Chapter 1 Introduction

1.1 Why Do We Care about Measurement?

1.1.1 Why Measure Anything?

1.1.2 The History of Measurement

1.2 Basic Instrumentation

1.2.1 Measurements Must Have a Reference

1.2.2 Basic Principles

1.3 Case Studies

Words and Expressions

Notes

Exercises

Chapter 2 Sensors：The First Stage in the Measurement Chain

2.1 Sensors versus Transducers

2.2 First Steps：Understanding the Measurand

2.3 Sensors as Black Boxes—For Now

2.4 There's Plenty More to Consider

2.5 Definitions

2.6 Examples of Temperature Applications

Words and Expressions

Notes

Exercises

Chapter 3 Sensors and Signal Conditioning

3.1 Transfer Function

3.1.1 Zero-Order Systems

3.1.2 First-Order Systems

3.1.3 Second-Order Systems

3.2 The Electronics of Signal Conditioning

3.2.1 Excitation

3.2.2 Input Matching

3.2.3 Translation

3.2.4 Linearization

3.2.5 Noise

3.2.6 Protection

3.3 Example Temperature Applications

Words and Expressions

Notes

Exercises

Chapter 4 Analog-to-digital Conversion

4.1 Conversion Fundamentals

4.1.1 Signal Conditioning

4.1.2 Sampling

4.1.3 Aliasing

4.1.4 Antialiasing Filter

4.1.5 Hold That Sample

4.1.6 Amplitude Quantization

4.1.7 Signal-to-Noise Ratio

4.1.8 Other Considerations

4.2 Realities of Conversion

4.2.1 Sample and Hold Circuitry

4.2.2 Quantizer

4.2.3 SNR Revisited

4.3 Converter Architectures

4.3.1 Flash and Pipeline

4.3.2 Integrating

4.3.3 Successive Approximation

4.3.4 Oversampling

4.4 Example Application：Bits versus Bandwidth

Words and Expressions

Notes

Exercises

Chapter 5 Measurement Uncertainty

5.1 The Measurement Concept

5.2 A Big Scientific and Technical Problem

5.3 The Uncertainty Concept

5.4 The GUM Approach to Uncertainty：Definitions and Methods for Its Determination

5.4.1 Type A Evaluation

5.4.2 Type B Evaluation

5.4.3 Around Values Attributed to the Measurand Confidence Interval Evaluation

5.4.4 Combined Standard Uncertainty

5.5 The Role of the Standard and the Traceability and Compatibility Concepts

5.6 Calibration

Conclusions

Words and Expressions

Notes

Exercises

Chapter 6 Data Processing in Measurement Instrumentation

6.1 Data Processing

6.2 Advantages of Digital Data Processing

6.3 Characteristics of Data Processing—Real Time and Correct

6.4 Types of Data Processing

6.4.1 Filters

6.4.2 Finite Impulse Response Filters

6.4.3 Infinite Impulse Response Filters

6.4.4 Discrete Fourier Transform and Fast Fourier Transform

6.4.5 More to Follow

6.5 Types of Processors

6.6 DSPs

Summary

Words and Expressions

Notes

Exercises

Chapter 7 Control Output Devices—Actuators and Displays for Process Automation

7.1 Direct Current Motors

7.2 Induction Motors

7.3 Solenoids

7.4 Stepper Motors

7.5 Micro Actuators

7.6 Display and Recording Equipment

7.6.1 Computer Display

7.6.2 Data Loggers

Conclusions

Words and Expressions

Notes

Exercises

Chapter 8 Control Theory

8.1 An Introduction to Negative Feedback

8.2 Negative Feedback—Some Classical Examples

8.2.1 The Outrigger

8.2.2 The Water Clock

8.2.3 The Flyball Governor

8.3 Why Should Someone Who Deals with Instrumentation and Measurement Want to Understand Control Theory?

8.4 A Brief Introduction to the History of Classical Control Theory

8.5 Negative Feedback—A First Mathematical Approach

8.6 Negative Feedback,Hish Gains,and Disturbance Rejection

8.7 Trouble in Paradise

Words and Expressions

Notes

Exercises

Chapter 9 Obtaining Pitch/Roll Measurements in an Extreme Environment

9.1 Effects of Extreme Environment

9.2 Choosing Components

9.2.1 Crystals

9.2.2 Orientation Sensors

9.2.3 Batteries

9.3 Mechanical Isolation

9.3.1 Potting Encapsulation

9.3.2 Internal and External Isolation

9.4 Sensor Calibrations

9.5 Thermal Behavior

9.6 Signal Processing

9.7 Achieved Accuracies

9.8 Summary

Words and Expressions

Notes

Exercises

参考翻译

第1章 引言

1.1 为什么我们对测量如此关注？

1.1.1 为什么任何东西都需要测量？

1.1.2 测试的历史

1.2 基本仪器

1.2.1 测量必须有一个参照标准

1.2.2 基本原则

1.3 实例研究

第2章 传感器：测量的首要环节

2.1 传感器与转换器

2.2 第一步：了解被测量

2.3 目前看做黑箱的传感器

2.4 需要考虑的更多问题

2.5 定义

2.6 温度应用实例

第3章 传感器与信号调理

3.1 传递函数

3.1.1 零阶系统

3.1.2 一阶系统

3.1.3 二阶系统

3.2 信号调理电子学

3.2.1 激励

3.2.2 输入匹配

3.2.3 转换

3.2.4 线性化

3.2.5 噪声

3.2.6 保护

3.3 关于温度应用的例子

第4章 模拟信号到数字信号的转换

4.1 转换原理

4.1.1 信号调理

4.1.2 采样

4.1.3 混叠

4.1.4 抗混叠滤波器

4.1.5 采样保持

4.1.6 幅度量化

4.1.7 信噪比

4.1.8 其他注意事项

4.2 转换的实现

4.2.1 采样和保持电路

4.2.2 量化

4.2.3 信噪比

4.3 转换器结构

4.3.1 闪存型和流水线型

4.3.2 积分型

4.3.3 逐次逼近型

4.3.4 过采样型

4.4 应用实例：位数与带宽

第5章 测量不确定度

5.1 测量的概念

5.2 科学和技术问题

5.3 不确定度的概念

5.4 GUM方法：定义和方法

5.4.1 A类不确定度评价

5.4.2 B类不确定度评价

5.4.3 被测量置信区间评价的近似值

5.4.4 标准不确定度的合成

5.5 标准的作用、溯源性与兼容性概念

5.6 校准

结论

第6章 测试仪器中的数据处理

6.1 数据处理

6.2 数字信号处理的优势

6.3 数据处理的特点——实时、准确

6.4 数据处理的类型

6.4.1 滤波器

6.4.2 有限长单位冲激响应滤波器

6.4.3 无限长单位冲激响应滤波器

6.4.4 离散傅里叶变换和快速傅里叶变换

6.4.5 进一步介绍

6.5 处理器类型

6.6 数字信号处理器

总结

第7章 控制输出设备——过程自动化执行器和显示设备

7.1 直流电动机

7.2 感应电动机

7.3 螺线管

7.4 步进电动机

7.5 微执行器

7.6 显示和记录设备

7.6.1 计算机显示设备

7.6.2 数据记录仪

结论

第8章 控制理论

8.1 负反馈简介

8.2 负反馈——一些经典的例子

8.2.1 船舷外支架

8.2.2 滴漏

8.2.3 飞球式调控器

8.3 为什么许多从事仪器仪表和测试的人想要了解控制理论？

8.4 经典控制理论的历史简介

8.5 负反馈——第一个数学方法

8.6 负反馈、高增益和抑制干扰

8.7 天堂陷阱

第9章 在极端环境中获取倾斜／滚动的测量结果

9.1 极端环境的影响

9.2 选择零件

9.2.1 晶体

9.2.2 方向传感器

9.2.3 电池

9.3 机械隔离

9.3.1 灌封封装

9.3.2 内部隔离与外部隔离

9.4 传感器校准

9.5 热性能

9.6 信号处理

9.7 达到的精度

9.8 总结

参考文献