处理系统（DCS）及其主要特点 7

1.4 组态软件及其控制技术在数据采集与处理系统中的应用简介 11

1.5 虚拟仪器软件LabVIEW在数据采集与处理系统中的应用简介 12

习题 13

第2章 采集系统常用传感器 15

2.1 传感器的定义与组成 15

2.2 传感器的分类与特点 15

2.2.1 按被测物理量分类 15

2.2.2 按敏感材料分类 16

2.2.3 按能量的关系分类 16

2.2.4 其他分类法 16

2.3 电阻应变式传感器原理 16

2.3.1 电阻应变式传感器 16

2.3.2 电阻应变式传感器的应用实例——汽车衡称重系统 20

2.4 热电偶传感器原理 22

2.5 电感式传感器 28

2.5.1 电感式传感器概述 28

2.5.2 自感式电感传感器 28

2.5.3 差动变压器式传感器 30

2.5.4 变压器式传感器测量转换电路 31

2.5.5 自感式传感器应用实例 33

2.6 电容式传感器 35

2.6.1 电容式传感器工作原理 35

2.6.2 电容传感器应用实例 38

2.7 压电传感器 40

2.7.1 压电效应和压电传感器 40

2.7.2 压电转换电路的工作原理 42

2.7.3 压电传感器应用实例 43

2.8 霍尔传感器 44

2.8.1 霍尔元件的结构及工作原理 44

2.8.2 霍尔传感器及其应用 46

2.9 光电传感器 50

2.9.1 光电效应 50

2.9.2 光电池 52

2.9.3 光敏二极管和光敏三极管 54

2.9.4 光电传感器应用实例 56

习题 57

第3章 信号采集与信号调理技术 60

3.1 采样定理 60

3.2 A/D（模／数）转换 61

3.2.1 逐次比较型A/D转换器 62

3.2.2 并行比较型A/D转换器（3位） 64

3.2.3 A/D（模／数）转换的作用及需注意的问题 66

3.3 D/A（数／模）转换 66

3.3.1 D/A（数／模）转换电路 66

3.3.2 D/A（数／模）转换的应用 67

3.4 D/A和A/D板卡的选择和应用领域 71

3.5 数据采集系统的设计 73

3.5.1 数据采集系统结构形式的确定 74

3.5.2 系统参数设计和器件选择 76

3.5.3 高速数据采集系统 78

习题 78

第4章 数据采集常用电路 80

4.1 模拟多路开关 80

4.1.1 常用模拟多路开关的工作原理及主要技术指标 81

4.1.2 模拟多路开关的应用 84

4.2 测量放大器 85

4.2.1 集成测量放大器主要技术指标 85

4.2.2 集成测量放大器芯片AD522的应用 86

4.2.3 程控增益放大器 87

4.3 滤波器 88

4.3.1 RC无源与有源滤波器 89

4.3.2 滤波器的应用 91

4.4 USB7336多功能数据采集模块 92

4.5 PCI5413D光电隔离模入接口卡 96

习题 98

第5章 计算机接口与数据采集 99

5.1 接口的功能特点及数据传送方式 99

5.1.1 数据传送方式 99

5.2 数据采集的串行通信接口技术 103

串行通信方式 104

5.3 常用异步串行通信接口 105

5.3.1 RS-232接口 105

5.3.2 RS-422A、RS-423A接口电路 107

5.3.3 20mA电流环路串行接口 108

5.4 PC机和单片机之间的通信 109

5.5 A/D、D/A转换器及接口 110

5.5.1 AD574 110

5.5.2 单片机与12位D/A转换器DAC1208的接口 112

5.6 单片机数据采集在中央供暖系统中的应用 113

5.7 单片机温度数据采集与处理方法的工程设计 118

5.8 可编程控制器PLC模拟量处理模块 120

5.8.1 I/O模块的选择 120

5.8.2 PLC与常用输入设备的连接 121

5.8.3 模拟量处理模块 121

5.8.4 普通A/D输入模块 121

5.8.5 PLC的A/D和D/A模块介绍 121

5.8.6 温度A/D输入模块 125

习题 127

第6章 数据采集系统的抗干扰技术 128

6.1 数据采集系统中常见的干扰 128

6.2 串、共模抗干扰措施 131

6.2.1 串模干扰及抑制 131

6.2.2 共模干扰及抑制 132

6.3 硬件抗干扰措施 134

6.4 电源系统的抗干扰 135

6.5 接地系统的抗干扰 138

6.6 屏蔽技术 141

6.7 噪声与干扰抑制 142

6.7.1 噪声的耦合方式及有源器件的选择原则 142

6.7.2 抑制噪声源 146

6.7.3 减少噪声的耦合与接收 147

6.8 软件抗干扰技术 148

6.9 抗干扰应用 149

习题 150

第7章 使用LabVIEW进行数据采集与分析 151

7.1 LabVIEW虚拟仪器简介 151

7.1.1 LabVIEW的功能与特点 151

7.1.2 虚拟仪器软件开发工具LabVIEW介绍 153

7.2 LabVIEW的数据采集 154

7.2.1 数据采集系统的构成 154

7.2.2 信号调理 155

7.3 LabVIEW的VI编辑 156

7.3.1 创建一个VI 156

7.3.2 仿真信号Express VI 157

7.3.3 连接程序框图对象 158

7.3.4 调整信号 159

7.3.5 配置公式 159

7.3.6 在图形上显示两个信号 159

7.3.7 自定义旋钮控件 160

7.3.8 自定义波形图显示控件外观 161

7.3.9 基于模板创建VI 161

7.3.10 添加信号 162

7.3.11 配置滤波器Express VI 162

7.3.12 分析信号幅值 163

7.3.13 控制执行速度 163

7.3.14 设定警告界限 163

7.3.15 设置警告提示 164

7.3.16 保存数据到文件 164

7.4 采集数据并与仪器通信 165

7.4.1 采集信号 165

7.4.2 测试任务 166

7.4.3 将DAQ设备采集的数据绘制到图形 166

7.5 查找和安装仪器驱动 166

7.5.1 通过仪器I/O助手选择仪器 167

7.5.2 采集并解析仪器信息 167

7.6 MAX配置 167

7.7 快速开发工具：DAQ助手（DAQ Assistant） 169

7.7.1 使用DAQmx进行数据采集 169

7.7.2 使用DAQmx写VI 169

7.8 项目工程设计 171

7.8.1 基于LabVIEW计数信号采集与控制平台 171

7.8.2 NI实现正弦波的滤波处理 175

7.8.3 两个波形合成显示 179

习题 182

第8章 使用MCGS组态软件进行数据采集与分析 183

8.1 什么是MCGS组态软件 183

8.2 MCGS组态软件的安装 183

8.3 MCGS组态软件简介 183

8.4 MCGS组态软件的工作方式 185

8.5 MCGS项目工程实战 186

8.5.1 MCGS组态软件实现废品检测自动控制 186

8.5.2 基于工控软件的汽车电子控制可视化教学系统 189

8.5.3 基于MCGS软硬件结合的水位控制系统 194

8.5.4 基于MCGS的机械手控制系统 214

习题 218