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第1章 概述1

1.1 智能仪器发展史1

1.1.1 智能仪器的分类1

1.1.2 现代仪器仪表的重要性2

1.1.3 智能仪器的发展趋势2

1.2 智能仪器技术要素3

1.2.1 现代传感器技术3

1.2.2 数据采集技术5

1.2.3 微处理器技术5

1.2.4 嵌入式系统7

1.2.5 现代数字逻辑设计技术8

1.2.6 网络与通信技术9

1.3 智能仪器的设计要点9

1.3.1 设计和研制智能仪器的一般过程9

1.3.2 智能仪器主机的选择11

1.3.3 市场调研12

第2章 智能仪器系统构成13

2.1 智能仪器的基本构成13

2.2 前向通道设计15

2.2.1 传感器15

2.2.2 模拟信号调理17

2.3 后向通道设计18

2.3.1 D/A转换原理19

2.3.2 D/A转换器的主要技术指数19

2.3.3 D/A转换电路输入与输出形式20

2.3.4 D/A转换器与微型计算机接口21

2.3.5 D/A转换器应用举例22

2.3.6 开关量输出通道23

2.4 人机接口28

2.4.1 键盘与接口28

2.4.2 键盘接口电路及控制程序31

2.4.3 显示接口电路36

2.5 数据通信38

2.5.1 RS-232C总线标准及应用38

2.5.2 RS-422A/485标准总线39

2.5.3 通用串行总线及应用40

第3章 智能仪器的基本数据处理算法43

3.1 克服随机误差的数字滤波算法43

3.1.1 克服大脉冲干扰的数字滤波法43

3.1.2 抑制小幅度高频噪声的平均滤波法46

3.1.3 复合滤波法47

3.2 消除系统误差的算法48

3.2.1 仪器零位误差和增益误差的校正方法48

3.2.2 系统非线性校正49

3.2.3 系统误差的标准数据校正法52

3.2.4 传感器温度误差的校正方法53

3.3 工程量的标度变换53

第4章 微弱信号检测技术55

4.1 微弱信号检测基本方法55

4.1.1 频域信号的窄带化技术56

4.1.2 时域信号的积累平均法56

4.1.3 并行检测的多道分析57

4.2 低噪声放大器设计57

4.3 锁相放大器59

4.3.1 相敏检测器59

4.3.2 数字相敏检波器61

4.3.3 锁相放大器主要性能参数说明63

4.4 锁相放大器微弱信号检测方案的应用66

4.4.1 在测定化学阻抗中的应用66

4.4.2 在金属探测器中的应用68

4.4.3 在涡流探伤仪中的应用68

4.4.4 在金属材料张力试验中的应用69

第5章 设计实例71

5.1 智能仪器设计原则与研发步骤71

5.1.1 智能仪器设计的基本要求71

5.1.2 智能仪器的设计原则72

5.1.3 智能仪器的研发步骤74

5.2 EIlog-05地面系统自检装置设计75

5.2.1 地面系统自检装置总体设计75

5.2.2 主控电路工作原理77

5.2.3 电缆驱动电路94

5.2.4 辅助电路98

5.2.5 箱体和面板功能设计103

5.3 过套管电阻率测井超低信道噪声测量系统设计104

5.3.1 研究内容及技术要求104

5.3.2 过套管电阻率测量系统模型组成及工作原理105

5.3.3 测量系统组成及关键技术106

5.3.4 高分辨同步采样技术113

5.3.5 系统测试117

5.4 一种高精度脉冲测量仪的设计123

5.4.1 系统设计整体方案与测量工作原理124

5.4.2 系统硬件设计130

5.4.3 系统软件设计133

5.4.4 频率和脉宽（占空比）测量软件设计137

5.4.5 幅度测量137

5.4.6 人机界面软件设计140

5.4.7 系统调试结果分析141

5.5 基于STM32超声波测风速风向仪的设计142

5.5.1 系统概述143

5.5.2 系统理论分析与计算146

5.5.3 系统整体方案设计147

5.5.4 系统硬件电路设计148

5.5.5 系统软件设计151

5.5.6 测试条件与测试结果分析155

5.6 高精度数据采集系统158

5.6.1 系统概述158

5.6.2 系统整体方案设计159

5.6.3 系统硬件电路设计164

5.6.4 系统软件设计169

5.6.5 数据采集系统调试结果分析171

5.7 基于DDS技术的超低频信号源系统设计175

5.7.1 系统概述175

5.7.2 DDS基本原理176

5.7.3 系统整体方案与工作原理178

5.7.4 系统硬件电路设计178

5.7.5 系统软件设计182

5.8 微振动检测系统设计189

5.8.1 系统概述189

5.8.2 MEMS传感器振动检测技术190

5.8.3 系统整体方案与工作原理190

5.8.4 系统硬件电路设计192

5.8.5 系统软件设计193

5.9 钻井泥浆自动流变仪研制201

5.9.1 系统概述201

5.9.2 系统整体方案与工作原理201

5.9.3 系统硬件电路设计204

5.9.4 系统的软件设计207

5.10 油气管线防盗漏失动态检测系统214

5.10.1 系统概述214

5.10.2 系统整体方案与工作原理214

5.10.3 系统硬件电路设计217

参考文献221