傳感器與檢測(cè)技術(shù)-圖文pp模塊十

傳感器與檢測(cè)技術(shù)項(xiàng)目教程學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用模塊十檢測(cè)系統(tǒng)、虛擬儀器和綜合應(yīng)用模塊導(dǎo)讀前面已講過許多傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，但是在實(shí)際應(yīng)用中，單獨(dú)地使用一種傳感器來組成簡(jiǎn)單儀器儀表的可能性是很小的，如空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱等家用電器都配備了多個(gè)不同類型的傳感器，并與計(jì)算機(jī)、控制電路及機(jī)械傳動(dòng)部件組成一個(gè)綜合系統(tǒng)，來達(dá)到某種設(shè)定的目的，這種系統(tǒng)稱為檢測(cè)控制系統(tǒng)。模塊十檢測(cè)系統(tǒng)、虛擬儀器和綜合應(yīng)用模塊導(dǎo)讀隨著計(jì)算機(jī)、微電子等技術(shù)滲透到檢測(cè)和儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，檢測(cè)技術(shù)與儀器不斷進(jìn)步，相繼出現(xiàn)了智能儀器、虛擬儀器等微機(jī)化儀器及其自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代儀器設(shè)備間的界限日漸模糊。與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合已是當(dāng)今儀器與檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的主潮流。本模塊主要介紹檢測(cè)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)及傳感器技術(shù)的綜合應(yīng)用。模塊十檢測(cè)系統(tǒng)、虛擬儀器和綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的含義、地位和作用一、隨著人類社會(huì)進(jìn)入信息時(shí)代，以信息的獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理為主要內(nèi)容的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一門完整的學(xué)科，在促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展和科技進(jìn)步的廣闊領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要作用。其主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)（1）檢測(cè)技術(shù)是產(chǎn)品檢測(cè)和質(zhì)量檢測(cè)的重要手段。借助于檢測(cè)工具對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)是人們十分熟悉的，這是檢測(cè)技術(shù)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的檢測(cè)方法只能將產(chǎn)品分為合格品和廢品，起到產(chǎn)品驗(yàn)收和廢品剔除的作用。這種被動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)廢品的出現(xiàn)并沒有預(yù)先防止的能力。在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的主動(dòng)檢測(cè)技術(shù)（在線檢測(cè)技術(shù)），使檢測(cè)和生產(chǎn)加工同時(shí)進(jìn)行，及時(shí)用檢測(cè)結(jié)果對(duì)生產(chǎn)過程主動(dòng)地進(jìn)行控制，使之適應(yīng)生產(chǎn)條件的變化或自動(dòng)調(diào)整到最佳狀態(tài)。這樣，檢測(cè)的作用已經(jīng)不只是單純檢測(cè)產(chǎn)品的最終結(jié)果，而是掌握和干預(yù)造成這些結(jié)果的原因，從而進(jìn)入質(zhì)量控制的領(lǐng)域。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)（2）檢測(cè)技術(shù)在大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行檢測(cè)中應(yīng)用廣泛。電力、石油、化工、機(jī)械等行業(yè)的一些大型設(shè)備通常在高溫、高壓、高速和大功率狀態(tài)下運(yùn)行，保證這些設(shè)備安全運(yùn)行在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重大意義。通常設(shè)置故障檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)和噪聲等多種參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，加強(qiáng)故障預(yù)防，達(dá)到早期診斷的目的。這樣做可以避免嚴(yán)重的突發(fā)事故，保證設(shè)備和人員安全，提高經(jīng)濟(jì)效益。即使設(shè)備發(fā)生故障也可以從檢測(cè)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)中找出原因，縮短檢測(cè)周期，提高檢修質(zhì)量。另外，在日常生活中，這種連續(xù)檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障前兆，采取預(yù)防性檢修。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這類檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到故障自診斷系統(tǒng)，可以采用計(jì)算機(jī)來處理檢測(cè)信息，從而進(jìn)行分析、判斷，及時(shí)檢測(cè)出設(shè)備故障并自動(dòng)報(bào)警或采取相應(yīng)的對(duì)策。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)（3）檢測(cè)技術(shù)和裝置是自動(dòng)化系統(tǒng)中不可缺少的部分。任何生產(chǎn)過程都可以看作是由“物流”和“信息流”組合而成的，反映物流的數(shù)量、狀態(tài)和趨向的信息流則是人們管理和控制物流的依據(jù)。人們?yōu)榱擞心康牡剡M(jìn)行控制，首先必須通過檢測(cè)獲取有關(guān)信息，然后才能進(jìn)行分析判斷，以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。所謂自動(dòng)化，就是用各種技術(shù)工具與方法代替人來完成檢測(cè)、分析、判斷和控制工作。一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)通常由多個(gè)環(huán)節(jié)組成，分別完成信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息傳送及信息執(zhí)行等功能。在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過程中，信息的獲取與轉(zhuǎn)換是極其重要的組成環(huán)節(jié)，只有精確、及時(shí)地將被控對(duì)象的各項(xiàng)參數(shù)監(jiān)測(cè)出來并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)才能正常工作。因此，自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換是自動(dòng)化技術(shù)中不可缺少的部分。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)（4）檢測(cè)技術(shù)的完善和發(fā)展推動(dòng)著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。人們?cè)谧匀豢茖W(xué)各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)從事的研究工作，一般是利用已知的規(guī)律對(duì)觀測(cè)、試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行概括、推理，從而對(duì)所研究的對(duì)象取得定量的概念并發(fā)現(xiàn)它的規(guī)律性，然后上升到理論。因此，現(xiàn)代化檢測(cè)手段所達(dá)到的水平在很大程度上決定了科學(xué)研究的深度和廣度。檢測(cè)技術(shù)達(dá)到的水平越高，提供的信息量越大、越可靠，科學(xué)研究取得突破性進(jìn)展的可能性就越大。此外，理論研究的一些成果，也需要通過實(shí)驗(yàn)或觀測(cè)來加以驗(yàn)證，這同樣離不開必要的檢測(cè)手段。從另一角度看，現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也不斷對(duì)檢測(cè)技術(shù)提出新的要求，從而成為促進(jìn)檢測(cè)技術(shù)向前發(fā)展的動(dòng)力?？茖W(xué)技術(shù)的新發(fā)現(xiàn)和新成果不斷應(yīng)用于檢測(cè)技術(shù)，也有力地促進(jìn)了檢測(cè)技術(shù)自身的現(xiàn)代化。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)與現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的密切關(guān)系，使它成為一門十分活躍的技術(shù)學(xué)科，幾乎滲透到人類的一切活動(dòng)領(lǐng)域，發(fā)揮著越來越大的作用。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)工業(yè)檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容二、工業(yè)檢測(cè)涉及的內(nèi)容廣泛，常見的工業(yè)檢測(cè)內(nèi)容見表10-1。表10-1常見的工業(yè)檢測(cè)內(nèi)容學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)顯然，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，需要檢測(cè)的量遠(yuǎn)不止表10-1所列的項(xiàng)目。而且，隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)檢測(cè)技術(shù)提出越來越多的新要求。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和類型三、檢測(cè)系統(tǒng)的大小及其復(fù)雜程度與被檢測(cè)量的多少、被檢測(cè)的性質(zhì)及被測(cè)對(duì)象的特性有非常密切的關(guān)系。一個(gè)完整的檢測(cè)過程一般包括信息的提取、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、傳輸、顯示和分析處理等。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)圖10-1所示為涵蓋各種功能模塊的檢測(cè)系統(tǒng)的一般組成框圖，包括傳感器、模擬信號(hào)調(diào)理電路、底層顯示和信號(hào)分析與處理部分，以及將處理信號(hào)傳送給控制器、數(shù)據(jù)顯示、其他檢測(cè)系統(tǒng)或上位機(jī)系統(tǒng)的通信接口和總線部分等，但并不是所有的檢測(cè)任務(wù)都包括這些部分。圖10-1檢測(cè)系統(tǒng)的一般組成框圖學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)傳感器的作用和地位如前所述，其輸出信號(hào)必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使之與后續(xù)測(cè)試環(huán)節(jié)相適應(yīng)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)傳感器輸出的電信號(hào)都很弱，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。而且，有的傳感器輸出的是非電量，需要轉(zhuǎn)化為電量。傳感器輸出信號(hào)中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比；如果檢測(cè)僅對(duì)部分頻段的信號(hào)感興趣，就有必要從輸出信號(hào)中分離出所需的頻率成分；當(dāng)采用數(shù)字式儀器、儀表和計(jì)算機(jī)時(shí)，模擬輸出信號(hào)還要轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)等。常見的信號(hào)調(diào)整環(huán)節(jié)有電橋、放大鏡、濾波器、調(diào)制解調(diào)器等。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)信號(hào)分析與處理使現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)不斷被注入新的內(nèi)容，已逐漸成為檢測(cè)系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。常見的檢測(cè)只是將傳感器獲得的信號(hào)進(jìn)行放大和變換，以進(jìn)行顯示和輸出，而分析和處理往往需要人工去完成。以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的信息處理技術(shù)，使得現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)能夠解決過去常規(guī)無法解決的問題，使得復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制得以實(shí)現(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)的自動(dòng)化和智能化。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)一個(gè)大型檢測(cè)系統(tǒng)是由許多測(cè)量子系統(tǒng)或測(cè)量節(jié)點(diǎn)組成的，通信接口和總線能實(shí)現(xiàn)總系統(tǒng)與上位機(jī)之間，以及子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的信息交換?？偩€的意義，更多的是指一種規(guī)范、一種結(jié)構(gòu)形式，而接口多指完成通信的硬件系統(tǒng)。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)大致可分為三類，即基本型、標(biāo)準(zhǔn)接口型和閉環(huán)控制型。基本型檢測(cè)系統(tǒng)主要完成對(duì)被測(cè)參量的檢測(cè)任務(wù)，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度要求較高；標(biāo)準(zhǔn)接口型檢測(cè)系統(tǒng)集多種功能于一體，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)高度發(fā)展和相互結(jié)合的必然產(chǎn)物，并產(chǎn)生虛擬儀器的概念，使得設(shè)計(jì)高度自動(dòng)化和智能化的現(xiàn)代檢測(cè)成為現(xiàn)實(shí)。閉環(huán)控制型檢測(cè)系統(tǒng)是指應(yīng)用在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是獲取參數(shù)變換的定量數(shù)值，為控制器及時(shí)提供反饋信息，使控制器按照一定的控制規(guī)律輸出控制信號(hào)給執(zhí)行器，保證被控制的參數(shù)按預(yù)定的規(guī)律變化。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)基本型檢測(cè)系統(tǒng)1.以計(jì)算機(jī)為終端的基本型現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)如圖10-2所示。圖10-2基本型現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)被測(cè)信號(hào)經(jīng)模擬傳感器和數(shù)字傳感器接收并轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)或開關(guān)信號(hào)輸出，再經(jīng)相應(yīng)的調(diào)理電路送入計(jì)算機(jī)，借助計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)檢測(cè)的目的。這種檢測(cè)技術(shù)在非電量電測(cè)技術(shù)中已獲得廣泛應(yīng)用。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)接口型檢測(cè)系統(tǒng)2.檢測(cè)系統(tǒng)由各個(gè)功能模塊組合在一起，模塊之間的信號(hào)傳輸形式有專門接口和標(biāo)準(zhǔn)接口兩種類型。專門接口型檢測(cè)系統(tǒng)由于其電氣參數(shù)、接口形式和通信協(xié)議等不統(tǒng)一，各個(gè)模塊之間的信息傳輸互聯(lián)問題十分麻煩，系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏靈活性，故一般只用在特殊場(chǎng)合或?qū)Ｓ脵z測(cè)系統(tǒng)中，應(yīng)用范圍比較窄。標(biāo)準(zhǔn)接口型檢測(cè)系統(tǒng)由模塊（臺(tái)式儀器或插件板）組合而成，所有模塊的對(duì)外接口都按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。組成系統(tǒng)時(shí)，若模塊是臺(tái)式儀器，用標(biāo)準(zhǔn)的無源電纜將各模板接插連接起來；若為插件板，只要各插件板插入機(jī)箱即可，非常方便靈活。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)GPIB（generalpurposeinterfacebus）總線系統(tǒng)由一臺(tái)PC、一塊GPIB接口卡和若干臺(tái)GPIB儀器子系統(tǒng)構(gòu)成。每臺(tái)儀器子系統(tǒng)就是帶有GPIB接口的單臺(tái)儀器。GPIB接口在功能、電氣和機(jī)械上都按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，內(nèi)含16條信號(hào)線，每條線都有特定的意義，即使不同廠商的產(chǎn)品也相互兼容，具有交換性，組織系統(tǒng)方便，拆散后各儀器子系統(tǒng)可單獨(dú)使用，一塊GPIB接口可帶14臺(tái)儀器。（1）GPIB總線系統(tǒng)。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)VXI（VMEbusextensionsforinstrumentation）是VME總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。其中，VME總線是一種結(jié)合GPIB儀器和數(shù)據(jù)采集（dateacquisition，DAQ）板的最先進(jìn)技術(shù)發(fā)展起來的高速、多廠商、開放式工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)。VXI采用機(jī)箱式結(jié)構(gòu)，一個(gè)插件相當(dāng)于一臺(tái)儀器或特定功能的器件，多個(gè)模塊共存于一個(gè)機(jī)箱，組成一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，即插即用，結(jié)構(gòu)緊湊，小巧輕便，集多功能于一體。系統(tǒng)組建者可像插放或更換書架上的書籍一樣，靈活方便地插放或更換模板，隨時(shí)構(gòu)成所需的各種系統(tǒng)。（2）VXI總線系統(tǒng)。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)PXI（PCIextensionsforinstrumentation）是CompactPCI在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。PXI采用不少現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)，以較低價(jià)格獲取大量可用元件。最重要的是，通過保持與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PC軟件的兼容性，PXI允許工業(yè)用戶使用它們所熟悉的軟件工具和環(huán)境?；赑XI的檢測(cè)系統(tǒng)將成為主流檢測(cè)平臺(tái)之一。（3）PXI總線系統(tǒng)。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)串口儀器是基于串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)接口儀器，如基于RS232C、RS485和USB接口的儀器。（4）串口儀器。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)閉環(huán)控制型檢測(cè)系統(tǒng)3.生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制是人們長(zhǎng)期探索的生產(chǎn)方式，可通過對(duì)關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)并控制這些參數(shù)按預(yù)定的規(guī)律變化，來達(dá)到生產(chǎn)的正常進(jìn)行和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的。閉環(huán)控制型現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)是指應(yīng)用在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)系統(tǒng)。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)圖10-3所示為典型生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中的檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖中，現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的主要任務(wù)是獲取參數(shù)變換的定量數(shù)值，為控制器及時(shí)提供反饋信息，使控制器按照一定的控制規(guī)律輸出控制信號(hào)給執(zhí)行器，這樣才能保證被控制的參數(shù)保持在希望的設(shè)定值或按預(yù)定的規(guī)律變化。圖10-3典型生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中的檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制大體上可歸納為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)判斷決策和實(shí)時(shí)控制器。閉環(huán)控制系統(tǒng)中的現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)可完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)判斷決策兩種功能，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的智能儀表和設(shè)備是現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于大規(guī)模、現(xiàn)代化生產(chǎn)的主要形式。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)四、科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了非常好的條件，同時(shí)也向檢測(cè)技術(shù)提出了更高更新的要求，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和信息處理技術(shù)的巨大進(jìn)步，使檢測(cè)技術(shù)得到空前的發(fā)展。小型化、數(shù)值化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化及軟件多功能化成為儀器儀表研發(fā)的主導(dǎo)方向，智能傳感器和虛擬化儀器正逐步替代傳統(tǒng)的儀器儀表，應(yīng)用于各行各業(yè)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)利用新材料、新工藝和新發(fā)現(xiàn)的生物、物理、化學(xué)效應(yīng)開發(fā)出的新型傳感器，提高了傳感器的性能和適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)了傳感器的微型化和集成化。傳感器與微型計(jì)算機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生了智能傳感器，它能自動(dòng)選擇量程和增益，自動(dòng)校準(zhǔn)和實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，進(jìn)行非線性校正、漂移等誤差補(bǔ)償和復(fù)雜的計(jì)算處理，完成自動(dòng)故障監(jiān)控和過載保護(hù)等。（1）傳感器水平的提高。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)光電、超聲波、微波、射線技術(shù)促進(jìn)了非接觸性檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，光纖、光放大器和濾波器等光元器件的發(fā)展使信號(hào)的傳輸和處理不再局限于電信號(hào)，而是可以采用光的檢測(cè)方法。隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)檢測(cè)的要求不再滿足于對(duì)單一參數(shù)的測(cè)量，而是希望對(duì)系統(tǒng)中的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行融合測(cè)量，即采用多傳感器融合技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)中的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行單次測(cè)量，然后通過一定的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別得到各個(gè)參數(shù)。多傳感器信息融合技術(shù)因其立體化的多參數(shù)測(cè)量性能而廣泛地應(yīng)用在軍事、地質(zhì)科學(xué)、機(jī)器人、智能交通、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。（2）檢測(cè)方法的推進(jìn)。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的基本任務(wù)是獲得有用信息，傳統(tǒng)的方法是借助專門的儀器儀表及測(cè)量裝置，通過適當(dāng)方法和必要的信息分析處理技術(shù)，對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行處理，然后求取與被測(cè)對(duì)象有關(guān)的信息，通過適當(dāng)?shù)姆椒ê捅匾男畔⒎治鎏幚砑夹g(shù)對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行處理，然后求取與被測(cè)對(duì)象有關(guān)的信息。可以說，現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為信息處理核心，加上各種檢測(cè)裝置和輔助應(yīng)用設(shè)備、并/串行通信接口及相應(yīng)的智能化軟件，組成的用于檢測(cè)、測(cè)試、測(cè)量、計(jì)量、探測(cè)和用于閉環(huán)控制的測(cè)試環(huán)節(jié)等用途的專門設(shè)備。（3）檢測(cè)儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)集成。學(xué)習(xí)單元一檢測(cè)系統(tǒng)思考與練習(xí)問題1一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)由哪幾部分組成？思考：

問題2如何設(shè)計(jì)一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)？思考：學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)測(cè)量過程中不可避免地會(huì)遇到各種各樣的干擾，干擾不僅使系統(tǒng)測(cè)量和控制失靈，甚至造成系統(tǒng)無法正常工作，進(jìn)而損壞設(shè)備，引起事故。如何有效地排除和抑制各種干擾，是必須考慮和解決的問題。而要想提高檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾能力，首先應(yīng)分析干擾形成的原因、干擾的引入方式及途徑，才能有針對(duì)性地解決系統(tǒng)的抗干擾問題。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)干擾的類型及形成要素一、干擾問題是檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用過程中必須考慮的問題。所謂干擾，就是指除有用信號(hào)以外對(duì)系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生不良影響的內(nèi)部或外部因素的總稱。干擾的形成包括三個(gè)要素：干擾源、傳播途徑和接收載體。三個(gè)要素缺少任何一項(xiàng)，干擾都不會(huì)產(chǎn)生，抗干擾技術(shù)就是針對(duì)三個(gè)要素的研究和處理。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)干擾源的類型1.（1）內(nèi)部干擾。內(nèi)部干擾是指系統(tǒng)內(nèi)部的各種元器件、信道、負(fù)載、電源等引起的干擾。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)①信號(hào)通道干擾。計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理等都離不開信號(hào)通道的構(gòu)建。在進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)的信道設(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮其干擾問題。信號(hào)通道形成的干擾主要有共模干擾和靜電耦合干擾。共模干擾是指以相對(duì)公共的電位為基準(zhǔn)點(diǎn)，在系統(tǒng)兩個(gè)輸入端上同時(shí)出現(xiàn)的干擾。靜電耦合干擾的形成是由于電路之間存在寄生電容，影響系統(tǒng)內(nèi)某一電路型號(hào)的變化，只要電路中有尖峰信號(hào)和脈沖信號(hào)等高頻信號(hào)，就可能存在靜電耦合干擾。②電源干擾。大多數(shù)電子和電氣設(shè)備是由工業(yè)用電網(wǎng)絡(luò)供電的，所以電源干擾是較為普遍的問題。那么工業(yè)系統(tǒng)中某些大型設(shè)備的起動(dòng)、停止等都可能引起電源的過壓、過沖、浪涌及尖峰等，這些都是必須加以重視的干擾因素。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)（2）外部干擾。外部干擾是指那些本身與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，由使用條件和外部環(huán)境因素所決定的干擾，主要是來自自然界的干擾及周圍電氣設(shè)備的干擾。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)自然干擾主要有地球大氣放電（如雷電）干擾、宇宙干擾（如太陽產(chǎn)生的無線電輻射）、地球大氣輻射及雨雪、沙塵、煙塵作用的靜電放電干擾等，還有高壓輸電線、內(nèi)燃機(jī)、電焊機(jī)等電氣設(shè)備產(chǎn)生的放電干擾。自然干擾主要以電磁感應(yīng)的方式通過系統(tǒng)的殼體、導(dǎo)線等形式進(jìn)入電路，造成對(duì)系統(tǒng)的干擾。各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的干擾有電磁場(chǎng)、電火花、高頻加熱等強(qiáng)電系統(tǒng)所造成的干擾。這些干擾會(huì)影響供電電源，進(jìn)而影響檢測(cè)系統(tǒng)。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)干擾的途徑2.學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

（1）路的干擾①漏電流耦合形成的干擾。它是由于絕緣不良，由流經(jīng)絕緣電阻的漏電流所引起的噪聲干擾。漏電流耦合干擾經(jīng)常發(fā)生在下列情況下：當(dāng)用傳感器測(cè)量較高的直流電壓時(shí)；在傳感器附近有較高的直流電壓時(shí)；在高輸入阻抗的直流放大電路中。②傳導(dǎo)耦合形成的干擾。噪聲耦合經(jīng)導(dǎo)線耦合到電路中是最明顯的干擾現(xiàn)象。當(dāng)導(dǎo)線經(jīng)過具有噪聲的環(huán)境時(shí)，噪聲經(jīng)過導(dǎo)線傳送到電路而造成干擾。實(shí)踐證明，經(jīng)過電源線引入的電子裝置的干擾無論從廣泛性和嚴(yán)重性來說都是十分明顯的，但常常被人們忽視。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)③共阻抗耦合形成的干擾。當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路使用一段公共的線路，而這段線路又具有一定的阻抗時(shí)，這個(gè)阻抗就成為這兩個(gè)電路的共同阻抗。第二個(gè)電路的電流流過這個(gè)共阻抗所產(chǎn)生的壓降就成為第一個(gè)電路的干擾電壓。例如，幾個(gè)電路由一個(gè)電壓供電時(shí)，會(huì)通過電源內(nèi)阻形成共同干擾。在放大器中，各放大級(jí)通過接地線電阻也會(huì)形成互相干擾。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

（2）場(chǎng)的干擾①靜電耦合形成的干擾。電場(chǎng)耦合實(shí)質(zhì)上是電容性耦合，它是由于兩個(gè)電路之間存在寄生電容，可使一個(gè)電路中的電荷變化影響到另一個(gè)電路。②電磁耦合形成的干擾。電磁耦合又稱互感耦合，它是在兩個(gè)電路之間存在互感，一個(gè)電路的電流變化，通過磁交鏈會(huì)影響到另一個(gè)電路。③輻射電磁場(chǎng)耦合形成干擾。輻射電磁場(chǎng)通常來源于大功率高頻電氣設(shè)備、廣播發(fā)射臺(tái)、電視發(fā)射臺(tái)等。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)電子測(cè)量裝置的干擾方式3.根據(jù)干擾進(jìn)入測(cè)量電路的方式不同，可將干擾分為差模干擾和共模干擾兩種。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)1）差模干擾差模干擾是使信號(hào)接收器的一個(gè)輸入端電位相對(duì)于另一個(gè)輸入端電位發(fā)生變化，即疊加在被測(cè)信號(hào)的干擾信號(hào)。產(chǎn)生差模干擾的原因有分布電容的靜電耦合、長(zhǎng)線傳輸?shù)幕ジ?、空間電磁場(chǎng)引起的電磁耦合等。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)差模干擾可用圖10-4所示的方式等效表示，圖中的Es及Rs為有用信號(hào)源及內(nèi)阻，Ud表示等效干擾電壓，RL為接收器的輸入電阻，Zd為阻抗。針對(duì)具體情況可以采用雙絞信號(hào)傳輸線、傳感器耦合端加濾波器、金屬隔離線、屏蔽等措施來消除差模干擾。圖10-4差模干擾等效電路圖學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)2）共模干擾共模干擾往往是指同時(shí)加載在各個(gè)信號(hào)接收器輸入信號(hào)接口端的共有的信號(hào)干擾。雖然它不直接影響結(jié)果，但是當(dāng)信號(hào)接收器的輸入電路參數(shù)不對(duì)稱時(shí)，它會(huì)轉(zhuǎn)換為差模干擾，對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)共模干擾一般用等效電壓源表示，圖10-5所示為一般情況下的等效電路。圖中Es及Rs為有用信號(hào)源及內(nèi)阻，Ud表示干擾電壓源，Zd1、Zd2表示信號(hào)傳輸線對(duì)地漏阻抗。圖10-5共模干擾等效電路圖學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)從圖中可以看出，當(dāng)電路對(duì)稱時(shí)，干擾電壓源不會(huì)對(duì)接收器產(chǎn)生干擾。只有當(dāng)電路不對(duì)稱時(shí)，共模干擾才會(huì)轉(zhuǎn)化成差模干擾，對(duì)信號(hào)接收起干擾作用。通常干擾源阻抗Zd1、Zd2比信號(hào)傳輸線阻抗Z1、Z2大得多，因此共模干擾轉(zhuǎn)化成差模干擾的電壓率很小。但共模干擾源的干擾電壓值比信號(hào)源電壓值高很多，一旦共模干擾轉(zhuǎn)化成差模干擾時(shí)，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響就更嚴(yán)重，排斥它比較困難。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)3）共模干擾抑制比檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)共模干擾的抑制能力可以用共模干擾抑制比來衡量。共模干擾抑制比是指作用于系統(tǒng)的共模干擾信號(hào)與使系統(tǒng)產(chǎn)生同樣輸出所需的差模信號(hào)之比，通常用對(duì)數(shù)形式表示，即式中，Ucm為作用于系統(tǒng)的共模干擾信號(hào)；Ucd為使系統(tǒng)產(chǎn)生同樣輸出所需的差模信號(hào)。共模干擾抑制比KCMR值越高，說明系統(tǒng)對(duì)共模干擾抑制能力越強(qiáng)。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)抑制干擾的措施二、盡管外部干擾和內(nèi)部干擾產(chǎn)生的原因不同，但是它們的傳播途徑和影響控制系統(tǒng)的機(jī)理基本相同，因而消除或抑制它們的方法和措施沒有本質(zhì)區(qū)別。抑制干擾的措施很多，主要包括硬件抑制和軟件抑制等。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)硬件抑制干擾措施1.（1）屏蔽技術(shù)。屏蔽室是利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w，將干擾源或干擾對(duì)象包圍起來，從而割斷或削弱干擾場(chǎng)的空間耦合通道。按需要屏蔽的干擾場(chǎng)的性質(zhì)不同，屏蔽技術(shù)可分為靜電屏蔽、低頻磁場(chǎng)屏蔽和電磁屏蔽。靜電屏蔽是為了消除或抑制由于電場(chǎng)耦合引起的干擾。通常用銅和鋁等導(dǎo)電性能良好的金屬材料做屏蔽體，屏蔽體結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量完整嚴(yán)密并保持良好的接地，使其內(nèi)部的電力線不外傳，同時(shí)外部的電場(chǎng)也不影響內(nèi)部。使用靜電屏蔽技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意屏蔽體必須接地，否則雖然導(dǎo)體內(nèi)無電力線，但導(dǎo)體外仍有電力線，導(dǎo)體仍受影響，起不到靜電屏蔽作用。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)低頻磁場(chǎng)屏蔽是為了消除或抑制由于磁場(chǎng)耦合引起的干擾。低頻磁場(chǎng)屏蔽的原理是使絕大部分磁通量經(jīng)屏蔽體通過，所以對(duì)靜磁場(chǎng)及低頻交變磁場(chǎng)要采用坡莫合金之類的高磁導(dǎo)率材料做成屏蔽層，并保證磁場(chǎng)通暢，以便將干擾限制在磁阻很小的屏蔽體的內(nèi)部，起到抗干擾的作用，同時(shí)要有一定的厚度，以減少磁阻。電磁屏蔽是利用導(dǎo)電良好的金屬材料

（如銅、

鋁等）做出屏蔽層，利用高頻干擾電磁場(chǎng)在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生的渦流，再利用渦流磁場(chǎng)抵消高頻干擾磁場(chǎng)的影響，從而達(dá)到抗高頻電磁場(chǎng)干擾的效果?？紤]到高頻趨膚效應(yīng)，高頻渦流僅在屏蔽層表面一層，因此屏蔽層的厚度僅須考慮機(jī)械強(qiáng)度。將電磁屏蔽妥善接地后，其具有電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽兩種功能。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)（2）隔離。隔離是指把干擾源與接收系統(tǒng)隔離開，使有用信號(hào)正常傳輸，而干擾耦合通道被切割，達(dá)到抑制干擾的目的。常見的隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等。①光電隔離。光電隔離所用的器件是光電耦合器。由于光電耦合器在傳輸信息時(shí)，是借助于光作為媒介物進(jìn)行耦合，其輸入和輸出電路既沒有電耦合也沒有磁耦合，切斷了電和磁的干擾耦合通道，因而具有較強(qiáng)的隔離和抗干擾能力。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)圖10-6所示為一般光電耦合器組成的輸入/輸出線路。在控制系統(tǒng)中，它既可以用于一般輸入/輸出的隔離，也可以代替脈沖變壓器起線路隔離與脈沖放大作用。由于光電耦合器具有二極管、晶體管的電氣特性，使它能方便地組合成各種電路。光電耦合器共模抑制比大、無觸點(diǎn)、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定可靠，具有很強(qiáng)的抗電磁干擾的能力，因此得到了廣泛應(yīng)用。圖10-6一般光電耦合器組成的輸入/輸出線路學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)②變壓器隔離。對(duì)于交流信號(hào)的傳輸一般使用變壓器隔離信號(hào)的方法。隔離變壓器也是常用的隔離部件，用來阻斷交流信號(hào)中的直流干擾和抑制低頻干擾信號(hào)的強(qiáng)度。圖10-7所示為變壓器耦合隔離電路。隔離變壓器把各種模擬負(fù)載和信號(hào)源隔離開，即把模擬電路和數(shù)字電路斷開。傳輸信號(hào)通過變壓器獲得通路，而共模干擾由于不形成回路而被抑制。圖10-7變壓器耦合隔離電路學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)③繼電器隔離。繼電器線圈和觸點(diǎn)僅有機(jī)械上的聯(lián)系，而沒有直接的電聯(lián)系，因此可利用繼電器線圈接收電信號(hào)，而利用觸點(diǎn)控制和傳輸電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電和弱點(diǎn)的隔離。同時(shí)，繼電器觸點(diǎn)較多，且其觸點(diǎn)能承受較大的負(fù)載電流，因此應(yīng)用非常廣泛。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)（3）接地。接地是保證人身和設(shè)備安全、抗噪聲干擾的一種方法。接地有兩種情況：一種是設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)面（如金屬機(jī)殼），所有信號(hào)回路都與之相連，包括測(cè)量?jī)x器在內(nèi)的所有電子儀器內(nèi)部均采用此接法；另一種是直接接地，工業(yè)電源、電子設(shè)備等都與大地相連。合理地選擇接地方式是抑制電容性耦合、電感性耦合及電阻耦合，減小或削弱干擾的重要措施。檢測(cè)系統(tǒng)接地包括一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地兩種方式。一般低頻電路由于布線和元件間的電感影響很小，公共阻抗影響很大，因此應(yīng)采用一點(diǎn)接地。而在高頻電路中，地線具有電感，因而增加了地線阻抗，而且地線變成天線，向外輻射噪聲信號(hào)，因此要采用多點(diǎn)接地。通常規(guī)定頻率在1MHz以下用一點(diǎn)接地，頻率在10MHz以上用多點(diǎn)接地。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)①一點(diǎn)接地。一點(diǎn)接地就是將各種具有不同電平信號(hào)的信號(hào)地線、噪聲地線和金屬件地線分別在電路中適當(dāng)?shù)亟拥?，而不?yīng)相互串聯(lián)。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)圖10-8所示為串聯(lián)一點(diǎn)接地，即多級(jí)電路通過一段公用地線后在一點(diǎn)接地。它雖然避免了零點(diǎn)接地可能產(chǎn)生的干擾，但在這段公用地線上仍存在著不同點(diǎn)的對(duì)地電位差。圖10-8串聯(lián)一點(diǎn)接地學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)由于這種接地方式布線簡(jiǎn)單，因此常用在級(jí)數(shù)不多、各種電平相差不大及抗干擾能力較強(qiáng)的數(shù)字電路中。但當(dāng)各電路的電平相差很大時(shí)就不能使用，因?yàn)楦唠娖綄?huì)產(chǎn)生很大的地電流并干擾到低電平電路。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)圖10-9所示為并聯(lián)一點(diǎn)接地。這種方式在低電平時(shí)最適用，因?yàn)楦麟娐返牡仉娢恢慌c本電路的地電流和地線阻抗有關(guān)，不會(huì)因地電流而引起各電路間的耦合。這種方式的缺點(diǎn)是需要連接的地線尺寸較大，用起來比較麻煩。圖10-9并聯(lián)一點(diǎn)接地學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)②多點(diǎn)接地。若電路工作頻率較高，電感分量大，各地線間的互感耦合會(huì)增加干擾，這時(shí)最好采用多點(diǎn)接地，如圖10-10所示。各接地點(diǎn)就近接于接地匯流排或底座、外殼等金屬構(gòu)件上。圖10-10多點(diǎn)接地學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)（4）濾波。濾波是抑制干擾傳導(dǎo)的一種方法。由于干擾源發(fā)出的電磁干擾的頻譜往往要比接收的信號(hào)的頻譜寬得多，因此，當(dāng)接收器接收有用信號(hào)時(shí)，也會(huì)接收那些不希望有的干擾。這時(shí)，可以采用濾波的方法，只讓所需要的頻率成分通過，而將干擾頻率成分加以抑制。濾波電路的功能是使一部分頻率順利通過，而將另一部分頻率進(jìn)行較大的衰減。由于傳感器輸出信號(hào)大多是緩慢變化的，因而對(duì)傳感器的輸出信號(hào)常采用低通濾波器，它僅允許低頻信號(hào)通過而不能通過高頻信號(hào)。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)圖10-11所示為典型的二階RC有源低通濾波電路，它由二階RC濾波電路構(gòu)成，其中將第一階電容C1接到放大器輸出端。圖10-11典型的二階RC有源低通濾波電路學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)設(shè)f0為濾波電路的濾波截止頻率，f1為人為干擾頻率。當(dāng)f1≤f0時(shí)，輸出電壓uo和輸入電壓ui的相位差在90°以內(nèi)，則輸出電壓uo通過電容使輸入電壓ui的幅度增強(qiáng)，從而提高了電壓的幅值；而當(dāng)f1≥f0時(shí)，輸出電壓uo通過電容使輸入電壓ui的幅值下降，使干擾信號(hào)衰減。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)軟件抑制干擾技術(shù)2.（1）數(shù)字濾波。數(shù)字濾波就是通過一定的計(jì)算機(jī)程序?qū)Σ蓸有盘?hào)進(jìn)行平滑處理，提高其有用信號(hào)，消除或減少各種干擾和噪聲的影響，以保證系統(tǒng)的可靠性。不需要增加硬件設(shè)備，只要在程序進(jìn)入控制算法之前，附加一段數(shù)字濾波程序即可。（2）軟件陷阱技術(shù)。軟件陷阱技術(shù)是通過指令將強(qiáng)行捕獲的程序引向指令地址，并在此用專門的出錯(cuò)處理程序加以處理的軟件抗干擾技術(shù)。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)（3）“看門狗”技術(shù)。計(jì)算機(jī)受到干擾而失控，引起程序出現(xiàn)亂碼，也可能使程序進(jìn)入“死循環(huán)”。當(dāng)指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)不能使失控程序擺脫“死循環(huán)”的困境時(shí)，通常采用程序監(jiān)視技術(shù)，又稱“看門狗”技術(shù)，它能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”?！翱撮T狗”技術(shù)既可以由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以由軟件實(shí)現(xiàn)，還可以通過兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)。學(xué)習(xí)單元二檢測(cè)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)思考與練習(xí)問題1影響檢測(cè)系統(tǒng)的干擾有哪些？思考：

問題2常用的硬件和軟件抗干擾技術(shù)分別有哪些？思考：學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化檢測(cè)儀器系統(tǒng)開始向計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展，虛擬儀器（virtualinstruments，VI）就是其中最具有代表性的一種。它是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀器技術(shù)及其他新技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)。虛擬儀器技術(shù)的提出與發(fā)展，標(biāo)志著21世紀(jì)自動(dòng)檢測(cè)與電子測(cè)量?jī)x器技術(shù)發(fā)展的方向。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器虛擬儀器概述一、虛擬儀器的概念1.虛擬儀器這一概念最早由美國(guó)NI（NationalInstrument）公司提出。它突破了以往傳統(tǒng)儀器的特點(diǎn)，充分利用不斷發(fā)展和完善的計(jì)算機(jī)技術(shù)，以通用計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)為平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)的硬件資源，并輔以軟件作為VI的開發(fā)平臺(tái)。用戶利用面向測(cè)量?jī)x器的控制和管理的視窗軟件平臺(tái)（LabVIEW、LabWindows/CVI、HP-VEE等），它集測(cè)量、管理和控制于一身，一臺(tái)普通的計(jì)算機(jī)、若干軟件包和基本的硬件電路（如數(shù)據(jù)采集電路、GPIB儀表、VXZ儀表等）就可以構(gòu)成一套完整的測(cè)試系統(tǒng)，并且具備數(shù)據(jù)處理功能和友好的人機(jī)界面（虛擬面板）。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器虛擬儀器的特點(diǎn)2.基于計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)儀器總線技術(shù)的虛擬儀器技術(shù)使測(cè)量成本更低、功能更多、靈活性更強(qiáng)、速度更快、人機(jī)界面更友好。在虛擬儀器系統(tǒng)中，軟件是關(guān)鍵，因?yàn)槭擒浖橛脩羰褂没驑?gòu)造VI提供了集成開發(fā)環(huán)境、儀器硬件接口和用戶接口。NI公司提出的“軟件就是儀器”（Thesoftwareistheinstrument.）的概念，形象地說明了軟件在虛擬儀器中的關(guān)鍵作用。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器NI公司站在巨人Microsoft的肩膀上，推出面向測(cè)量?jī)x器的控制和管理的視窗軟件平臺(tái)LabVIEW，為用戶使用和開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)提供了一個(gè)界面友好、使用便捷、功能強(qiáng)大的圖形化編輯環(huán)境。LabVIEW軟件包帶有大量標(biāo)準(zhǔn)儀器驅(qū)動(dòng)程序庫，這些驅(qū)動(dòng)程序可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定儀器的控制和通信，為用戶提供了儀器硬件接口的軟件模塊。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器表10-2是虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較，可以看出，虛擬儀器的最大特點(diǎn)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為平臺(tái)，充分發(fā)揮了軟件的作用。表10-2虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器虛擬儀器的構(gòu)成二、虛擬儀器由硬件和軟件兩部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖10-12所示。虛擬儀器以透明的方式把計(jì)算機(jī)資源（如處理器、存儲(chǔ)器及顯示器等）和儀器硬件的測(cè)量、控制能力結(jié)合在一起，通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理、通信及圖形化用戶接口。圖10-12虛擬儀器系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器硬件構(gòu)成1.虛擬儀器的硬件是指計(jì)算機(jī)及為其配置的必要的儀器硬件模塊（如各種傳感器、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)字輸入/輸出、ADC和DAC等）。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)可以采用各種類型的計(jì)算機(jī)，如普通臺(tái)式計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、工作站、嵌入式計(jì)算機(jī)等。計(jì)算機(jī)管理著虛擬儀器的軟、硬件資源，是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)在處理性能、存儲(chǔ)能力、顯示、網(wǎng)絡(luò)和總線標(biāo)準(zhǔn)等方面的發(fā)展促進(jìn)了虛擬儀器系統(tǒng)的快速發(fā)展。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，儀器是由制造商定型的，功能是由制造商定義的。但在虛擬儀器中，儀器硬件只是作為一個(gè)組成部分，它將與計(jì)算機(jī)軟、硬件一起工作，用來采集數(shù)據(jù)、提供源信號(hào)和控制信號(hào)。除了萬用表、示波器和計(jì)數(shù)器等基本儀器外，儀器硬件還包括通用接口總線GPIB和RS-232、插入式數(shù)據(jù)采集DAQ卡和VXI總線。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器DAQ卡指的是基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線（如ISA、PIC等）的內(nèi)置功能插卡，它更加充分地利用計(jì)算機(jī)的資源，大大增加了測(cè)試系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。利用DAQ卡可方便、快速地組建基于計(jì)算機(jī)的儀器，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多型和一機(jī)多用。在性能方面，隨著模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、儀器放大器、抗混淆濾波器與信號(hào)調(diào)理技術(shù)的迅速發(fā)展，DAQ卡已經(jīng)成為引人注目的儀器選件。目前，DAQ卡的采樣頻率高達(dá)兆赫級(jí)，甚至可達(dá)1GHz，精度高達(dá)24位，通道數(shù)高達(dá)64個(gè)，并能任意結(jié)合數(shù)字I/O、模擬I/O、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器等通道。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器儀器廠家生產(chǎn)大量的DAQ功能模塊可供用戶選擇，如示波器、數(shù)字萬用表、串行數(shù)字分析儀、動(dòng)態(tài)數(shù)字信號(hào)分析儀和任意波形發(fā)生器。在PC上掛接若干DAQ功能模塊，配上相應(yīng)的軟件，就可以構(gòu)成一臺(tái)具有若干功能的PC儀器。這種基于計(jì)算機(jī)的儀器，既具有高檔儀器的測(cè)量品質(zhì)，又能滿足測(cè)量需求的多樣性，對(duì)大多數(shù)用戶來說，這種方案很實(shí)用，具有很高的性能價(jià)格比，是一種特別適合我國(guó)國(guó)情的虛擬儀器方案。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)2.應(yīng)用軟件為用戶提供了一個(gè)彼此相容的集成的框架，它使自上而下的設(shè)計(jì)直觀而容易。利用開發(fā)環(huán)境先設(shè)計(jì)虛擬儀器框架，把一臺(tái)虛擬儀器所需的儀器硬件和軟件結(jié)合在一起組成一個(gè)統(tǒng)一體，如采集和控制（RS-232、GBIP、VXI和DAQ卡）、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)表達(dá)（文件管理、數(shù)據(jù)顯示和硬件復(fù)制輸出）及用戶接口等。開發(fā)環(huán)境必須是靈活的，這樣用戶才能容易地組建虛擬儀器，或根據(jù)應(yīng)用要求的變化重新裝配。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器近年來，世界各國(guó)的虛擬儀器公司開發(fā)了不少虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件，以便使用者組建自己的虛擬儀器系統(tǒng)并編制測(cè)試軟件。最早和最具影響的開發(fā)軟件是NI公司的LabVIEW軟件和LabWindows/CVI開發(fā)軟件。LabVIEW軟件采用圖形化編程環(huán)境，是非常實(shí)用的開發(fā)軟件；LabWindows/CVI軟件是為熟悉C語言的開發(fā)人員準(zhǔn)備的，是在Windows環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)ANSIC開發(fā)環(huán)境。除了上述開發(fā)軟件外，美國(guó)惠普公司的HP-VEE和HPTIC平臺(tái)軟件，美國(guó)Tektronix公司的Ez-Test和Tek-Tns軟件，以及美國(guó)HEMData公司的Snap-Marter平臺(tái)軟件，也是國(guó)際公認(rèn)的優(yōu)秀虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)除了上述的專用于虛擬儀器開發(fā)軟件外，還有加載于VisualBasic下的ComponentWorks，它使VisualBasic成為功能強(qiáng)大的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)。應(yīng)用軟件為儀器硬件提供一個(gè)高水平的儀器硬件接口，用戶不必成為RS-232、GPIB、VXI和DAQ卡方面的專家，就可以方便、有效地使用這類硬件。對(duì)于諸如萬用表、示波器、頻率計(jì)等特定儀器，應(yīng)用軟件也提供了相應(yīng)的軟件控制模塊，即所謂的儀器驅(qū)動(dòng)程序。儀器驅(qū)動(dòng)程序是完成對(duì)某一特定儀器的控制與通信的軟件程序集，它是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)儀器控制的橋梁。每個(gè)儀器模塊都有自己的儀器驅(qū)動(dòng)程序，儀器廠商以源代碼的形式提供給用戶。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器以LabVIEW和LabWindows為例，它們的儀器驅(qū)動(dòng)程序是用LabVIEW和LabWindows環(huán)境開發(fā)的，用戶可以容易地編寫自己的新的儀器驅(qū)動(dòng)程序。LabVIEW和LabWindows儀器驅(qū)動(dòng)程序庫包括各制造廠商的數(shù)百種DAQ、GPIB、VXI、CAMAC和RS-232儀器的驅(qū)動(dòng)程序。有了開發(fā)環(huán)境、儀器硬件接口，用戶就可以集中精力使用儀器，而不是把精力花在儀器的編程方面。采用儀器驅(qū)動(dòng)程序后，用戶只要把幾種儀器與數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)表示和用戶接口代碼組合在一起就可以迅速而方便地制作虛擬儀器。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器虛擬儀器在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用三、虛擬儀器在監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用1.美國(guó)弗吉尼亞州技術(shù)公司應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)了一種光學(xué)測(cè)微計(jì)，用來測(cè)量EMS設(shè)備中硅晶片的厚度，分辨率可達(dá)到微米級(jí)。與基于VisualC++的系統(tǒng)相比，使用基于LabVIEW的系統(tǒng)，使該公司的開發(fā)時(shí)間和費(fèi)用減少了近50%。密歇根大學(xué)開發(fā)了一種微電子敏感傳感器，研究人員使用一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的帶有數(shù)據(jù)采集板的系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)采集板由LabVIEW控制；它可以精確地控制傳感器的溫度，同時(shí)通過監(jiān)測(cè)電阻值來測(cè)量氣象環(huán)境的微小變化。LabVIEW的靈活性使得數(shù)據(jù)采集軟件和控制軟件的擴(kuò)展變得容易起來。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器虛擬儀器在檢測(cè)方面的應(yīng)用2.利用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)了機(jī)動(dòng)車輛綜合性能自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其主要組成部分如圖10-13所示。圖10-13機(jī)動(dòng)車輛綜合性能自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器其系統(tǒng)工作原理為：由傳感器測(cè)量并轉(zhuǎn)換為微弱電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理端子板放大、隔離、濾波后，輸入到插在PC上的數(shù)據(jù)采集卡，最后通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件虛擬儀器技術(shù)，并利用LabVIEW開發(fā)工程進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析、曲線擬合和結(jié)果判定等功能。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器虛擬儀器技術(shù)已成為現(xiàn)代測(cè)控領(lǐng)域的一個(gè)基本方法，是技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。目前，其應(yīng)用已遍及各行各業(yè)。使用虛擬儀器進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)和測(cè)試，用戶可縮短系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間，節(jié)省開支。可以預(yù)見，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬儀器必將在更多、更廣的領(lǐng)域得到應(yīng)用和普及。學(xué)習(xí)單元三虛擬儀器思考與練習(xí)問題1什么是虛擬儀器？虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器有哪些優(yōu)勢(shì)？思考：

問題2虛擬儀器是怎樣構(gòu)成的？思考：學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器幾乎滲透到所有的技術(shù)領(lǐng)域，如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探索、環(huán)境保護(hù)、資源利用、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、文物保護(hù)等，并逐漸深入到人們的生活中。在實(shí)際應(yīng)用中，電氣設(shè)備并不僅僅需要檢測(cè)某一個(gè)物理量，可能需要配用多種不同類型的傳感器檢測(cè)多個(gè)物理量，組成檢測(cè)系統(tǒng)。本學(xué)習(xí)單元列舉了傳感器在部分檢測(cè)與控制中的綜合應(yīng)用，通過該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生充分掌握傳感器的工作原理及其應(yīng)用，加深對(duì)傳感器的理解。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用傳感器在家用電器中的應(yīng)用一、隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器和傳感器大量用于家電產(chǎn)品，使各種省時(shí)、省力、省心的智能家用電器越來越多地出現(xiàn)在人們面前。而消費(fèi)者對(duì)家電產(chǎn)品的要求也越來越高，更加推動(dòng)著家用電器向高效率、智能化方向發(fā)展。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用傳感器在電冰箱中的應(yīng)用1.電冰箱性能好壞的主要標(biāo)志是溫度控制精度和節(jié)能效果。家用電冰箱冷凍室的溫度為-24~-6℃，冷藏室的溫度為0~12℃。老式電冰箱采用的是壓力式溫度控制器，傳感器的感溫管與電冰箱的蒸發(fā)器貼在一起，感溫管內(nèi)的壓力將隨著蒸發(fā)器溫度的變化而升降，傳感器端部的金屬膜片將隨著感溫管內(nèi)的壓力而產(chǎn)生伸縮位移，推動(dòng)微動(dòng)開關(guān)切斷或接通壓縮機(jī)的電源。這種機(jī)械式溫控已逐漸被電子式溫控電路取代。測(cè)溫傳感器有集成溫度傳感器、熱敏電阻等。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用傳統(tǒng)的機(jī)械式和電子式冰箱通過控制蒸發(fā)器的溫差或箱內(nèi)溫差來控制壓縮機(jī)、風(fēng)扇的開停狀態(tài)及風(fēng)門大小，從而使冰箱內(nèi)保持一定的低溫。但冰箱內(nèi)的溫度要受環(huán)境溫度、存放物品的初始溫度和熱容量、充滿率及開門頻率程度等因素的影響，冰箱內(nèi)的溫度分布又極不均勻，因此要使冰箱內(nèi)的食品保持一定的溫度，對(duì)壓縮機(jī)的控制方法就很難用準(zhǔn)確的模式完成，而采用模糊控制技術(shù)可達(dá)到最佳的控制效果。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用圖10-14所示為電冰箱模糊控制系統(tǒng)的原理框圖。圖10-14電冰箱模糊控制系統(tǒng)的原理框圖學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用電冰箱在使用過程中，蒸發(fā)器表面溫度很低，冰箱內(nèi)空氣和食品內(nèi)的水蒸氣會(huì)凝聚在蒸發(fā)器的換熱面上而結(jié)霜。霜層越厚，熱交換效率越低，這樣就增大了冰箱的耗電量。除霜措施通常是在蒸發(fā)器表面設(shè)置電熱絲，在壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)電熱絲發(fā)熱，使蒸發(fā)器表面溫度回升而實(shí)現(xiàn)化霜。除霜控制是根據(jù)壓縮機(jī)的累積運(yùn)行時(shí)間、蒸發(fā)器表面的霜厚度及箱門的開啟頻繁程度確定是否除霜。何時(shí)除霜及加熱通電的時(shí)間決定了對(duì)冰箱溫度的影響，溫度變化小才最有利于食品保鮮。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用傳感器在電壓力鍋中的應(yīng)用2.如圖10-15所示，電壓力鍋是利用彈性壁受壓發(fā)生彈性形變產(chǎn)生位移或者安裝在底部的橋式彈性膜片發(fā)生彈性位移，位移變化觸動(dòng)壓力開關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)斷電，壓力變化轉(zhuǎn)化為位移變化，即控制位移實(shí)現(xiàn)控制壓力的控制原理。除此之外，壓力鍋還具備多重安全保護(hù)裝置，包括控壓技術(shù)、限壓保護(hù)、超壓自泄、開合保護(hù)、限溫保護(hù)、超溫保護(hù)、防堵保護(hù)等。圖10-15電壓力鍋內(nèi)部結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（1）控壓技術(shù)。通過壓力來控制傳感裝置，當(dāng)鍋內(nèi)壓力超過所設(shè)定的限壓值時(shí)，機(jī)器自動(dòng)斷電，在壓力降低后重新加熱，確保鍋內(nèi)壓力保持在一定的范圍內(nèi)。（2）限壓保護(hù)。當(dāng)壓力保護(hù)裝置因故失效而壓力持續(xù)上升，達(dá)到限壓壓力時(shí)，氣壓沖開限壓閥而放氣，來限制壓力上升。（3）超壓自泄。當(dāng)壓力控制裝置因故失效，使壓力上升至限壓壓力，而限壓保護(hù)裝置也因故失效，壓力持續(xù)上升，達(dá)到危險(xiǎn)時(shí)，由強(qiáng)力彈性裝置所支撐的發(fā)熱盤會(huì)受迫下沉，使內(nèi)鍋與不銹鋼鍋蓋的密封圈之間產(chǎn)生間隙，大量氣體從鍋蓋四周瞬間噴出，從根本上避免機(jī)器因氣壓過大而發(fā)生爆炸的事故。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（4）開合保護(hù)。開合保護(hù)使鍋蓋未扣合到位時(shí)不能加壓，防止加壓后沖開鍋蓋；在鍋內(nèi)氣壓大于5kPa時(shí)，浮子閥頂上面不能開蓋，防止鍋內(nèi)有壓力時(shí)誤開蓋，引起食物噴出，造成人體傷害。（5）限溫保護(hù)。利用溫度控制器，超過150℃時(shí)斷電保護(hù)，防止空燒時(shí)或壓力未達(dá)到限壓時(shí)持續(xù)加熱，損壞機(jī)器。（6）超溫保護(hù)。利用超溫熔斷體，當(dāng)鍋內(nèi)溫度持續(xù)上升，限溫保護(hù)裝置失效時(shí)，超溫熔斷體燒毀，機(jī)器自動(dòng)斷電保護(hù)。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用傳感器在模糊控制洗衣機(jī)中的應(yīng)用3.現(xiàn)在使用的普通洗衣機(jī)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度、起停時(shí)間、脫水時(shí)間等方面都有固定的旋鈕，由人進(jìn)行操縱，洗衣機(jī)自身則不能根據(jù)洗滌物的質(zhì)地、數(shù)量及洗滌劑的種類來自動(dòng)選擇。而模糊控制洗衣機(jī)（見圖10-16）則可以完全自動(dòng)控制。圖10-16模糊控制洗衣機(jī)學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用它以人們洗衣操作的經(jīng)驗(yàn)作為模糊控制的規(guī)則，采用各種傳感器檢測(cè)出水溫、布質(zhì)、布量、洗凈度等洗衣狀態(tài)信息，通過單片機(jī)對(duì)所檢測(cè)到的信息進(jìn)行分析，以確定其最佳的洗滌時(shí)間、水流強(qiáng)度、漂洗方式、脫水時(shí)間及注水水位等參數(shù)，以達(dá)到最佳的洗滌效果和最低的衣服磨損率。模糊控制洗衣機(jī)控制圖如圖10-17所示。圖10-17模糊洗衣機(jī)控制圖學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（1）衣量傳感器。衣量傳感器又稱衣物負(fù)載傳感器，它是用來檢測(cè)洗衣時(shí)衣物量的多少的。衣量傳感器根據(jù)傳感器檢測(cè)原理可分為以下兩種類型：①根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷電流的變化來檢測(cè)。負(fù)荷大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流大；負(fù)荷小時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流就變小。通過對(duì)電動(dòng)機(jī)電流變化率的測(cè)定，按照一定時(shí)間的積分值來判斷衣物的重量。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用②根據(jù)電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)的慣性不同來檢測(cè)。當(dāng)洗滌桶內(nèi)注入一定量的清水后將衣物放入桶內(nèi)，這時(shí)讓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以斷續(xù)通電運(yùn)作的方式工作1min左右，利用電動(dòng)機(jī)繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)光電隔離及比較整形產(chǎn)生脈沖信號(hào)，這種矩形脈沖的數(shù)目與電動(dòng)機(jī)慣性轉(zhuǎn)過的角度成比例。若衣物多，則電動(dòng)機(jī)受到的阻力大，電動(dòng)機(jī)慣性轉(zhuǎn)過的角度就小，相應(yīng)地，傳感器產(chǎn)生的脈沖就少，這樣就測(cè)出了衣量的多少。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（2）布質(zhì)傳感器。布質(zhì)傳感器是為檢測(cè)衣物的質(zhì)地而設(shè)的。布質(zhì)的判斷可由以下兩個(gè)因素綜合來判斷：學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用①布質(zhì)傳感器和根據(jù)停機(jī)時(shí)慣性不同檢測(cè)的衣量傳感器實(shí)際上是同一個(gè)裝置，只是檢測(cè)方法不同。在進(jìn)行布質(zhì)檢測(cè)時(shí)，洗滌桶內(nèi)的水位比設(shè)定水位要低，然后按照測(cè)衣量的方法，讓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)以通斷電的方式工作一段時(shí)間，測(cè)試每次斷電期間布質(zhì)傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)。用測(cè)衣量時(shí)得到的脈沖數(shù)減去測(cè)布質(zhì)時(shí)得到的脈沖數(shù)，根據(jù)兩者之差即可以判別布質(zhì)。若布質(zhì)棉纖維所占比例大，脈沖數(shù)差就大；反之，脈沖數(shù)差就小。②測(cè)量過衣量后，再測(cè)量水位，因?yàn)橄嗤假|(zhì)衣物的吸水性能是相同的，而相同衣物重量不同布質(zhì)的衣物吸水性能是不同的，變化曲線可反映被洗衣物的吸水性能，通過吸水性能可判斷布質(zhì)。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（3）水溫傳感器。適當(dāng)?shù)南匆聹囟扔兄谖酃傅幕罨梢蕴岣呦礈煨Ч?。水溫傳感器裝在洗滌桶的下部，以熱敏電阻為檢測(cè)元件。測(cè)量打開洗衣機(jī)時(shí)的溫度為環(huán)境溫度，注水結(jié)束時(shí)的溫度為水溫，將所測(cè)溫度輸入單片機(jī)，為模糊推理提供信息。（4）水位傳感器。水位測(cè)量的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。對(duì)于模糊控制的洗衣機(jī)，要求水位的測(cè)量必須是連續(xù)的，可采用電感式水位傳感器。傳感器將水位的高低通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測(cè)量?jī)?nèi)腔氣體變化的壓力，驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動(dòng)，帶動(dòng)隔膜中心的磁心在某線圈移動(dòng)，從而使線圈電感發(fā)生變化，引起LC諧振電路的固有頻率隨水位變化。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（5）混濁度傳感器。衣物的污垢程度和污垢性質(zhì)直接影響到洗衣機(jī)的轉(zhuǎn)速和洗滌時(shí)間，衣物的污垢程度和污垢性質(zhì)可由加了洗滌劑后液體的混濁程度來判斷，被洗衣的臟污程度大時(shí)，洗滌液越混濁；相反，當(dāng)衣物混濁度小時(shí)，洗滌液不很混濁。另外，根據(jù)洗滌液達(dá)到相同混濁程度的時(shí)間不同，可判斷出衣物的污垢性質(zhì)，即被洗衣物的污染性質(zhì)是油脂性還是泥性。所以，模糊控制洗衣機(jī)主要使用混濁度傳感器檢測(cè)被洗衣物的污垢狀況。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用洗滌過程中主機(jī)定時(shí)讀取當(dāng)前混濁度值，當(dāng)連續(xù)幾次讀取的混濁度值不再上升或在某一恒定值上下做微量變動(dòng)時(shí)，即認(rèn)為此時(shí)洗滌液已達(dá)飽和狀態(tài)，可以提前結(jié)束洗滌過程，從而有效提高了模糊控制器的性能，減少了洗滌時(shí)間，提高了洗滌效率。洗滌結(jié)束后進(jìn)入漂洗階段，由混濁度傳感器的輸出結(jié)合經(jīng)驗(yàn)參數(shù)或模糊推論判定衣物的洗凈程度。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用混濁度傳感器通常采用光電傳感器，檢測(cè)混濁度時(shí)，紅外線發(fā)光二極管和兩個(gè)互相垂直放置的透射檢測(cè)器與散射檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)是通過液體中懸浮顆粒的相對(duì)數(shù)來確定的，但不是直接檢測(cè)液體中懸浮的顆粒數(shù)，而是通過檢測(cè)這些顆粒對(duì)光的吸收和散射作用來確定混濁度。其檢測(cè)示意圖如圖10-18所示。圖10-18混濁度檢測(cè)示意圖學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（6）模糊控制洗衣機(jī)的控制過程。通過檢測(cè)被洗衣物的布量，利用模糊推理的方法自動(dòng)確定水位的高低和水流的強(qiáng)度；根據(jù)布質(zhì)和溫度的檢測(cè)，利用模糊推理的方法確定初始洗滌時(shí)間和洗滌劑的投放量；根據(jù)洗滌過程中的混濁度信息來修正實(shí)際的洗滌時(shí)間長(zhǎng)短和漂洗次數(shù)的多少。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用傳感器在筆記本計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用4.（1）溫度傳感器。隨著計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)量的與日俱增，設(shè)計(jì)人員將更多的芯片組放入主機(jī)中，中央處理器及芯片組的工作頻率也不斷提高，而更多的芯片組及更快的時(shí)鐘頻率則意味著產(chǎn)生更多的熱量。因此要對(duì)其進(jìn)行溫度測(cè)量，目的是使筆記本計(jì)算機(jī)中的嵌入式微控制器能對(duì)筆記本計(jì)算機(jī)做適當(dāng)?shù)碾娫垂芾砑盁峁芾?，否則會(huì)影響系統(tǒng)的性能，甚至?xí)斐上到y(tǒng)癱瘓，甚至損壞。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用當(dāng)溫度傳感器的檢測(cè)溫度到達(dá)風(fēng)扇啟動(dòng)的臨界點(diǎn)時(shí)，風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)溫度開始變化時(shí)，風(fēng)扇速度自動(dòng)調(diào)節(jié)為最佳值。如果溫度傳感器的檢測(cè)溫度已達(dá)到降溫降頻的臨界點(diǎn)，那么系統(tǒng)開始降頻，溫度過熱時(shí)自動(dòng)切斷電源。筆記本計(jì)算機(jī)常用的溫度傳感器為熱敏電阻和集成溫度傳感器。熱敏電阻成本較低，但要考慮偏壓電路和模擬轉(zhuǎn)換器，所以適合于所要測(cè)量溫度的位置不在印制電路板上或價(jià)格因素遠(yuǎn)超過溫度檢測(cè)精確度的應(yīng)用中；集成溫度傳感器是目前筆記本計(jì)算機(jī)普遍使用的溫度傳感器，具有精確度高、響應(yīng)速度快、體積小、功耗低、軟件界面控制方便等優(yōu)點(diǎn)。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用用于筆記本計(jì)算機(jī)的MAX6697是一個(gè)精確的多通道溫度傳感器，可以監(jiān)視自身溫度和六個(gè)外部連接的晶體管溫度，所以溫度通道都具有可設(shè)置的報(bào)警門限，通道1、4、5和6還具有可編程高溫門限。當(dāng)所測(cè)量的通道溫度超過其門限時(shí)，狀態(tài)寄存器中對(duì)應(yīng)的狀態(tài)位置改變。2線串行接口采用標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)管理總線，執(zhí)行寫字節(jié)、讀字節(jié)、發(fā)送字節(jié)和接收字節(jié)命令，以讀取溫度數(shù)據(jù)、設(shè)置報(bào)警門限。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用MAX6697工作在-40~+125℃，采用20引腳QSOP封裝和20引腳TSSOP封裝，其應(yīng)用電路如圖10-19所示。圖10-19MAX6697應(yīng)用電路學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（2）加速度傳感器。硬盤是筆記本計(jì)算機(jī)中最容易受損的部件，意外跌落、撞擊乃至晃動(dòng)都有可能造成筆記本計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的丟失或硬盤損壞。這是由于在筆記本計(jì)算機(jī)跌落時(shí)，系統(tǒng)通常處于工作狀態(tài)，硬盤的磁頭很容易撞到盤片，造成硬盤資料的損毀。硬盤在存取數(shù)據(jù)時(shí)磁頭里外移動(dòng)，當(dāng)磁頭處于最外層磁道上方時(shí)，盤片的旋轉(zhuǎn)線速度最大，越往內(nèi)層磁道線速度越小。最里層磁道線速度最慢，可用做磁頭停止區(qū)。一旦磁頭歸位后，速度較慢，因此受震動(dòng)撞擊造成的磁頭和盤片損傷也會(huì)大為減輕。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用如果使用加速度傳感器實(shí)時(shí)偵測(cè)筆記本計(jì)算機(jī)的移動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)用筆記本計(jì)算機(jī)內(nèi)原有的嵌入式處理器對(duì)加速度傳感器的輸出值進(jìn)行分析，得到系統(tǒng)的實(shí)時(shí)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。一旦系統(tǒng)偵測(cè)到物體處于自由落體過程或存在潛在危險(xiǎn)，將及時(shí)啟動(dòng)磁盤保護(hù)機(jī)制，命令硬盤的磁頭迅速收回到停止區(qū)，從而在最大限度上起到保護(hù)硬盤的作用。當(dāng)然，加速度傳感器的零點(diǎn)漂移及靈敏度等特征受溫度影響較大，有必要對(duì)加速度傳感器采集來的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行噪聲濾波和溫度補(bǔ)償。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（3）指紋識(shí)別傳感器。當(dāng)筆記本計(jì)算機(jī)中的重要數(shù)據(jù)越來越多時(shí)，安全問題尤其顯得突出，特別是如何讓其對(duì)陌生人說“不”就成了用戶最關(guān)心的問題之一?；谥讣y的唯一性和不可復(fù)制性，指紋識(shí)別系統(tǒng)是操作性和安全性都比較理想的安全措施之一。圖10-20所示為筆記本計(jì)算機(jī)的指紋識(shí)別傳感器。圖10-20筆記本計(jì)算機(jī)的指紋識(shí)別傳感器學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用人類的指紋是由多種脊?fàn)顖D構(gòu)成的，指紋識(shí)別傳感器負(fù)責(zé)采集指紋特征，并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，傳遞到CPU中處理。指紋采集取樣設(shè)備分為三類：光學(xué)傳感器、硅晶體電容傳感器和超聲波掃描傳感器。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用①光學(xué)傳感器是應(yīng)用最多的指紋錄入設(shè)備，能承受一定程度溫度變化，成本相對(duì)較低。光學(xué)傳感器的工作原理是利用CCD將深色脊和淺色谷構(gòu)成的指紋圖形轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像。光線照到壓有指紋的玻璃表面，經(jīng)玻璃射到谷的地方后在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射，光線被反射到CCD，而射向脊的光線不發(fā)生全反射，而是被脊與玻璃的接觸面吸收或者漫反射到別的地方，反射光量依賴于壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度和皮膚與玻璃間的油脂和水分，這樣就在CCD上形成了指紋的圖像。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用②硅晶體電容傳感器是1998年才出現(xiàn)的，最常見的硅晶體電容傳感器通過電子度量，可以捕捉指紋。在半導(dǎo)體金屬陣列上能結(jié)合大約100000個(gè)電容傳感器，其外面是絕緣的表面，當(dāng)用戶的手指放在表面時(shí)，皮膚組成電容陣列，硅芯片傳感器為電容陽極，手指則代表另一個(gè)極，硅芯片面板及手指之間的電容被轉(zhuǎn)換成一個(gè)8bit的灰度數(shù)字圖像。③超聲波掃描傳感器的工作原理是采取傳送聲波并通過手指、臺(tái)板和空氣間的電阻來測(cè)量距離的方法來錄入、掃描指紋的表面，接收設(shè)備獲取了其反射信號(hào),得到脊的深度。超聲波掃描被認(rèn)為是指紋取像技術(shù)中非常好的一類，積累在皮膚上的臟污和油脂對(duì)超聲波獲得的圖像影響不大，是實(shí)際脊地形的真實(shí)反映；但由于超聲波錄入設(shè)備的耐久性還難以估計(jì)，其實(shí)際運(yùn)用領(lǐng)域還較小。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用傳感器在汽車中的應(yīng)用二、現(xiàn)代汽車正從一種單純的交通工具朝著安全、舒適、環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展，而汽車傳感器對(duì)車輛的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車傳感器得到了廣泛的應(yīng)用。目前，一輛家用轎車上大約安裝幾十到近百個(gè)傳感器，而豪華汽車上的傳感器可多達(dá)幾百個(gè)。汽車傳感器能在汽車工作時(shí)為駕駛員或自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)提供運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，自動(dòng)診斷隱形故障和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制，從而提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱性和安全性。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用汽車電子控制系統(tǒng)1.作為汽車電子系統(tǒng)的信息源，汽車傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。汽車傳感器在汽車上主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和其他控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用汽車電子控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖10-21所示。圖10-21汽車電子控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用1）發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)（1）噴油量控制。電子控制單元（ECU）根據(jù)空氣流量傳感器或進(jìn)氣壓力傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻水溫度傳感器等所提供的信號(hào)，與ECU存儲(chǔ)器存放的發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況最佳噴油量對(duì)照，計(jì)算噴油量。（2）噴油時(shí)間控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用多點(diǎn)順序燃油噴射系統(tǒng)時(shí)，ECU除了控制噴油量以外，還要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各缸點(diǎn)火順序，將噴油時(shí)間控制在最佳時(shí)刻，以使汽油充分燃燒。在電子控制間歇噴射系統(tǒng)中，采用獨(dú)立噴射時(shí)，ECU還要對(duì)噴射燃油的氣缸辨別信號(hào)進(jìn)行分析，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的點(diǎn)火順序和隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的不同而將噴油時(shí)間控制在最佳時(shí)刻。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（3）怠速控制。發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車制動(dòng)、空調(diào)壓縮機(jī)工作、變速器掛入擋位或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷加大等不同的怠速工況下，由ECU控制怠速控制閥，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳怠速。（4）進(jìn)氣增壓控制。進(jìn)氣增壓控制是ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制增壓控制閥的開關(guān)，改變進(jìn)氣管的有效長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)中低轉(zhuǎn)速區(qū)和高轉(zhuǎn)速區(qū)的進(jìn)氣諧波增壓，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率。渦輪增壓控制是裝有電子控制渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況情況下，能保證獲得最佳增壓值。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度高，容易產(chǎn)生爆燃，使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率不會(huì)下降，從而得到穩(wěn)定發(fā)揮。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（5）發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的電壓。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸入的轉(zhuǎn)速、蓄電池溫度等信息，控制磁場(chǎng)電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出電壓的控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出電壓超過額定值時(shí)，ECU使磁場(chǎng)電路的接通時(shí)間變短，減弱磁場(chǎng)電流，降低發(fā)動(dòng)機(jī)電壓；相反，當(dāng)輸出電壓低于額定值時(shí)，ECU使磁場(chǎng)電路的接通時(shí)間變長(zhǎng)，增強(qiáng)磁場(chǎng)電流，提高發(fā)動(dòng)機(jī)電壓。（6）排放控制。廢氣再循環(huán)控制(EGR)是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放溫度達(dá)到一定值時(shí)，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號(hào)，控制EGR閥的開啟動(dòng)作，使一定量的廢氣進(jìn)行再循環(huán)燃燒，以降低排氣中廢氣的含量。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況及氧傳感器反饋的空燃比濃稀信號(hào)，確定開環(huán)控制或閉環(huán)控制。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（7）電子節(jié)氣門控制。在電控加速踏板中安裝有一個(gè)電位器作為傳感器，它可把加速踏板的位置信息輸入ECU，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況計(jì)算節(jié)氣門位置的理論值，該理論值與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、加速踏板位置有關(guān)。ECU可把節(jié)氣門位置調(diào)整在理論值范圍，這樣可以避免加速踏板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中由于間隙、磨損產(chǎn)生的誤差，可在燃油消耗優(yōu)化的前提下，發(fā)揮較好的加速性。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（8）斷油控制。發(fā)動(dòng)機(jī)的斷油控制分為減速斷油控制和超速斷油控制。減速斷油控制是在汽車正常行駛中，駕駛員突然放松加速踏板，ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)將自動(dòng)切斷燃油噴射控制電路，使燃油噴射中斷，目的是減速時(shí)降低CO的排放量，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)下降到臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，又能自動(dòng)恢復(fù)供給。超速供給是控制發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過安全轉(zhuǎn)速或汽車車速超過設(shè)定的最高值時(shí)，ECU將會(huì)在臨界轉(zhuǎn)速時(shí)切斷燃油噴射控制電路，停止噴油，防止超速。（9）電子點(diǎn)火控制。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號(hào)確定基本提前角，再根據(jù)其他信號(hào)修正。如果提前角大了，ECU接收到爆燃傳感器輸入的信號(hào)后，減少點(diǎn)火提前角；如果提前角小了，ECU接收到氧傳感器的信號(hào)，增大點(diǎn)火提前角，最后確定點(diǎn)火提前角。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用圖10-22所示為發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)流程圖。圖10-22發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)流程圖學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用2）底盤控制系統(tǒng)（1）電控?fù)Q擋。電控自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)根據(jù)節(jié)氣門開度和車速信號(hào)計(jì)算換擋時(shí)刻，向相應(yīng)的電磁閥通電，使換擋動(dòng)作，并接通主油道和執(zhí)行油缸的通路，進(jìn)而掛上相應(yīng)的擋位。電子控制系統(tǒng)按照換擋規(guī)律精確地控制擋位，用于換擋時(shí)間控制；自動(dòng)變速液壓油溫度傳感器用于檢測(cè)液壓油的溫度信號(hào)，用作換擋控制、油壓控制和離合器控制等。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（2）電控防抱死制動(dòng)（ABS）。電控防抱死制動(dòng)系統(tǒng)可以防止車輛制動(dòng)時(shí)車輪抱死，提高制動(dòng)效能，防止側(cè)滑，保證行車安全，防止發(fā)生交通事故。其制動(dòng)示意圖如圖10-23所示。圖10-23ABS制動(dòng)示意圖學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用ABS多采用雙回路控制，在車輪上安裝使用2~4個(gè)車輪輪速傳感器。當(dāng)車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在輪速傳感器的線圈中產(chǎn)生一個(gè)交變電壓，交變電壓的頻率與車輪轉(zhuǎn)速成正比。ECU不斷接收車輪輪速傳感器輸入的信號(hào)，并檢測(cè)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和汽車制動(dòng)時(shí)車輪被制動(dòng)的運(yùn)動(dòng)情況。當(dāng)某一個(gè)車輪被抱死時(shí)，ECU根據(jù)車速信號(hào)發(fā)出指令，使控制電磁閥打開或關(guān)閉控制油路，實(shí)行抱死自動(dòng)控制。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（3）電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向。電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可在低速時(shí)減輕轉(zhuǎn)向操縱力，在高速時(shí)增加轉(zhuǎn)向力，以提高操縱穩(wěn)定性。在液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中有車速傳感器，它將車速信號(hào)不斷輸入ECU，由ECU控制液壓油量，實(shí)現(xiàn)助力作用。在電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由車速傳感器和扭矩傳感器輸入信號(hào)給ECU，ECU根據(jù)輸入信號(hào)確定助力扭矩的大小和方向，通過電磁離合器和減速機(jī)構(gòu)，將扭矩加到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（4）電控懸架。電子控制懸架在汽車行駛過程中，其剛度可隨時(shí)調(diào)節(jié)，使其達(dá)到最佳行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。信號(hào)輸入裝置主要有車速傳感器、高度傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等，信號(hào)輸出裝置即執(zhí)行器主要是進(jìn)氣閥、排氣閥、高度控制排氣閥等。傳感器將信號(hào)輸入ECU，經(jīng)ECU處理后發(fā)出指令，由執(zhí)行器控制懸架的剛度和阻尼力，使汽車平穩(wěn)行駛。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用3）車身控制系統(tǒng)（1）安全氣囊系統(tǒng)。安全氣囊系統(tǒng)屬于被動(dòng)安全系統(tǒng)，當(dāng)車輛發(fā)生前方一定角度的高速碰撞時(shí)，汽車前端碰撞傳感器和加速度傳感器就會(huì)檢測(cè)到汽車突然減速的信號(hào)，并將信號(hào)傳送到ECU；ECU經(jīng)過計(jì)算和比較后，立即向安全氣囊內(nèi)的電熱引爆管發(fā)出點(diǎn)火指令，引爆電雷管，使點(diǎn)火藥粉受熱爆炸，產(chǎn)生氣體沖入氣囊，使氣囊打開，保護(hù)駕駛員和乘客的安全。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用圖10-24所示為安全氣囊示意圖。圖10-24安全氣囊示意圖學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（2）防撞系統(tǒng)。為防止汽車追尾事故的發(fā)生，安全車距自動(dòng)控制裝置中的多普勒雷達(dá)可以測(cè)出兩車的距離、車速、相對(duì)車速等有關(guān)信息，輸入計(jì)算機(jī)后進(jìn)行比較，若實(shí)測(cè)距離小于安全距離，計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信息，提示駕駛員采取措施，若駕駛員未采取措施，執(zhí)行器就會(huì)自動(dòng)使汽車的制動(dòng)系統(tǒng)采取作用，使汽車減速，防止事故發(fā)生。當(dāng)車距超過安全距離時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)恢復(fù)正常，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)安全車距的自動(dòng)控制。（3）驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）。汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)的作用是防止汽車起步、加速過程中驅(qū)動(dòng)輪打滑，特別是防止汽車在非對(duì)稱路面或轉(zhuǎn)彎時(shí)驅(qū)動(dòng)輪打滑。ABS和ASR都需要輪速傳感器輸入信號(hào)，都是對(duì)車輪滑移進(jìn)行控制，因此ABS和ASR的ECU組合在一起，四個(gè)輪速傳感器產(chǎn)生的輪速信號(hào)輸入ECU，ECU確定驅(qū)動(dòng)車輪的滑移率。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用當(dāng)滑移率超過規(guī)定值時(shí)，ECU使副節(jié)氣門步進(jìn)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，關(guān)小油門，即減少供油避免滑移；或者對(duì)發(fā)生滑移的驅(qū)動(dòng)輪直接制動(dòng)。在裝有電子控制防滑差速器的車輛上，驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)可對(duì)防滑差速器進(jìn)行控制，防止打滑。該控制系統(tǒng)的壓力由蓄電池供給，壓力大小由ECU控制電磁閥的開閉進(jìn)行控制，并將壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的信號(hào)反饋給ECU實(shí)行反饋控制，進(jìn)一步降低驅(qū)動(dòng)輪的滑移率，使之達(dá)到防止驅(qū)動(dòng)輪滑移的要求。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用圖10-25所示為驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)示意圖。圖10-25驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)示意圖學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（4）前照燈控制。前照燈控制系統(tǒng)包括前照燈自動(dòng)開關(guān)和自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)。前照燈自動(dòng)開關(guān)系統(tǒng)的作用是當(dāng)車外日光暗到一定程度時(shí)，前照燈自動(dòng)開啟，而日光增強(qiáng)到一定程度時(shí)，前照燈會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。在該控制系統(tǒng)中，安裝在儀表板上的光照傳感器受到日光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生微弱電流，電流大小與受光量成正比。這個(gè)電流經(jīng)放大后控制繼電器，即控制前照燈的開啟和關(guān)閉。在夜間行車時(shí)，為減少行車燈光的互相干擾，前照燈具有遠(yuǎn)近光照射功能。其中，光照傳感器可以感受車外的明暗情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近光自動(dòng)調(diào)節(jié)。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（5）自動(dòng)空調(diào)的控制。汽車自動(dòng)空調(diào)是用溫度設(shè)定開關(guān)設(shè)定所需的溫度，再將各種傳感器測(cè)出的汽車室內(nèi)溫度、汽車室外溫度、太陽光的照射強(qiáng)度、發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫度等信息輸入ECU，ECU經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，計(jì)算出自動(dòng)空調(diào)所輸送的空氣的溫度值，從而向執(zhí)行器發(fā)出控制指令，控制空氣混合板的開度、冷卻水閥的開閉、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、空氣吸入口和送出口擋板的開度變換等。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用4）其他控制系統(tǒng)（1）車輛定位和導(dǎo)航。車輛定位和導(dǎo)航技術(shù)是將全球定位系統(tǒng)（GPS）安裝在車輛上，并使用推算技術(shù)，即利用各種傳感器，如相對(duì)傳感器、絕對(duì)傳感器、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、地磁傳感器、羅盤等精確測(cè)定汽車目前所在的位置。（2）信息的顯示與報(bào)警。電子信息中心可以通過各種傳感器監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的工況及其他信息，當(dāng)出現(xiàn)不正常情況時(shí)進(jìn)行報(bào)警。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用汽車中的溫度傳感器2.汽車中的溫度傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度及車內(nèi)外氣溫等，主要有熱敏電阻、熱電偶、雙金屬片、熱敏鐵氧體溫度傳感器等，下面以熱敏電阻為例介紹其應(yīng)用。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（1）冷卻水溫度傳感器。采用熱敏電阻做檢測(cè)元件的冷卻水溫度傳感器（簡(jiǎn)稱水溫傳感器）的結(jié)構(gòu)如圖10-26所示，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或缸蓋的水套上，與冷卻水接觸，主要用于電子控制式燃油噴射裝置上檢測(cè)冷卻水溫。圖10-26水溫傳感器學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用它把溫度的變化以電阻值變化的方式檢測(cè)出來，隨溫度的不同電阻值發(fā)生很大的變化。當(dāng)水溫較低時(shí)，電阻較大，隨著水溫升高，電阻值逐漸降低。水溫傳感器的兩根導(dǎo)線都與電控單元相連接。其中一根為地線，另一根的對(duì)地電壓隨熱敏電阻阻值的變化而變化。ECU根據(jù)這一電壓的變化測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度，和其他傳感器產(chǎn)生的信號(hào)一起來確定噴油脈沖寬度、點(diǎn)火時(shí)刻等。學(xué)習(xí)單元四綜合應(yīng)用（2）車外溫度傳感器。這種傳感器用來檢測(cè)車輛外部的空氣溫度，它采用的是防水結(jié)構(gòu)，即使是在淋水的情況下也可以使用。這種傳感器也充分考慮了它的熱響應(yīng)性，以保證在等待交通信號(hào)時(shí)不會(huì)檢測(cè)到前方車輛排