現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性

現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性一、概述：

檢測技術是以研究自動檢測系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換以及信號處理的理論和技術為主要內(nèi)容的一門應用性技術學科。同時，研究各種物理量（或參量）的檢測原理和方法。它是科學試驗和生產(chǎn)過程中必不可少的手段。通過檢測可以揭示事物的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律，從而去利用和改造它，推動科學技術的發(fā)展?？茖W技術發(fā)展的歷史已經(jīng)說明，很多新的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明都是與檢測技術分不開的。同時，科學技術的發(fā)展有提供了新的檢測方法和裝置，促進檢測技術的發(fā)展。

檢測的基本任務是獲得有用的信息。檢測的基本過程是借助專門的設備、儀器、檢測系統(tǒng)，通過適當?shù)膶嶒灧椒ㄅc必需的信號分析以及數(shù)據(jù)處理，由測得的信號求取與研究對象有關信息量值的過程，最終將其結(jié)果提供顯示或輸出。

因此，檢測技術是屬于信息科學范疇，是信息技術三大支柱（檢測控制技術、計算機技術、通信技術）之一。現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!對于冶金工業(yè)領域，無論是對現(xiàn)有工藝、設備、產(chǎn)品質(zhì)量的剖析，以求進一步明確改進方向和改進方案，還是對新工藝，新設備進行研究與分析，都離不開檢測技術。通過對檢測結(jié)果的綜合分析，可為驗證現(xiàn)有理論和建立新理論，確定最佳設計方案，確定最佳工藝參數(shù)提供試驗依據(jù)。

特別是在現(xiàn)代生產(chǎn)過程，沒有自動檢測就無法進行生產(chǎn)，這是大家有目共睹的。所以，自動檢測技術是一門非常重要的科學技術之一?，F(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!二、檢測系統(tǒng)基本類型和結(jié)構(gòu)

自動檢測系統(tǒng)是：自動測量系統(tǒng)、自動計量系統(tǒng)、自動保護系統(tǒng)、自動診斷系統(tǒng)、自動信號系統(tǒng)等諸多系統(tǒng)的總稱。1、基本組成：

被測量[注]：1）輸出單元如果是顯示（記錄），則構(gòu)成自動測量系統(tǒng)2）輸出單元如果是計數(shù)器（累加器），則構(gòu)成自動計量系統(tǒng)3）輸出單元如果是報警器，則構(gòu)成自動保護系統(tǒng)或自動診斷系統(tǒng)4）輸出單元如果是處理器（處理電路），則構(gòu)成數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)或自動管理系統(tǒng)傳感器變送器（轉(zhuǎn)換器）顯示器（輸出單元）現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!3、數(shù)字式檢測儀表及檢測

將被測參數(shù)（對象）離散化，數(shù)據(jù)處理后以數(shù)字形式顯示的儀表——數(shù)字式儀表。

被測量模擬量特點數(shù)字技術的引入，使檢測技術領域得以擴大，隨著電子技術與計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)字式儀表與數(shù)字檢測技術獲得了迅速的發(fā)展。從模擬向數(shù)字，從單一通道向綜合的多通道檢測發(fā)展，從單個儀表向檢測信息系統(tǒng)過渡，將各種電學量和非電學量變換成流量（如：時間、頻率、直流電壓）后進行檢測，是近幾十年來檢測技術發(fā)展的主要趨勢。檢測技術對數(shù)字儀表提出了越來越高的要求。同時，數(shù)字表的不斷更新又促進檢測技術水平的提高。隨著檢測技術的發(fā)展和進步，數(shù)字儀表表現(xiàn)出了準確度高，靈敏度高，體積小，質(zhì)量輕，耗能低，檢測參數(shù)廣，量值范圍寬等特點。傳感器變送器A/D顯示現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!缺點：

1）數(shù)字表由于采用了大量的電子元件，其結(jié)構(gòu)比模擬式指示儀表復雜得多，可靠性有待進一步提高。2)不便于觀察動態(tài)過程，不直觀。3)價格較貴。4)需要高水平的技術人員維修?，F(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!1、智能儀器的特點與基本結(jié)構(gòu)

智能儀器——內(nèi)置微機或微處理器，具有控制、存儲、運算、邏輯判斷及自動操作的智能性能。具有檢測準確度高，靈敏度高，可靠性好，自動化程度高等特點。由于微機進入了儀器內(nèi)部，將計算機技術移值，滲透到儀器儀表技術領域，這樣使智能儀器具有很多優(yōu)秀的特點。現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁![說明]①CPU—中央處理單元，是智能儀器的核心，指揮整個檢測系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，通過內(nèi)部總線與外設相連（接口電路、輸入/出通道、儀表面板、內(nèi)存等）。②內(nèi)存—EPROM（只讀存儲器）、RAM（讀寫存儲器）保存監(jiān)控程序、應用程序、數(shù)據(jù)等。③RS-232C—串行通信接口總線，與微機或其他外部儀器設備連接。④GPIB—通用接口總線（GeneralPurposeInterfaceBus)是智能儀器與其他儀器（微機）相互聯(lián)系的一種公共接口總線已被國際電器與電子工程師協(xié)會（IEEE）定為通用的外部接口總線標準IEEE—488，稱為IEEE—488接口總線。該總線應用很廣泛，通過它可以把多臺儀器連接起來?，F(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!(b）智能儀器對檢測數(shù)據(jù)具有很強的處理能力

智能儀器對檢測的數(shù)據(jù)能快速在線進行處理，采用軟件方式處理可執(zhí)行多種算法，既可實現(xiàn)各種誤差的計算與補償，且能校準檢測儀器的非線性，從而降低檢測誤差，提高檢測精度。由于智能儀器對檢測結(jié)果能再加工，從而能提供表征被檢測對象各種特征的信息參數(shù)，如，在模式識別、語音分析、故障診斷、生物醫(yī)學信號檢測等方面應用智能信號分析儀器，不僅可實時采集時域信號波形在CRT復現(xiàn)，且能將其在CRT上做時間軸方向的展開或壓縮，還可計算信號的有效值，平均值、最大值、最小值，也能對采集的信號進行濾波和頻譜分析。現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!２、PC儀器系統(tǒng)（模塊式儀器）把傳統(tǒng)式獨立儀器中的（由生產(chǎn)廠家定義的、一般用戶無法改變的）檢測電路部分和接口部分集合在一起——制成儀器卡。

儀器中所需要的鍵盤、CRT、存貯器——用PC計算機。

一般PC儀器自動監(jiān)測系統(tǒng)組成：（1）不同功能的儀器卡（2）插卡機箱（3）微機現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!（a)傳感器（b)信號調(diào)整（變送器，轉(zhuǎn)換器）作用：對信號放大、處理（濾波、線性化電路等）（c）數(shù)據(jù)采集卡（板）（儀器卡）功能①由衰減器和增益可控放大器→進行量程自動改換；②通過多路切換開關→完成多點多通道信號的分時采樣；時間連續(xù)信號X（t)離散的時間序列X（n)③將信號的采樣值由A/D轉(zhuǎn)換器→變?yōu)閿?shù)字量。（d）計算機是系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它使整個檢測系統(tǒng)成為一個智能化的有機整體。它在軟件的程序命令下自動進行：①信號采集與存儲；②數(shù)據(jù)的運算與分析；③以適當形式輸出，顯示，記錄檢測結(jié)果。早期PC儀器→是利用PC機的內(nèi)部總線，將儀器卡插入PC內(nèi)部或外部擴展箱內(nèi)。如圖現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!儀器系統(tǒng)中：（a）各儀器卡不能互相同步觸發(fā)，無法直接通信，也無法傳遞模擬信號。（b）PC機箱內(nèi)的儀器卡受干擾嚴重。（c）同時，因僅靠PC機的總線工作而使PC的負擔明顯加重。為了克服最期PC儀器系統(tǒng)的缺點，許多廠家定義了新的儀器總線，并將儀器模塊卡全插在PC外部總線機箱內(nèi)。例如HP6000系列模塊式儀器系統(tǒng)（多總線式PC儀器系統(tǒng)）如圖現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!

1）采用高速大容量的計算機系統(tǒng)與檢測系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程綜合檢測。包括測量過程、數(shù)據(jù)采集處理、試驗操作調(diào)節(jié)、實驗結(jié)果分析等全面實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。

2）采用計算機技術與檢測儀器相結(jié)合構(gòu)成集成儀器系統(tǒng)，這樣，用戶可以在集成儀器平臺上根據(jù)自己的要求開發(fā)相應的應用軟件，就能構(gòu)成自己需要的實用儀器和實用檢測系統(tǒng)，那就使儀器的功能不限于生產(chǎn)廠家的規(guī)定。

3）人工智能專家檢測系統(tǒng)利用集成儀器平臺將優(yōu)秀的檢測專家的思維過程固化到測試程序的軟件中，構(gòu)成人工智能專家系統(tǒng)，提高檢測系統(tǒng)的能力。

總之，以計算機為中心的現(xiàn)代檢測系統(tǒng)，將會越來越廣泛的服務與各行各業(yè)，將會發(fā)揮更大的作用?，F(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!2、模擬式檢測儀表及檢測用模擬式指示儀表實現(xiàn)對被測對象檢測，可分為直讀檢測法和比較檢測法。1）模擬式直讀檢測法：

利用電磁感應原理，使被測參數(shù)轉(zhuǎn)換為指針或光標位移，在刻度盤上指示出被測量值。2）模擬式比較檢測法：

借助比較儀器（或比較電路）將被測量與標準量進行比較，從而測量被測對象大小的方法。如天平稱量物體質(zhì)量。被測參數(shù)傳感器測量電路指示機構(gòu)現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!優(yōu)點：1）準確度高

數(shù)字表可以做到±0.0001%，模擬表最高只能達到±0.1%～0.05%2）輸入阻抗高

數(shù)字表輸入阻抗可高達1000M以上，基本上不取電流，消耗被測信號的功率極小，也就是對被測電路工作狀態(tài)的影響很小。3）靈敏度高

如現(xiàn)代的積分式數(shù)字電壓表的分辨率可達到1以下。4）數(shù)字形式顯示顯示方便，無讀數(shù)誤差。5）檢測速度快1秒鐘可測量多次，有的可高達1秒鐘上萬次的檢測速度，而模擬表測一次需要幾秒。6）檢測過程自動化無論是對被測信號的極性判斷，量程選擇，結(jié)果顯示和記錄，還是送至計算機做運算處理，都可自動進行。7）操作簡單使用人員無需經(jīng)過特殊訓練，即可用數(shù)字表完成檢測工作?，F(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!四、微機化儀器及其自動檢測系統(tǒng)

自20世紀70年代微處理器問世以來，微計算機技術發(fā)展很快，在其影響下，檢測儀器呈現(xiàn)出了新的活力并取得迅速的進步，相繼出現(xiàn)了智能儀器，pc儀器（系統(tǒng)）和虛擬儀器（系統(tǒng)）等嶄新的微機化儀器及其自動檢測系統(tǒng)。從利用微機功能的方式數(shù)量來看，可將近二十年檢測儀器的發(fā)展分為三個階段：

①智能儀器(在傳統(tǒng)儀器基礎上增加微處理器，增強其功能)②pc儀器（微機化儀器）③虛擬儀器（總線儀器系統(tǒng)）現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!1）智能儀器的原理結(jié)構(gòu)現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!2）智儀器的特點（a）檢測過程控制的軟件化用軟件方式控制檢測過程，在模擬儀表中一般是通過硬件（電子線路或器件）才能完成的作用。

例如：可做到：①自穩(wěn)零放大；②自動極性判斷；③自動量程切換；④自動報警；⑤過載自動保護；⑥非線性補償；⑦多功能檢測（多點巡回檢測）等。

原因：檢測儀器功能不斷增加，儀器硬件負擔越來越重，儀器結(jié)構(gòu)越來越復雜，體積質(zhì)量增大，成本上升，要繼續(xù)發(fā)展就比較困難，所以就引入微機或微處理器使檢測過程改為軟件控制，使儀器的硬件結(jié)構(gòu)變得簡單，實現(xiàn)了簡單人機對話、自檢、自診斷、自校準、CRT顯示、打印輸出及繪圖。另外，在檢測控制方式下，改換儀器功能并不需要更換硬件，僅改變軟件就可實現(xiàn)以上功能，這是傳流儀器不能達到的。軟件實現(xiàn)的數(shù)字化儀器的自動化程度很高?，F(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!（C）智能儀器多功能化

檢測功能；多參數(shù)檢測，各種顯示各能；控制功能；管理功能；通信功能；現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!1）PC儀器佳策系統(tǒng)的基本形式框圖現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!五、檢測技術的發(fā)展趨勢1、計算機技術在檢測系統(tǒng)中的廣泛應用

以計算機為中心的現(xiàn)代檢測系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)采集與傳感器相結(jié)合的方式，能夠最大限度地完成檢測工作的全過程，既能實現(xiàn)對信號的檢測，又能對信號進行分析處理——獲得有用信息。

能完成對多點，多種隨時間變化參數(shù)的檢測，實現(xiàn)快速，實時測量，抗干擾信號能力強。這些特點及性能都是傳統(tǒng)的檢測系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。

所以，儀器與計算機技術的深層次結(jié)合將會產(chǎn)生全新的集成儀器概念，可十分方便地將多種檢測功能集于一起，形成多功能的集成儀器，利用這種集成儀器的通用硬件平臺，調(diào)用不同的檢測軟件，就構(gòu)成了不同功能的儀器。

因此，目前在這方面有以下幾個發(fā)展趨勢：現(xiàn)代檢測系統(tǒng)及其基本特性共22頁，