检测与控制实验教程

第1章 实验基础知识

1.1 检测与控制实验概论

1.2 测量技术的基础知识

1.3 测量误差的分类

1.4 有效数字及数据舍入规则

1.5 系统误差的消除

1.6 随机误差的处理

1.7 粗大误差的剔除

1.8 测量结果误差的估计

1.9 数据处理

1.1 0习题一

第2章 传感器技术基础

2.1 常用传感器原理

2.2 常用传感器简介

2.3 传感器的特性

2.4 传感检测实验技术

2.5 习题二

第3章 MATLAB语言及Simulink仿真

3.1 MATLAB的基本知识

3.2 控制系统函数全集

3.3 应用实例

3.4 Simulink简介

3.5 Simulink模型的构建

3.6 习题三

第4章 检测技术实验

4.1 实验一力敏传感器实验：金属箔式应变片

4.2 实验二温度传感器实验

4.3 实验三光敏传感器实验

4.4 实验四气敏、湿敏传感器实验

4.5 实验五湿度测量仪的设计

4.6 实验六酒精气体报警器

4.7 实验七相敏检波器实验

4.8 实验八电容式传感器特性

4.9 实验九综合传感器：力平衡式传感器

4.1 0实验十光纤位移传感器：位移测量

4.1 1检测技术实验部分电路原理图

第5章 信号与系统实验

5.1 实验一常用信号波形的观察与测试

5.2 实验二双口网络测试

5.3 实验三无源和有源滤波器的特性

5.4 实验四用同时分析法观测方波信号的频谱

5.5 实验五信号的采样与采样定理

5.6 实验六应用MATLAB实现周期信号的傅里叶级数分解与综合

5.7 实验七二阶系统的模拟

5.8 实验八离散系统的零极点分析

5.9 测量仪器仪表工作原理与信号系统实验箱简介

第6章 自动控制原理实验

6.1 实验一典型环节的模拟研究

6.2 实验二二阶系统的瞬态响应和高阶系统的稳定性

6.3 实验三系统校正

6.4 实验四非线性系统

6.5 实验五自动控制系统静态误差实验

6.6 实验六控制系统的品质及校正装置的应用

6.7 实验七控制系统频率特性仿真研究

6.8 实验八状态反馈控制系统

6.9 实验九线性控制系统的稳定性分析

6.1 0实验十非线性系统的计算机仿真

6.1 1控制系统框图模型的Simulink表示

第7章 综合实验

7.1 实验一磁悬浮系统仿真(MATLAB)

7.2 实验二信号的模数转换电路

7.3 实验三数字频率计的设计

7.4 实验四温度自动控制系统

7.5 实验五角随动控制系统综合实验

7.6 实验六步进电动机实验

7.7 实验七交流伺服电动机实验

7.8 控制电动机的技术指标

附录ACSY系列传感器实验仪简介

附录B自动控制原理实验箱简介

附录C部分常用集成电路引脚功能图

参考文献

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本书是根据高等学校电气信息类专业的技术基础实验课程的要求，结合编者多年来的实验教学实践而编写的。本书力图反映近年来检测与控制实验教学改革的成功经验，内容综合了“检测技术”、“信号与系统”和“自动控制原理”三门课程的实验，以实现电气信息类技术基础实验课程结构的合理化。

本书按照“以能力为本，以工程实践为主线，以检测与控制实验为主体的模块化课程体系”的总体要求，以检测与控制模块为中心构建的工程实践课程体系，彻底打破学科课程原有的设计思路，紧紧围绕工程实践的需要来选择和组织课程内容，突出工程实践与知识的联系，让学生在工程实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与基本技能要求的相关性，提高学生的综合性和创新性能力。

本书实验项目选取的基本依据是该门课程所涉及的工作领域和任务范围。本书在实验项目的具体设计过程中，还以电子信息与自动化类专业的典型实验为载体，使实验任务具体化，产生具体的实验项目。本书实验项目的编排依据是电子信息与自动化类专业所特有的实验任务逻辑关系，而不是该专业的知识关系。

本书共7章：第1章实验基础知识，主要阐述了检测与控制实验课程的作用和地位、电气测量的基本知识与方法；第2章传感器技术基础，阐明了常用传感器的原理和特性以及传感检测实验技术；第3章MATLAB语言及Simulink仿真，主要介绍了MATLAB语言系统和图形界面仿真工具Simulink的特点和应用；第4章检测技术实验；第5章信号与系统实验；第6章自动控制原理实验；第7章综合实验。附录为常用设备与器件，主要介绍了传感器实验仪、自动控制原理实验箱和部分常用集成电路引脚功能图。

本书由华中科技大学魏伟任主编，上海电力学院刘建锋任副主编；第1、3、6章由魏伟编写，第2、7章由刘建锋编写，第4章由华中科技大学敬照亮编写，第5章由武汉职业技术学院许胜辉编写；全书由魏伟负责整理和统稿。

限于编者水平和时间仓促，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。2100433B

本书共分7章，主要内容包括：检测与控制实验基础知识；常用传感器的原理、特性以及传感检测实验技术；MATLAB语言系统和图形界面仿真工具Simulink的特点、应用；检测技术实验信号与系统实验；自动控制原理实验；了检测与控制综合实验等。

《检测与控制实验教程》是高等学校电气信息类专业的技术基础实验课程教材，内容涵盖“检测技术”、“信号与系统”、“自动控制原理”等课程的主要实验项目、实验原理和实验方法。

《检测与控制实验教程》内容丰富，原理阐述简明扼要，注重基本技能和综合应用，有助于学生实践能力的培养。

《自动检测与控制仪表实训教程》适合于石油、化工、冶金、电力、国防、制药、纺织等工业企业的应用，结合企业真实自动检测与过程控制工程应用实例，遵循主动适应社会发展需要、突出应用性和针对性、加强实践能力培养的原则，从高职高专院校的实际出发，精选内容，突出重点。

《自动检测与控制仪表实训教程》的应用价值：

《自动检测与控制仪表实训教程》按照21世纪人才培养的时代特征，突出高职高专工程类自动化技术的教育特点，以培养应用型、技能型人才为目标，将生产过程中自动检测与控制仪表的新知识、新技能、新检测手段编入教材中。全书以最新的编著方法，紧密配合工学结合的思路，给人耳目一新的感受，以自动检测应用能力为手段，结构清晰，深入浅出，更便于高职高专学生学习。

《自动检测与控制仪表实训教程》的主要特色：

《自动检测与控制仪表实训教程》重点培养生产过程自动检测与控制仪表的应用能力。从教材的内容到形式都极具特色，采用真实典型的应用实例，以技能操作为核心，系统地讲授基本概念及影响自动检测与控制仪表的主要因素。使本教材突出指导性、实用性和可操作性，着重培养学生的动手能力，训练内容经典，达到培养具有关键能力和拓展创新型技能人才的目的。

《自动检测与控制仪表实训教程》编写过程中得到了企业高级工程师、高级技师的大力帮助，当教材编写后，请专业高级工程师与高级技师把关，都认为本教材：能立足高职高专人才教育培养目标，结合企业真实过程控制工程应用实例，遵循主动适应社会发展需要、突出应用性和针对性、加强实践能力培养的原则，从高职高专院校的实际出发，精选内容，突出重点，力求教材本身的实用性和对高职高专学生的适用性。同时可作为各行各业生产过程中控制工程的培训使用教材。

《自动检测与控制仪表实训教程》有如下突出特点：

（1）实用性：教材来源于真实生产实际工程和企业自动检测与控制仪表，涉及的专业技术面广，使专业核心技能得到综合运用，着重培养学生的综合动手能力。

（2）集理论、实践技能训练与技术应用能力培养为一体，内容体系新颖，体现了新世纪高职高专人才教育的培养模式和基本要求。

（3）将知识点与技能点紧密结合，注重培养学生实际动手能力和解决实际问题的能力，突出了高等职业教育的应用特色，强调以能力为本位与有明确具体的训练制作成果展示。

（4）教材内容以具体工程为主，原理尽量少，充分考虑技能型人才的培养目标。

（5）案例分析内容覆盖面宽，选择性强，可满足不同行业的需求，得以更好借鉴。

项目一 自动检测与传感器应用

概述 自动化仪表发展概况与仪表分类

任务一 自动检测仪表的基本概念

1.1.1 传感器

1.1.2 自动检测电路

1.1.3 工业控制装置的基础知识

1.1.4 自动检测技术的基本概念

1.1.5 检测误差分析基础

1.1.6 检测技术及方法分析

任务二 温度传感器与仪表应用

1.2.1 温度测量的基本概念

1.2.2 温度传感器的分类与选型

1.2.3 温度传感器的选型原则

1.2.4 测温传感器典型应用

1.2.5 温度检测传感器及仪表实训

任务三 压力检测传感器及仪表

1.3.1 压力传感器的分类与选型

1.3.2 差压变送器

1.3.3 压力传感器典型应用

1.3.4 压力测量仪表选择及安装

1.3.5 压力检测传感器及仪表实训

任务四 流量传感与仪表应用

1.4.1 流量检测传感器的分类

1.4.2 流量检测传感器的选型

1.4.3 流量传感器的应用

1.4.4 流量传感器标定装置的使用

任务五 物位传感器与仪表

1.5.1 物位计的主要类型

1.5.2 物位信号的检测方法与检测元件选择

1.5.3 物位计典型应用

1.5.4 液位检测传感器及仪表实训

项目二 调节控制仪表应用

任务一 常规控制规律

2.1.1 基本控制规律

2.1.2 常规控制规律

2.1.3 实用PID控制规律的构成

任务二 调节器控制规律的实现

2.2.1 DDZ型调节器PID控制规律的实现

2.2.2 数字式调节器控制规律的实现

2.2.3 常规调节器基本电路分析

2.2.4 DDZ型调节器与智能调节器实训

任务三 可编程序调节器

2.3.1 可编程序调节器简介

2.3.2 程序控制规律的构成

2.3.3 程序控制规律

2.3.4 可编程调节器的调校

任务四 先进调节器浅析

2.4.1 增强型PID控制规律分析

2.4.2 虚拟调节仪表发展趋势

2.4.3 先进调节器的应用

项目三 执行器应用

任务一 执行器的构成及工作原理

3.1.1 执行器分类与比较

3.1.2 执行器基本构成及工作原理

任务二 气动执行器

3.2.1 气动执行器基本构成

3.2.2 阀门定位器

3.2.3 气动执行器与阀门定位器实训

任务三 电动执行器

3.3.1 电动执行机构的特点

3.3.2 电动执行器的构成及原理

3.3.3 伺服放大器的原理、调校及安装

3.3.4 ZKJ-7100型角行程电动执行机构应用

3.3.5 智能型直流无刷变频电动执行机构应用

任务四 调节机构及调节阀

3.4.1 调节机构

3.4.2 调节阀结构及分类

3.4.3 调节阀的流量特性

3.4.4 调节型电动蝶阀应用

附录

参考资料2100433B

《自动控制系列实验教程》主要针对电气工程及其自动化、农业电气化与自动化专业的自动控制原理实验、计算机控制实验、数值分析实验以及现代控制实验编写的，共分为五大部分，包括自动控制原理实验、计算机控制实验、机械工程控制基础实验、现代控制理论实验、数值分析实验。