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1、现代检测技术及应用和学习心得一、现代检测技术自动化技术的高速发展，仪器及检测技术已成为促进当代生产的主流环节， 同时也是生产过程自动化和经营管理现代化的基础，没有性能好、精度高、质量 可靠的仪器测试到各种有关的信息，要实现高水平的自动化就是一句空话。随着 自动化程度要求的不断提高，测试技的作用越来越明显。可以说，自动化的提高 很大作用取决于现代测试技术的提高。科学技术的发展历史表明，许多新的发现 和突破都是以测试为基础的。同时，其他领域科学技术的发展和进步又为现代检 测技术试提供了新的方法和装备，促进了现代检测技术的发展。现代检测技术包括智能传感器、虚拟仪器、多传感器信息融合技术、软测量 技术
2、。1.1 智能传感器一种带有微处理器的，兼有信息检测、信号处理、信息记忆、逻辑思维与判 断功能的传感器。智能传感器是应自动测控系统发展的需要而产生的，是微型计 算机技术与传感器技术相结合的结晶，也是传感器技术克服自身不足向前发展的 必然趋势。智能传感器的功能：1 具有逻辑判断、统计处理功能。可对检测数据进行分析、 统计和修正， 还可对线性、非线性、温度、噪声、响应时间、 交叉感应以及缓慢漂移等误差 进行补偿，提高测量的准确度。2 具有自诊断、自校准功能。能在接通电源时进行开机自检，并在工作中进 行运行自检，可实时自行诊断测试，以确定哪一组件有故障，提高系统工作的可 靠性。3 具有自适应、自调整
3、功能。可根据待测物理量的数值大小及变化情况自动 选择检测量程和测量方式，提高检测适用性。4 具有组态功能。可实现多传感器、多参数的复合测量， 扩大检测与使用 范围。5 具有记忆、存储功能。可进行检测数据的随时存取，加快信息的处理速度。6 具有数据通讯功能。智能传感器具有数据通讯接口， 能与计算机直接联 机，相互交换信息，提高信息处理的质量。1.2 计算机虚拟仪器技术虚拟仪器是在计算机上显示传统仪器面板，它将硬件电路完成的信号调理和 处理功能由计算机程序完成，这种硬件功能软件化是虚拟仪器的一大特征。1.3 多传感器信息融合技术近年来，多传感器数据融合技术无论在军事还是民事领域的应用都极为广 泛。
4、多传感器融合技术已成为军事、工业和高技术开发等多方面关心的问题。这 一技术广泛应用于 C3I(command，control，communication and intelligence) 系统、复杂工业过程控制、机器人、自动目标识别、交通管制、惯性导航、海洋 监视和管理、农业、遥感、医疗诊断、图像处理、模式识别等领域。实践证明：与单传感器系统相比，运用多传感器数据融合技术在解决探测、 跟踪和目标识别等问题方面，能够增强系统生存能力，提高整个系统的可靠性和 鲁棒性，增强数据的可信度，并提高精度，扩展整个系统的时间、空间覆盖率， 增加系统的实时性和信息利用率等。多传感器数据融合概念：数据融合又称
5、作信息融合或多传感器数据融合，对数据融合还很难给出一个 统一、全面的定义。随着数据融合和计算机应用技术的发展，根据国内外研究成 果，多传感器数据融合比较确切的定义可概括为：充分利用不同时间与空间的多 传感器数据资源，采用计算机技术对按时间序列获得的多传感器观测数据，在一 定准则下进行分析、综合、支配和使用，获得对被测对象的一致性解释与描述， 进而实现相应的决策和估计，使系统获得比它的各组成部分更充分的信息。多传感器数据融合原理：多传感器数据融合技术的基本原理就像人脑综合处理信息一样，充分利用多 个传感器资源，通过对多传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多传感器在 空间或时间上冗余或互补信息依
6、据某种准则来进行组合，以获得被测对象的一致 性解释或描述。具体地说，多传感器数据融合原理如下：(1) N 个不同类型的传感器(有源或无源的)收集观测目标的数据；(2) 对传感器的输出数据(离散的或连续的时间函数数据、输出矢量、成 像数据或一个直接的属性说明)进行特征提取的变换，提取代表观测数据的特征 矢量 Yi；(3) 对特征矢量Yi进行模式识别处理(如，聚类算法、自适应神经网络或 其他能将特征矢量 Yi 变换成目标属性判决的统计模式识别法等)完成各传感器 关于目标的说明；( 4)将各传感器关于目标的说明数据按同一目标进行分组，即关联；( 5)利用融合算法将每一目标各传感器数据进行合成，得到该
7、目标的一致 性解释与描述。1.4 软测量技术随着现代工业过程对控制、计算、节能增效和运行可靠性等要求的不断提高， 各种测量要求日益增多。现代过程检测的内涵和外延较之以往均有很大的深化和 拓展。( 1)仅获取流量、温度、压力和液位等常规过程参数的测量信息已不能满 足工艺操作和控 制的要求，需要获取诸如成分、物性等与过程操作和控制密切 相关的检测参数的测量信息。( 2)仪表测量的精度要求越来越高。测量从静态或稳态向动态测量发展， 在许多应用场合还需要综合运用所获得的各种过程测量信息，才能实现有效的过程控制、对生产过程或 测量系统进行故障诊断、状态监测等。 软测量技术基本原理： 软测量技术在工业过程
8、中主要应用于实时估计、故障冗余、智能校正和多路 复用等方面。它依据对可测易测过程变量（称为辅助变量如压力、温度等）与难以 直接测量的 待测过程变量（称为主导变量，如产品分布、物料成分）之间的数学 关系的认识， 采用各种计算方法，用软件实现待测变量的测量或估计。目前， 利用计算机系统，由过程实测变量计算出不可测变量，是解决现在问题的主要途 径。二、现代检测技术的应用 现代检测技术在当今社会的各个行业中,起着举足轻重的作用。无论科学研 究、产品质量及自动控制都需要检测。例如现代检测技术的一个主要发展方向光 电检测技术，它由于具有测量精度高、速度快、非接触、频宽与信息容量极大、 信息效率极高以及自动
9、化程度高等突出特点而广泛应用于工业、农业、家庭、医 学、军事和空间科学技术等领域。它的工作原如图所示：存储显示控制它是以激光红外、光纤等现代光电子其件作为基础，通过对被检测物体的光 辐射，经光电检测器接受光辐射并转换为电信号，由输入电路、放大滤波等检测 电路提取有用信息，再经模/数转换接口输入计算机运算处理，最后显示输出所 需要的检测物理量等参数。其他还有如在工业领域方面的在线检测如零件尺寸、产品缺陷、装配定位； 汽车传感器中如汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容，以及温 度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等。在国防和军事应用方 面的夜视瞄准机系统的非冷却红外传感器技
10、术、 地基拦截器、早期预警系统、 前沿部署（如雷达）、管理与控制系统、卫星红外线监测系统的方面等。家庭应 用方面的我们日常生活的用品：如数码相机的自动对焦；空调、冰箱、电饭煲的 温度检测；自动感应灯的亮度检测等。总之随着现代科学技术以及复杂自动控制系统和信息处理与技术的提高，现 代检测技术将朝着检测结果高精度、系统智能化、检测结果数字化、检测功能多 元化、检测器件微型化、检测系统自动化的放向发展，它将广泛应用于工业、农 业、家庭、医学、军事和空间科学技术等许多科学领域，其应用前景是相当乐观。三、现代检测理论及技术学习心得从这门课程学习内容来看，包括传感器技术、误差理论、测量技术、抗干扰 技术还
11、有电量转换的技术。在现代检测仪器和检测系统的种类、型号、性能千差 万别，但作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测。传感器是检测系统的 起点。传感器的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定的规律转换成一个相 应的便于传递的输出信号。一般都转换成电信号，这样信号容易传输。在检测系统中，测量肯定存在误差，所以误差理论的学习必不可少。正确 认识误差的性质，分析误差的产生原因，以减少甚至消除误差。正确的处理测量 到的数据，合理的计算所得结果，以便在一定条件下得到更接近与真值的数据。 这样对于监测的量可以的到更精确的值，对于控制系统，可以更好地控制被控对 象。随着科学技术的不断发展，现代检测系统越来越数字化、自动化、智能化。 特别是在信号处理这一块，通常以各种单片机、微处理器甚至是工业控制计算机 为核心来构建。所以熟悉一些芯片、单片机或者微处理器的功能，并学会使用， 就变得很重要了。参考文献：1 蔡萍，赵辉.现代检测技术与系统.北京：高等教育出版.2002：2-52 林金泉.自动检测技术.北京：化学工业出版社.2003：2-63 袁明辉，郭天太.光电检测技术的发展趋势及应用前景.应用科技.2007：774 潘莹玉.虚拟仪器及其应用.电力自动化设备.1999：45
