現(xiàn)代傳感技術(shù)優(yōu)選ppt資料

現(xiàn)代(xiàndài)傳感技術(shù)第一頁，共58頁。10.1傳感器新技術(shù)(jìshù)的發(fā)展

傳感器新技術(shù)的發(fā)展，主要有以下幾個方面:1.發(fā)現(xiàn)(fāxiàn)并利用新現(xiàn)象2.利用新材料3.微機(jī)械加工技術(shù)4.集成傳感器5.智能化傳感器第二頁，共58頁。10．2無損檢測診斷(zhěnduàn)技術(shù)新進(jìn)展10．2．1常用無損檢測方法無損檢測的方法很多，工業(yè)上最常用的無損檢測方法有5種。1．射線探傷(RT)2．超聲檢測(UT)3．滲透探查(tànchá)(PT)4．磁粉檢測(MT)5．渦流檢測(ET)第三頁，共58頁。磁粉檢測法磁懸液磁粉檢測儀將磁懸液噴灑在工件表面，將磁粉檢測(jiǎncè)頭夾持在被測工件上，通以數(shù)百安培的電流，工件中將產(chǎn)生磁場，工件表面的裂紋可因磁粉的不均勻分布而顯示出來。第四頁，共58頁。X光探傷(tànshāng)將x光發(fā)生器對準(zhǔn)被測位置，將感光片貼在物體背面，人離開(líkāi)后通上高壓電，再將感光片沖洗出影像，即可觀察到缺陷。第五頁，共58頁。CT探傷(tànshāng)成像（參考中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所資料）第六頁，共58頁。德國Huerth——重僅1公斤，USMGo是GE傳感與檢測(jiǎncè)科技推出的最輕最便攜的超聲波探傷儀。第七頁，共58頁。廈門市渦流檢測(jiǎncè)技術(shù)研究所ET-209便攜渦流(wōliú)探傷儀ET-737A數(shù)碼(shùmǎ)渦流儀第八頁，共58頁。ET-100鋼管(gāngguǎn)腐蝕掃查儀第九頁，共58頁。10．2．2無損檢測診斷新技術(shù)1．正電子湮滅(yānmiè)檢測診斷技術(shù)2．液晶檢測診斷技術(shù)3．中子照相檢測診斷技術(shù)4．磁記憶效應(yīng)檢測診斷技術(shù)第十頁，共58頁。安全檢查第十一頁，共58頁。EMS-2003智能(zhìnénɡ)便攜式磁記憶渦流檢測儀EMS-2000+智能化磁記憶金屬診斷儀（應(yīng)力(yìnglì)集中檢測儀）第十二頁，共58頁。

根據(jù)金屬磁記憶效應(yīng)原理,實(shí)驗(yàn)證明,在地磁的作用下,在役鐵磁性工件的缺陷和夾雜部位,會產(chǎn)生(chǎnshēng)磁疇歸一現(xiàn)象,并在其上出現(xiàn)漏磁場。在缺陷位置和/或內(nèi)應(yīng)力相對集中的地方,金屬導(dǎo)磁率最小,其磁場切向分量具有最大值,而法向分量則改變符號,具有零值。對工件表面漏磁場法向分量進(jìn)行掃描檢測,便可確定應(yīng)力集中區(qū)域,從而間接地判斷該鐵磁性工件是否存在缺陷。

對在役設(shè)備由于材料不連續(xù)性(缺陷)而導(dǎo)致應(yīng)力集中,以全新的快捷檢測方式,給出設(shè)備疲勞損傷的早期診斷。配有多種不同形式的傳感器及長度計測器,以適應(yīng)不同形式的檢測需要。可用于鍋爐壓力容器、管道、葉片、軸承、鐵軌、齒輪對、焊接部位及其它鐵磁性金屬構(gòu)件的檢測。第十三頁，共58頁。10．3虛擬儀器技術(shù)(jìshù)10．3．1虛擬儀器簡介虛擬儀器技術(shù)，就是根據(jù)用戶的要求由軟件定義通用測量硬件的功能.虛擬儀器通常由傳感器、信號采集與調(diào)理(tiáolǐ)單元、數(shù)據(jù)采集板卡和計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)組成.第十四頁，共58頁。虛擬儀器的組成(zǔchénɡ)第十五頁，共58頁。虛擬儀器的組成也可描述(miáoshù)為高效的軟件，模塊化I/O硬件以及用于集成的軟硬件平臺3部分；利用虛擬儀器技術(shù)，工程師們可以按照自己的具體要求來定制硬件的功能，從而在很少的時間內(nèi)開發(fā)出高性能，高擴(kuò)展性的集成系統(tǒng)。虛擬儀器的組成(zǔchénɡ)第十六頁，共58頁。虛擬儀器的分類（1）PC總線(zǒnɡxiàn)——插卡型虛擬儀器（2）并行口式虛擬儀器（3）GPIB總線(zǒnɡxiàn)方式的虛擬儀器（4）VXI總線(zǒnɡxiàn)方式虛擬儀器VXI（5）PXI總線(zǒnɡxiàn)方式虛擬儀器PXI（6）外掛型串行總線(zǒnɡxiàn)虛擬儀器（7）網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器第十七頁，共58頁。第二十六頁，共58頁。第四十五頁，共58頁。（3）GPIB總線(zǒnɡxiàn)方式的虛擬儀器理想的情況是能保持幾年不更換(gēnhuàn)的高效能電池，或采用耗電少的傳感器。A/D轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)的主要功能從多傳感器數(shù)據(jù)融合的角度，傳感器相互之間的工作方式主要分為三種(sānzhǒnɡ)，即互補(bǔ)方式、競爭方式和協(xié)同方式。4．磁記憶效應(yīng)檢測診斷技術(shù)虛擬儀器的靈活性體現(xiàn)(tǐxiàn)在以上兩種情況。技術(shù)更新周期長（5~lO年)第三十九頁，共58頁。第三十一頁，共58頁。海軍艦船傳感器數(shù)據(jù)(shùjù)融合系統(tǒng)虛擬儀器技術(shù)，就是根據(jù)用戶的要求由軟件定義通用測量硬件的功能.主從結(jié)構(gòu)(jiégòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)第二十七頁，共58頁。虛擬儀器的集成(jíchénɡ)第十八頁，共58頁。表10-1虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的性能(xìngnéng)比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高技術(shù)更新周期短(0.5~1年)技術(shù)更新周期長（5~lO年)軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價格低價格昂貴開放靈活與計算機(jī)同步，可重復(fù)用和重配置固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備自動、智能化、遠(yuǎn)距離傳輸功能單一，操作不便第十九頁，共58頁。虛擬儀器系統(tǒng)由軟件(ruǎnjiàn)和硬件組成第二十頁，共58頁。一個設(shè)備(shèbèi)實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用不同的設(shè)備實(shí)現(xiàn)同一(tóngyī)應(yīng)用虛擬儀器的靈活性體現(xiàn)(tǐxiàn)在以上兩種情況。第二十一頁，共58頁。虛擬儀器(yíqì)與傳統(tǒng)儀器(yíqì)硬件性能的比較第二十二頁，共58頁。第二十三頁，共58頁。虛擬儀器的編程軟件(ruǎnjiàn)LabVIEWLabVIEW的前面板第二十四頁，共58頁。LabVIEW的程序框圖第二十五頁，共58頁。參考(cānkǎo)程序前面板第二十六頁，共58頁。

10．4多傳感器數(shù)據(jù)(shùjù)融合技術(shù)單一傳感器只能獲得環(huán)境或被測對象的部分信息段，而多傳感器信息經(jīng)過融合后能夠完善地、準(zhǔn)確地反映環(huán)境的特征。經(jīng)過融合后的傳感器信息具有以下特征：信息冗余性、信息互補(bǔ)性、信息實(shí)時性、信息獲取(huòqǔ)的低成本性。定義：將經(jīng)過集成處理的多傳感器信息進(jìn)行合成，形成一種對外部環(huán)境或被測對象某一特征的表達(dá)方式。第二十七頁，共58頁。優(yōu)點(diǎn)(yōudiǎn)增加了系統(tǒng)的生存能力擴(kuò)展了空間覆蓋范圍擴(kuò)展了時間覆蓋范圍提高了可信度降低了信息的模糊度改善了探測(tàncè)性能提高了空間分辨率增加了測量空間的維數(shù)第二十八頁，共58頁。10.4.2數(shù)據(jù)融合層次數(shù)據(jù)融合層次的劃分主要(zhǔyào)有兩種方法。第一種方法是將數(shù)據(jù)融合劃分為低層(數(shù)據(jù)級或像素級)、中層(特征級)和高層(決策級)。另一種方法是將傳感器集成和數(shù)據(jù)融合劃分為信號級、證據(jù)級和動態(tài)級。第二十九頁，共58頁。10.4.3數(shù)據(jù)融合(rónghé)過程數(shù)據(jù)(shùjù)融合過程第三十頁，共58頁。10．4．4多傳感器數(shù)據(jù)融合(rónghé)中的傳感器工作方式從多傳感器數(shù)據(jù)融合的角度，傳感器相互之間的工作方式主要分為三種(sānzhǒnɡ)，即互補(bǔ)方式、競爭方式和協(xié)同方式。傳感器可以看成是一種獲取被感知環(huán)境在給定時刻的信息的裝置，其可以定義為一個具有兩個自變量的函數(shù)，一個自變量為被感知環(huán)境，另一個自變量為時間，用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)第三十一頁，共58頁。局部處理器局部處理器

外部邏輯中央處理器傳感器信號傳感器信號先驗(yàn)信息修正信息先驗(yàn)信息修正信息傳感器故障檢測系統(tǒng)一種雷達(dá)測量的數(shù)據(jù)融合(rónghé)結(jié)構(gòu)第三十二頁，共58頁。控制和信息融合計算機(jī)自主移動裝配機(jī)器人裝配機(jī)械手力覺傳感器觸覺傳感器視覺傳感器超聲波傳感器激光測距傳感器多傳感器數(shù)據(jù)(shùjù)融合自主移動裝配機(jī)器人第三十三頁，共58頁。行掃描處理器紅外探測器直流偏壓AGC搜索器萬向支架慣性導(dǎo)航系統(tǒng)圖像攝像機(jī)萬向支架圖像處理共享存儲器數(shù)據(jù)融合處理器環(huán)境控制顯示記錄人機(jī)界面圖像攝像機(jī)傳感器海軍艦船傳感器數(shù)據(jù)(shùjù)融合系統(tǒng)第三十四頁，共58頁。傳感器信號處理ADC單片機(jī)顯示第三十五頁，共58頁。10．5傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會已經(jīng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)時代。智能傳感器的開發(fā)和大量使用(shǐyòng)，導(dǎo)致了在分布式控制系統(tǒng)中，對傳感信息交換提出了許多新的要求。

第三十六頁，共58頁。第三十七頁，共58頁。傳感器節(jié)點(diǎn)一般由傳感單元、處理單元、收發(fā)單元、電源(diànyuán)單元等功能模塊組成。除此之外根據(jù)具體應(yīng)用的需要還可能有定位單元、電源(diànyuán)再生單元和移動單元等。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)組成示意圖第三十八頁，共58頁。傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖第三十九頁，共58頁。傳感器網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)的主要功能參數(shù)(cānshù)計算。事件檢測。目標(biāo)監(jiān)測。目標(biāo)跟蹤實(shí)現(xiàn)被測對象的跟蹤。第四十頁，共58頁。傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要(zhǔyào)特點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大且密度較高常規(guī)運(yùn)行處于低功耗狀態(tài)具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)自組織能力具備信息融合的數(shù)據(jù)(shùjù)處理具有靈活的數(shù)據(jù)(shùjù)搜索功能對檢測環(huán)境的干擾和侵蝕小具備互補(bǔ)性和容錯能力第四十一頁，共58頁。傳感器1傳感器2傳感器3信號處理器信號處理器信號處理器計算機(jī)計算機(jī)計算機(jī)傳輸線執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(jiégòu)第四十二頁，共58頁。傳感器網(wǎng)絡(luò)的作用傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)施遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分類存儲和應(yīng)用。傳感器網(wǎng)絡(luò)上的多個用戶可同時對同一過程進(jìn)行監(jiān)控。憑借智能化軟硬件，靈活調(diào)用網(wǎng)上各種計算機(jī)、儀器儀表和傳感器各自的資源特性和潛力。區(qū)別不同的時空(shíkōnɡ)條件和儀器儀表、傳感器的類別特征，測出臨界值，作出不同的特征響應(yīng)，完成各種形式、各種要求的任務(wù)。第四十三頁，共58頁。專家們高度評價和推崇(tuīchóng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，把傳感器網(wǎng)絡(luò)同塑料、電子學(xué)、仿生人體器官一起，看作是全球未來的四大高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。預(yù)言它們將掀起新的產(chǎn)業(yè)浪潮。第四十四頁，共58頁。傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)可用于人類工作、生活、娛樂(yúlè)的各個方面，可用于辦公室、工廠、家庭、住宅小區(qū)、機(jī)器人、汽車等多種領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，可以是全部互連形的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。也可以是多個傳感器計算機(jī)工作站和一臺服務(wù)器組成的主從結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)形式可以是以太網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)形式，總線連接可以是環(huán)形、星形、線形。第四十五頁，共58頁。傳感器1傳感器n計算機(jī)n計算機(jī)1執(zhí)行器執(zhí)行器存儲器服務(wù)器總線連接主從結(jié)構(gòu)(jiégòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)第四十六頁，共58頁。傳感器網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)還可以是多個傳感器和一臺計算機(jī)或單片機(jī)組成的智能傳感器.傳感器網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)可以組成個人網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)，甚至可以連上遍布全球的Internet互聯(lián)網(wǎng)。若將數(shù)量巨大的傳感器加入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(wǎngluò)，則可以將互聯(lián)網(wǎng)延伸到更多的人類活動領(lǐng)域。第四十七頁，共58頁。亮度(liàngdù)傳感器煙霧(yānwù)傳感器溫度傳感器聲音(shēngyīn)傳感器氣壓傳感器按鍵接口電路數(shù)字信號處理接口單片機(jī)執(zhí)行設(shè)備LCD顯示設(shè)備傳感器網(wǎng)絡(luò)組成的智能傳感器第四十八頁，共58頁。傳感器1傳感器n數(shù)字(shùzì)信號處理器A/D轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)A/D轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)數(shù)字信號處理器Internet網(wǎng)用戶1用戶n數(shù)量巨大的傳感器加入Internet互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)第四十九頁，共58頁。目前，傳感器網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作遇到的最大問題是傳感器的供電電源問題。理想的情況是能保持幾年不更換(gēnhuàn)的高效能電池，或采用耗電少的傳感器。值得關(guān)注的是，隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)也正朝著開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。第五十頁，共58頁。上電自檢測(jiǎncè)電路熱電偶傳感器電子模擬開關(guān)熱電偶信號處理(chǔlǐ)電路DSP顯示電路(diànlù)接口CAN驅(qū)動器DC-DC開關(guān)電源電源總線CAN總線航空發(fā)動機(jī)智能溫度傳感器顯示器控制系統(tǒng)第五十一頁，共58頁。操作員工作站操作員工作站電源(diànyuán)驅(qū)動自動控制(zìdònɡkònɡzhì)器件工程師工作站監(jiān)管(jiānguǎn)系統(tǒng)傳感器執(zhí)行器傳感器執(zhí)行器傳感器執(zhí)行器高速現(xiàn)場總線低速現(xiàn)場總線高速現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)第五十二頁，共58頁。網(wǎng)管BACnet協(xié)議(xiéyì)網(wǎng)絡(luò)存儲器辦公系統(tǒng)(xìtǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備系統(tǒng)(xìtǒng)