智能灌浆数据记录系统研究
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摘要
灌浆自动记录仪用以记录灌浆施工中重要技术参数的数据和曲线，并提供一定的智能控制功能，以确保工程的质量和安全。本文根据我国的灌浆施工方式和规范要求，并借鉴国际上较为通用的技术方案，围绕硬件架构和软件设计，提出了一种新型灌浆记录仪的设计方法。
在提出硬件模型后，建构了以工控机、分布式数据采集网络、传感器为主体的硬件系统。软件系统的研究和设计是本课题的重点。分功能模块讨论了记录仪软件系统的基本工作原理和设计实现，并给出了关键控制部分的流程图。在分析了软件系统的主要技术难点后，提出了可行的解决方案。鉴于用户界面的重要性，在广泛查阅、听取意见的基础上，设计了友好、简单、易于操作的人机界面。最后，总结了灌浆记录仪的研制工作，并提出了今后的主要研究方向。
全文共分六章。
第一章，概述了灌浆技术的基本工作原理，及其在水利水电工程中的应用。讨论了灌浆记录仪的应用背景，国内、外的研究现状和技术进展，提出了选题的背景和意义，并简单介绍了本课题的总体方案及主要研究内容。
第二章，提出了灌浆记录系统的硬件模型。按照功能模块，并结合灌浆施工的特点，建构了以工控机、远程数据采集网络和传感器为主体的硬件系统。
第三章，提出了灌浆记录系统的软件模型，主要分系统设置、压水试验、常规压力法灌浆和GIN法灌浆等四个功能模块讨论了软件系统的基本工作原理和设计方案，并给出了关键控制部分的流程图。
第四章，分析了软件系统实现过程中的几个主要技术难点：多线程设计，精确定时，数据采集，图文打印的实现等等，并提出了相应的解决方案。
第五章，分功能模块设计了软件系统的用户界面。
第六章，对系统测试分析，总结了研究经验，提出了今后研究的方向。
Grouting Automatic Recorder can recorder the important data and curves in grouting works, which also provides some control to insure the safety and quality of projects. According to technics and specification of china, referring to general international technology project, this thesis proposes a design method of a new type grouting automatic recorder in hardware and software.
Referring to hardware model, hardware system is composed of industry PC, distributed data acquisition network, sensor mainly. To study and design on the software is the core of this paper. It discusses the fundamental mechanism and realization of the grouting automatic recorder's software. What's more, it gives some important flowcharts of control. It also provides a solution for some technology problems. User interface is very important to the software of grouting automatic recorder. I designed some friendly, simple user interface after referring to some information and some workers' advice. Finally, a summary of this thesis is given, and further research interests are also prospected.
This thesis consists of six sections.
Chapter one tells the fundamental mechanism and application in water work of grouting technology. A survey of applied background and current development of grouting automatic recorder is given. Forward, the background and signification of this research project is presented. It offers the main contents of this research project and the main design scheme.
Chapter two brings out the hardware model of grouting record system. It constructs the hardware system with industry PC, remote data acquisition network and sensors mainly, according to the functional modules and the characteristics of grouting work.
Chapter three is concentrated on the design of software. It discusses the fundamental mechanism and realization of the grouting automatic recorder's software, which includes four functional modules, parameters setting, water pressure tests, common pressure method grouting and GIN method grouting. What's more, it gives some critical flowcharts of control.
Chapter four is concerned with some technology problems in realization of design scheme, which include multi-thread, time set, data acquisition, printing image and letters together. Also it provides relevant solutions.
Chapter five involves most user interface of the software.
In chapter six, a test report of grouting automatic recorder is presented. A summary of this thesis is given, and further research interests are also prospected.
在提出硬件模型后，建构了以工控机、分布式数据采集网络、传感器为主体的硬件系统。软件系统的研究和设计是本课题的重点。分功能模块讨论了记录仪软件系统的基本工作原理和设计实现，并给出了关键控制部分的流程图。在分析了软件系统的主要技术难点后，提出了可行的解决方案。鉴于用户界面的重要性，在广泛查阅、听取意见的基础上，设计了友好、简单、易于操作的人机界面。最后，总结了灌浆记录仪的研制工作，并提出了今后的主要研究方向。
全文共分六章。
第一章，概述了灌浆技术的基本工作原理，及其在水利水电工程中的应用。讨论了灌浆记录仪的应用背景，国内、外的研究现状和技术进展，提出了选题的背景和意义，并简单介绍了本课题的总体方案及主要研究内容。
第二章，提出了灌浆记录系统的硬件模型。按照功能模块，并结合灌浆施工的特点，建构了以工控机、远程数据采集网络和传感器为主体的硬件系统。
第三章，提出了灌浆记录系统的软件模型，主要分系统设置、压水试验、常规压力法灌浆和GIN法灌浆等四个功能模块讨论了软件系统的基本工作原理和设计方案，并给出了关键控制部分的流程图。
第四章，分析了软件系统实现过程中的几个主要技术难点：多线程设计，精确定时，数据采集，图文打印的实现等等，并提出了相应的解决方案。
第五章，分功能模块设计了软件系统的用户界面。
第六章，对系统测试分析，总结了研究经验，提出了今后研究的方向。
Grouting Automatic Recorder can recorder the important data and curves in grouting works, which also provides some control to insure the safety and quality of projects. According to technics and specification of china, referring to general international technology project, this thesis proposes a design method of a new type grouting automatic recorder in hardware and software.
Referring to hardware model, hardware system is composed of industry PC, distributed data acquisition network, sensor mainly. To study and design on the software is the core of this paper. It discusses the fundamental mechanism and realization of the grouting automatic recorder's software. What's more, it gives some important flowcharts of control. It also provides a solution for some technology problems. User interface is very important to the software of grouting automatic recorder. I designed some friendly, simple user interface after referring to some information and some workers' advice. Finally, a summary of this thesis is given, and further research interests are also prospected.
This thesis consists of six sections.
Chapter one tells the fundamental mechanism and application in water work of grouting technology. A survey of applied background and current development of grouting automatic recorder is given. Forward, the background and signification of this research project is presented. It offers the main contents of this research project and the main design scheme.
Chapter two brings out the hardware model of grouting record system. It constructs the hardware system with industry PC, remote data acquisition network and sensors mainly, according to the functional modules and the characteristics of grouting work.
Chapter three is concentrated on the design of software. It discusses the fundamental mechanism and realization of the grouting automatic recorder's software, which includes four functional modules, parameters setting, water pressure tests, common pressure method grouting and GIN method grouting. What's more, it gives some critical flowcharts of control.
Chapter four is concerned with some technology problems in realization of design scheme, which include multi-thread, time set, data acquisition, printing image and letters together. Also it provides relevant solutions.
Chapter five involves most user interface of the software.
In chapter six, a test report of grouting automatic recorder is presented. A summary of this thesis is given, and further research interests are also prospected.
引文
1．中华人民共和国水利部电力部，SL62-94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S]，中华人民共和国行业标准，1994
2．张景秀，坝基防渗与灌浆技术(第二版)，中国水利水电出版社，2002年8月
3．夏可风，龙达云，灌浆参数自动记录仪，铁道建筑技术，1996年第5期
4．任臻、刘万兴，灌浆的机理与分类，工程勘察，1999年第2期
5．鲍颖纲，傅周东，一种典型灌浆自动记录仪软件系统的设计及实现，水利水电技术，2004年第2期
6．夏可风，龙达云，肖恩尚，使用灌浆自动记录仪几个问题的讨论，水利水电工程设计，1995年第2期
7．张凤玲，王英贤，宋相国，康引明，GJY-Ⅱ型灌浆自动记录仪初步应用，长江科学院院报，1996年12月，第4期，第13卷
8．夏可风，龙达云，灌浆自动记录仪和灌浆施工自动化，水力发电，1994年第3期
9．夏可风，张志良，J31智能灌浆记录仪和J31-D多路灌浆监测系统，水利水电技术进展，2002年2月，第1期，第20卷
10．王英贤，张凤玲，GJY-Ⅱ型灌浆自动记录仪及其在三峡工程的应用，长江科学院院报，1998年第1期
11．蔡武昌、孙淮清等，流量测量方法及仪表的选用，化学工业出版社，2001
12．辛向容译，流量传感器的市场动向，国外传感技术，2000年第2期
13．一体型电磁流量计K300安装使用说明书，上海光华爱尔美特仪器有限公司
14. NuDAM ND-6520(RS-232 to RS-422/RS-485 Converter) User's Guide, ADLink Technology Inc, 2000, 9
15．王长清，基于PCI总线数据采集卡驱动程序的开发，河南机电高等专科学校学报，2002年9月，第10卷，第3期
16．李伟，樊锐，陈五一等，win2000下高速数据采集，电子测量技术，2002年第4期
17．炜煌汉字微打开发使用手册，北京炜煌科技发展有限公司
18. R. Anbalagan, Sanjeev Sharma, Tarun Raghuvanshi. An engineering geological appraisal of the Jamrani Dam Site across the Gaula river in Kumaun Himalaya, India[J]. Engineering Geology, 1996
19．马国彦，林秀山，水利水电工程灌浆与地下水排水，中国水利水电出版社，2001年1月第一版北京
20．王英贤，张凤玲．GJY-Ⅱ型灌浆自动记录仪在GIN法灌浆中的应用，长江科学院院报，1998年第15期
21．Bruce Eckel著，刘宗田等译，C++编程思想(第2版)，机械工业出版社，2002年9月
22．朱时银，马承志，杨飞，王华，C++Builder 5编程实例与技巧，机械工业出版社，2001年2月
23. Borland/Inprise, Borland C++ Builder 5 for Windows 2000/98/95/NT Developer's Guide, 2000.11
24．David J．Kruglinski，Scot Wingo，George Shepherd，Programming visual C++6．0技术内幕(第五版)，北京希望电子出版社，1999年5月
25. NDS-DLL6 User Guide, ADLink Technology Inc, 2000, 9
26．任常锐，黎涛，C++Builder4．0高级编程，机械工业出版社，2001年1月
27．李立刚，灌浆技术在小浪底主坝工程中的应用，水力水电科技进展，2000年10月
28．刘富万，周钧，计算机在大朝山电站灌浆工程中的开发及应用，云南水电技术，2000年第4期
29．王秀文，张生祥，冯昌珍，李晓明，灌浆自动记录仪在观音阁坝基帷幕灌浆中的应用，水利水电技术，1995年第8期
30．长江水利委员会三峡勘测研究院，《水利水电工程勘探与岩土工程施工技术》，中国水利水电出版社，2002年3月
31．周永强，姚振和，刘志杨，便携式水泥灌浆数据记录仪，岩土力学，1997，12
32. Gustafson, Gunnar; Stille, Hkan. Prediction of Groutability from Grout Properties and Hydrogeological Data. Tunneling and Underground Space Technology Volume: 11, Issue: 3, July, 1996
33．王金发，陈绍选等，水灰比自动测量仪的研究与应用，水力水电快报，2000年10月
34．徐捷，李未显，关于岩石灌浆工程中的GIN法与传统方法的探讨，岩石力学与工程学报，2001，5，第20卷，增1
35．于兰芳，曲兴辉，白石水库GIN帷幕藻浆技术分析，水利水电技术，2000年第5期
36．王俊峰，张建国，汾河二库大坝基础固结灌浆抬动试验和灌浆参数的选择，水利水电技术，1999年第6期
37．赵存厚，小浪底水利枢纽大坝帷幕灌浆工程综述，水力发电，1999，11
38. Widmann, R. Aspects on a theory of grouting. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts Volume: 32, Issue: 8, December, 1995
39．朱保粮，水工隧洞固结灌浆效果声波检测与评价，海河水利，2000，No5
40．龙达云，夏可风，多路灌浆监测系统的研究与应用，水利发电，1999年，第11期
41．涂建湘，灌浆自动记录仪在五强溪水电站帐幕灌浆中的应用，中南水力发电，1995年6月第2期
42．李国良，唐存军，大朝山水电站大坝基础防渗帐幕灌桨设计与施工，云南水力发电，2001年第17卷第4期
43．黄翩，李俊，二滩水电站的帐幕灌浆，四川水力发电，1998年12月第17卷第4期
44．杨社，观音阁水库工程建设的几个特点，水利水电技术，1995年第8期
45．冯昌珍，吉宝光，李庚年，观音阁水库帖幕灌浆的施工，水利水电技术，1995年第9期
46．李训铭，李仕锋，基于FIFO共享ROM的数据采集系统，河海大学学报，2000年7月，第28卷第4期
47．董谦，谢剑英，计算机远控数据采集系统设计，工业仪表与自动化装置，2000年第5期
48．毛有武，吴树森等，铝硅合金变质处理热分析仪的研制，铸造，2002年5月，第51卷，第5期
49．张志刚，王宪杰，多通道高速数据采集故障录波装置，电测与仪表，2002年第3期，总第39卷，第435期
50．张正兴，曹德明，浅论EISA总线的特点及其影响，新浪潮，1989，3
51．孙小晶，PCI总线及其产品设计，现代电子工程，2001，3
52．Ehud Finkelstein等著，曲谦编译，微处理器系统总线及其发展，电子计算机，2001年2月，总第148期
53．刘益成，USB接口技术，石油仪器，2002，第16期
54．Charlie Calvert al．著，徐科等译，C++Builder应用开发大全，清华大学出版社，1999年6月
55．北京宝兰—英博思信息技术有限公司，Borland C++Builder4标准教程，清华大学出版社，2000，6
56．严普强，黄长艺主编，《机械工程测试技术基础》，机械工业出版社，1985年12
57. Alawaji, Hussain A. Swell and compressibility characteristics of sand-bentonite mixtures inundated with liquids Applied Clay Science Volume: 15, Issue: 3-4, October, 1999
58. Bolton, M.D.; McKinley, J.D. Geotechnical properties of fresh cement grout-pressure filtration and consolidation tests. Geomechanics Abstracts Volume: 1997, Issue: 5, September 10, 1997,
59. Scott, G. A. Foundation Studies for Theodore Roosevelt Dam International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts Volume: 34, Issue: 3-4, April 6, 1997
60．Stanley B．Lippman，Josee Lajoie著，潘爱民，张丽译，C++Primer(第三版)，中国电力出版社，2002年9月
61．陈周造，陈灿煌，C++Builder 5程序设计高级教程，中国青年出版社，2001年2月
62．David J．Kruglinski，Scot Wingo，George Shepherd．．Visual C++6．0技术内幕(第五版)，希望电子出版社，1999
63．谭浩强，C程序设计，清华大学出版社，1991
64．Charles Petzold，Windows程序设计(第五版)，北京大学出版社，1999
65．蒋静坪，计算机实时控制系统，浙江大学出版社，1992．10
66．成刚，余碧波，张云麟，Windows环境下实时控制系统的实现，重庆邮电学院学报，1998．6，
67．张正勇，熊清平，李作清，WINDOWS系列平台下的实时控制研究，电工技术，1993．3
68 夏雨佳，席裕庚，Windows95操作系统实时控制方法，微计算机信息，1999，15(6)
69．蒋念平，朱家组，陈玮，Win32环境下的实时控制技术，上海理工大学学报，1999，21(4)
70．吴麒主编，自动控制原理，清华大学出版社，1990
71．张贤达著，现代信号处理，清华大学出版社，1999
72．张仪颖，利用以太网采集数据，测试和测量，1997年4月
73．何宗戚，计算机总线和接口标准，微型计算机，1999年第4期
74．李清，Windows98下的数据采集，国外电子测试技术，1999年第5期
75．薛红朝，孟晨，薛奇，Windows98下远程数据采集系统的设计，测控技术，2000年第1期
76．汤毅里编著 计算机实用网络编程 人民邮电出版社1996年3月
77．刘迎春 编著，传感器原理设计及应用，国防科技大学出版社，1993年
2．张景秀，坝基防渗与灌浆技术(第二版)，中国水利水电出版社，2002年8月
3．夏可风，龙达云，灌浆参数自动记录仪，铁道建筑技术，1996年第5期
4．任臻、刘万兴，灌浆的机理与分类，工程勘察，1999年第2期
5．鲍颖纲，傅周东，一种典型灌浆自动记录仪软件系统的设计及实现，水利水电技术，2004年第2期
6．夏可风，龙达云，肖恩尚，使用灌浆自动记录仪几个问题的讨论，水利水电工程设计，1995年第2期
7．张凤玲，王英贤，宋相国，康引明，GJY-Ⅱ型灌浆自动记录仪初步应用，长江科学院院报，1996年12月，第4期，第13卷
8．夏可风，龙达云，灌浆自动记录仪和灌浆施工自动化，水力发电，1994年第3期
9．夏可风，张志良，J31智能灌浆记录仪和J31-D多路灌浆监测系统，水利水电技术进展，2002年2月，第1期，第20卷
10．王英贤，张凤玲，GJY-Ⅱ型灌浆自动记录仪及其在三峡工程的应用，长江科学院院报，1998年第1期
11．蔡武昌、孙淮清等，流量测量方法及仪表的选用，化学工业出版社，2001
12．辛向容译，流量传感器的市场动向，国外传感技术，2000年第2期
13．一体型电磁流量计K300安装使用说明书，上海光华爱尔美特仪器有限公司
14. NuDAM ND-6520(RS-232 to RS-422/RS-485 Converter) User's Guide, ADLink Technology Inc, 2000, 9
15．王长清，基于PCI总线数据采集卡驱动程序的开发，河南机电高等专科学校学报，2002年9月，第10卷，第3期
16．李伟，樊锐，陈五一等，win2000下高速数据采集，电子测量技术，2002年第4期
17．炜煌汉字微打开发使用手册，北京炜煌科技发展有限公司
18. R. Anbalagan, Sanjeev Sharma, Tarun Raghuvanshi. An engineering geological appraisal of the Jamrani Dam Site across the Gaula river in Kumaun Himalaya, India[J]. Engineering Geology, 1996
19．马国彦，林秀山，水利水电工程灌浆与地下水排水，中国水利水电出版社，2001年1月第一版北京
20．王英贤，张凤玲．GJY-Ⅱ型灌浆自动记录仪在GIN法灌浆中的应用，长江科学院院报，1998年第15期
21．Bruce Eckel著，刘宗田等译，C++编程思想(第2版)，机械工业出版社，2002年9月
22．朱时银，马承志，杨飞，王华，C++Builder 5编程实例与技巧，机械工业出版社，2001年2月
23. Borland/Inprise, Borland C++ Builder 5 for Windows 2000/98/95/NT Developer's Guide, 2000.11
24．David J．Kruglinski，Scot Wingo，George Shepherd，Programming visual C++6．0技术内幕(第五版)，北京希望电子出版社，1999年5月
25. NDS-DLL6 User Guide, ADLink Technology Inc, 2000, 9
26．任常锐，黎涛，C++Builder4．0高级编程，机械工业出版社，2001年1月
27．李立刚，灌浆技术在小浪底主坝工程中的应用，水力水电科技进展，2000年10月
28．刘富万，周钧，计算机在大朝山电站灌浆工程中的开发及应用，云南水电技术，2000年第4期
29．王秀文，张生祥，冯昌珍，李晓明，灌浆自动记录仪在观音阁坝基帷幕灌浆中的应用，水利水电技术，1995年第8期
30．长江水利委员会三峡勘测研究院，《水利水电工程勘探与岩土工程施工技术》，中国水利水电出版社，2002年3月
31．周永强，姚振和，刘志杨，便携式水泥灌浆数据记录仪，岩土力学，1997，12
32. Gustafson, Gunnar; Stille, Hkan. Prediction of Groutability from Grout Properties and Hydrogeological Data. Tunneling and Underground Space Technology Volume: 11, Issue: 3, July, 1996
33．王金发，陈绍选等，水灰比自动测量仪的研究与应用，水力水电快报，2000年10月
34．徐捷，李未显，关于岩石灌浆工程中的GIN法与传统方法的探讨，岩石力学与工程学报，2001，5，第20卷，增1
35．于兰芳，曲兴辉，白石水库GIN帷幕藻浆技术分析，水利水电技术，2000年第5期
36．王俊峰，张建国，汾河二库大坝基础固结灌浆抬动试验和灌浆参数的选择，水利水电技术，1999年第6期
37．赵存厚，小浪底水利枢纽大坝帷幕灌浆工程综述，水力发电，1999，11
38. Widmann, R. Aspects on a theory of grouting. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts Volume: 32, Issue: 8, December, 1995
39．朱保粮，水工隧洞固结灌浆效果声波检测与评价，海河水利，2000，No5
40．龙达云，夏可风，多路灌浆监测系统的研究与应用，水利发电，1999年，第11期
41．涂建湘，灌浆自动记录仪在五强溪水电站帐幕灌浆中的应用，中南水力发电，1995年6月第2期
42．李国良，唐存军，大朝山水电站大坝基础防渗帐幕灌桨设计与施工，云南水力发电，2001年第17卷第4期
43．黄翩，李俊，二滩水电站的帐幕灌浆，四川水力发电，1998年12月第17卷第4期
44．杨社，观音阁水库工程建设的几个特点，水利水电技术，1995年第8期
45．冯昌珍，吉宝光，李庚年，观音阁水库帖幕灌浆的施工，水利水电技术，1995年第9期
46．李训铭，李仕锋，基于FIFO共享ROM的数据采集系统，河海大学学报，2000年7月，第28卷第4期
47．董谦，谢剑英，计算机远控数据采集系统设计，工业仪表与自动化装置，2000年第5期
48．毛有武，吴树森等，铝硅合金变质处理热分析仪的研制，铸造，2002年5月，第51卷，第5期
49．张志刚，王宪杰，多通道高速数据采集故障录波装置，电测与仪表，2002年第3期，总第39卷，第435期
50．张正兴，曹德明，浅论EISA总线的特点及其影响，新浪潮，1989，3
51．孙小晶，PCI总线及其产品设计，现代电子工程，2001，3
52．Ehud Finkelstein等著，曲谦编译，微处理器系统总线及其发展，电子计算机，2001年2月，总第148期
53．刘益成，USB接口技术，石油仪器，2002，第16期
54．Charlie Calvert al．著，徐科等译，C++Builder应用开发大全，清华大学出版社，1999年6月
55．北京宝兰—英博思信息技术有限公司，Borland C++Builder4标准教程，清华大学出版社，2000，6
56．严普强，黄长艺主编，《机械工程测试技术基础》，机械工业出版社，1985年12
57. Alawaji, Hussain A. Swell and compressibility characteristics of sand-bentonite mixtures inundated with liquids Applied Clay Science Volume: 15, Issue: 3-4, October, 1999
58. Bolton, M.D.; McKinley, J.D. Geotechnical properties of fresh cement grout-pressure filtration and consolidation tests. Geomechanics Abstracts Volume: 1997, Issue: 5, September 10, 1997,
59. Scott, G. A. Foundation Studies for Theodore Roosevelt Dam International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts Volume: 34, Issue: 3-4, April 6, 1997
60．Stanley B．Lippman，Josee Lajoie著，潘爱民，张丽译，C++Primer(第三版)，中国电力出版社，2002年9月
61．陈周造，陈灿煌，C++Builder 5程序设计高级教程，中国青年出版社，2001年2月
62．David J．Kruglinski，Scot Wingo，George Shepherd．．Visual C++6．0技术内幕(第五版)，希望电子出版社，1999
63．谭浩强，C程序设计，清华大学出版社，1991
64．Charles Petzold，Windows程序设计(第五版)，北京大学出版社，1999
65．蒋静坪，计算机实时控制系统，浙江大学出版社，1992．10
66．成刚，余碧波，张云麟，Windows环境下实时控制系统的实现，重庆邮电学院学报，1998．6，
67．张正勇，熊清平，李作清，WINDOWS系列平台下的实时控制研究，电工技术，1993．3
68 夏雨佳，席裕庚，Windows95操作系统实时控制方法，微计算机信息，1999，15(6)
69．蒋念平，朱家组，陈玮，Win32环境下的实时控制技术，上海理工大学学报，1999，21(4)
70．吴麒主编，自动控制原理，清华大学出版社，1990
71．张贤达著，现代信号处理，清华大学出版社，1999
72．张仪颖，利用以太网采集数据，测试和测量，1997年4月
73．何宗戚，计算机总线和接口标准，微型计算机，1999年第4期
74．李清，Windows98下的数据采集，国外电子测试技术，1999年第5期
75．薛红朝，孟晨，薛奇，Windows98下远程数据采集系统的设计，测控技术，2000年第1期
76．汤毅里编著 计算机实用网络编程 人民邮电出版社1996年3月
77．刘迎春 编著，传感器原理设计及应用，国防科技大学出版社，1993年