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1、题目：现代测试系统在工业工程领域的工程应用班级学生姓名指导教师*二零一四年1. 绪论现代科技的进步以计算机的进步为代表，正以不可逆转之势从各个层面上影响着各行各 业的技术进步。伴随着微电子技术、计算机技术和网络技术的迅速发展及其在电工电子测量 技术领域的应用，测量仪器依次经历了指针式仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器的发 展。这些智能信访仪器、总线仪器以及新型智能传感器的相继出现进一步推动了现代测试技 术的发展，其主要发展趋势有一下几个方面：1. 传感器的发展：智能化传感器、多传感器、多功能化和高精度化、传感器融合等。2. 测试手段的发展：硬件功能软件化、集成化模块化、参数整定与修改实时化、
2、硬件平台 通用化。3. 测试信号处理的发展：提高在线实时能力、提高分辨率和运算精度、扩大和发展新的专 业功能等。4. 开发平台的发展趋势：通用集成仪器平台的构成，该技术与数据采集、数字信号分析处 理的软件技术是决定现代测试仪器、系统性能与功能的两大关键技术。现代测试技术具有广阔的应用空间，由于各行各业的广泛需求，未来测试技术的发展将 十分迅速。现代粒度测试技术；现代物理测试技术；现代土木测试技术；现代光电测试技术； 现代分析测试技术；流动测试技术；现代集成电路测试系统；现代光通信测试技术等等。本文后续内容主要针对工业工程的相关领域对于现代测控技术的应用进行展开，简略介 绍射频识别技术、立体仓库
3、系统、质量管理中的与测试技术相关的部分，其中用到的测试技 术。2. 射频识别技术射频识别技术（Radio Frequency Identification）是一项从八十年代开始逐步走向成熟的自 动识别技术。随着超大规模集成电路技术的发展，射频识别系统的体积大大缩小，进入了实 用化的阶段。它是利用电磁感应、无线电波或微波进行非接触双向通信，以达到识别的目的 并交换数据。目前的 RFID 系统有很多工作频段，包括了低频、高频和超高频段。工作原理 也不尽相同，有的是利用近场的电磁感应，（所以有人把电子标签称作感应卡），有的是利用 电磁波发射。2.1 射频识别技术原理1射频识别系统一般（如图 2-1）
4、有以下几个主要部分构成:一个载有目标物相关信息的 RFID 单元（应答器或卡、标签等）在读写器及RFID单元间传输RF信号的天线；一个产生RF信 号RF收发器（RF transceiver ）； 一个接收从RFID单元上返回的RF信号，并将解码的数据传输 到主机系统以供处理的读写器。图 2-1 射频识别系统的组成阅翊应答器图 2-2 RFID 系统结构示意图图 2-3 射频识别系统原理图系统的工作过程如下：1. 阅读器通过天线在一个区域内发射能量形成电磁场，区域大小取决于发射功率、工作 频率和天线尺寸。2. 应答器进入这个区域时，接收到阅读器的射频脉冲，经过桥式整流后给电容器充电， 电容电压经
5、过稳压后作为工作电压。3. 数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出命令和数据并送到控制逻辑，控制逻辑接 受指令完成存储、发送数据或其它操作。4. 如需要发送数据，则将数据调制，然后从收发模块发送出去。5. 阅读器接收到返回的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后进行处 理必要时可通过RS232, RS422, RS485或无线接口将数据传送到计算机，阅读器发送的射频信 号除提供能量外，通常还提供时钟信号，使数据同步，从而简化系统设计。2.2 射频识别技术中应用测试技术部分详解射频识别系统中，应答器的应答响应是在阅读器接通高频电/磁场的情况下送出去的， 由于应答器的信号相对于阅读器是
6、很弱的，所以必须采用合适的传输方式使得应答器的信号 与阅读器的信号区分开来。应答器基本分为4个范围：低频（30-300KHZ）、高频（3-30MHZ）、超高频（300MHZ-3GHZ） 或微波（3GHZ）。阅读器由2个功能块组成：控制系统、高频接口。高频接口有以下功能：1.产生高频发射功率；2.对发射信号进行调制；3.接收并解调来自应答器的高频信号图2-4感应式高频接口电路发射通道部分首先由石英晶体振荡器产生所需工作频率（如135KHZ或13.56MHZ）的信号为了不影响应答器反射的极其微弱的信号，对相关振荡器和相位稳定性提出了较高的要求振荡器的信号被送到由信号编码的基带信号控制的调制器上。依
7、据调制器的类型对晶体 振荡器的信号调制可以分为振幅调制（ASK）、频移调制（FSK闲相移调制（PSK）。将以二进制基 带信号数据表示的串行码元（Manchester, Miller NRZ）等的高频信号进行频率合成。然后，通 过输出级进行信号调理，使调制后的信号达到所需的电平，最后，将信号输出，耦合到感应 的高频线圈上。接收通道部分开始于天线端，其第一个组件一般是具有陡峭边沿的带通滤波器或是陷波 滤波器。此滤波器的作用是最大程度地屏蔽发射信号，把应答器的应答信号滤出。阅读器的发射电路系统设计主要采用三点式震荡电路、振幅调制电路。 阅读器的接收电路系统设计主要采用包络检波电路、带通滤波电路、脉冲
8、整形电路。3. 立体仓库系统3.1 立体仓库简介自动化立体仓库又称立库、高层货架仓库、自动仓储AS/RS （Automatic Storage & Retrieval System）。它是一种用高层立体货架（托盘系统）储存物资，用电子计算机控制管理和用自动控 制堆垛运输车进行存取作业的仓库。自动化仓库发展的一个方面是普遍采用扫描技术，提高信息的传输速度和准确性。采用 射频数据通信技术，数据的采集、处理和交换能够在搬运工具与中央计算机之间快速进行， 使物品的存取和发送信息做到快速、实时、可靠和准确。我国正在发展这方面技术，将其应 用到新建库和己建库原有通信系统以改善仓库管理，提高仓库作业效率。3
9、.2 传感器在立体仓库的应用2目前立体仓库涉及到的主要测试技术方面的内容为传感器的应用，最为广泛的是激光测 距传感器在立体仓库的定位的使用。在实际应用中大多设计是将激光发射器安装在巷道堆垛 机行走方向的前方，目标反射板安装在巷道堆垛机行走方向的终端（立体仓库的末端），当巷 道堆垛机走到行走方向的起始端（立体库的前端）时，此时堆垛机加速时加速度非常大，精度 误差不是很大，而且堆垛机在工作周期结束以后可以用轨道末端的限位开关等机械装置进行 归零处理（归零程序可以在PLC中设置）。采用激光测距传感器认址代替陈旧的光电认址方式。第一，从技术角度来说，提高了系 统的可靠性，避免了大量的修复工程;其次，由
10、于采用了新的定位技术，提高了定位精度； 最后，采用激光测距传感器，运行速度有很大的提升空间。4. 测试技术在质量管理中的应用质量管理是指在质量方面指挥和控制组织的协调的活动。 质量管理，通常包括制定质 量方针和质量目标以及质量策划、质量控制、质量保证和质量改进。这里就以汽车生产中的 质量管理为例阐述测试技术在其中的应用。汽车生产中振动测试对零部件的质量保证非常关键。例如，振动测试对新发动机的开发、 发动机质量的测试，起着至关重要的作用。它同时也是发动机总装流水线的最后一道工序 每台发动机出厂前都必须经过发动机测试台作性能测试。因此，保持发动机功率测试台完好 的工作状态，是保证汽车产品质量的关键
11、。汽车内部从仪表板到桌椅，从安全气囊传感器到发动机注油泵，诸多零部件都要经过精 确振动模式和幅度的测试。在有些情况下，要用振动测试法验证汽车的各种装置在一般路面 条件下不会损坏。在另一些情况下，通过振动测试来识别机械发出的噪声3。此外，出于汽车安全性的考虑，汽车碰撞试验也是必不可少的。汽车碰撞试验包括碰撞 中车辆、乘员和行人响应的分析计算与处理、实车碰撞试验及总成模拟碰撞试验、电测量及 序列图像运动分析、碰撞安全性设备的研究开发等丰富内容。碰撞试验中的测量主要采用电测量。电测量方法多使用车载数据采集系统。车载数据采集系统是将传感器、传感器适配器、抗混叠滤波器、A/D及数据存储等全部集成在一起放在快速移动的汽车上，碰撞试验结束后再通过通信的方法将采集到的数据送到计算机上进行后 处理4。1李洪英，射频识别系统的研究(D),大连交通大学2006 赵波，自动化立体仓库堆垛机运行系统的研究(D)，吉林大学,2007于永初，测试技术为汽车质量把关(C),现代零部件,2007(11)4裴东兴，祖静，汽车碰撞实验车载测试系统的设计(C),电子测量与仪器学报,2004(09)
