传感器与自动检测技术教学课件 作者 张青春 纪剑祥 电子课件 第11章 自动检测系统.pptx

《传感器与自动检测技术教学课件 作者 张青春 纪剑祥 电子课件 第11章 自动检测系统.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第11章自动检测系统传感器与自动检测技术本章概述能够在没有人或只有较少人参与情况下完成整个信息采集处理过程的系统称为自动检测系统。自动检测系统集成了传感器、计算机、总线等技术，具有自动完成信号检测、传输、处理、显示与记录等功能，能够完成复杂的、多变量的检测任务，极大地方便了信号检测的实现，是目前检测技术发展的主要方向。自动检测系统的各项检测任务是在计算机控制下自动完成的，自动检测系统通常具有测试速度快、测试准确度高、测试功能多、测试结果表现形式丰富，能够实现自检、自校和自诊断，操作简单方便等特点。本章重点介绍自动检测系统的组成、基本设计方法和设计案例。11.1自动检测系统的组成11.1

2、.1自动检测系统的基本结构1.智能仪器智能仪器是将微处理器、存储器、接口芯片与传感器融合在一起组成的检测系统，有专用的小键盘、开关、按键及显示器等，体积小，专用性强。一般分为聪明仪器（数字式万用表）、初级智能仪器（专用测试仪器）、模型化智能仪器（在线检测仪器）和高级智能仪器（航空航天、遥感遥测系统等）四种类型。2.个人仪器个人仪器又称个人计算机系统，它是以个人计算机配以适当的硬件电路与传感器组合而成的检测系统。个人仪器与智能仪器的不同之处在于：利用个人计算机本身所具有的完整配置来取代智能仪器中的微处理器、开关、按键、显示器件、接口电路等，充分利用了个人计算机的软硬件资源，并保留了个人计

3、算机原有的许多功能。3.自动检测系统一般以工控机为核心，以标准接口总线为基础，可以监控多台智能仪器（或无线传感器节点），而构成的一种现代检测系统。自动检测系统加入互联网、移动互联网、无线传感网，可构成网络化测试系统或物联网，实现远程检测、远程控制、远程实时调试等功能。11.1.2自动检测系统的组成1.数据采集系统的组成图11.1数据采集系统组成11.1.2自动检测系统的组成2.数据采集系统的结构形式图11.5并行型结构图11.4同步型结构图11.3基本型结构11.1.2自动检测系统的组成3.输入输出通道（1）输入通道接口标准电压信号：0～±10V、0～±5V、0～5V；标准电流信号：0

4、～10mA、4～20mA。在大多数自动检测系统中，传感器输出的信号是模拟信号（如直流电流、直流电压、交流电流、交流电压），因此，需要进行信号调理，涉及到的技术包括信号的预变换、放大、滤波、调制与解调、多路转换、采样/保持、A/D转换等。（2）输出通道隔离与驱动数字量（开关量）输出隔离的目的在于隔离微处理器与执行机构间的直接电气联系，以防止外界强电磁干扰或工频电压通过输出通道反串到检测系统。目前，主要使用光电耦合隔离和继电器隔离两种技术。数字量（开关量）的输出驱动电路主要有功率晶体管、晶闸管、功率场效应管、集成功率电子开关、固态继电器以及各种专用集成驱动电路等。11.1.3自动检测系统的

5、软件1.软件构成从实现方式和功能层次来划分，自动检测系统的软件一般可分为主程序、中断服务程序和应用功能程序。从所要完成的功能来划分，自动检测系统软件可分为系统管理、数据采集、数据管理、系统控制、网络通信与系统支持软件六部分。2.实时多任务处理实时多任务处理的基本要求：自动检测系统的软件应有较强的实时能力；综合测试与判断具有多任务管理功能；自动检测系统应具有很强的人机交互能力；系统软件与应用软件的设计应有便于修改和扩充。自动检测系统的实时多任务处理功能:各任务的工作时间管理、系统的任务调度、各任务间的通信联络、任务间的同步及信息的发送与接收等功能。11.2自动检测系统的基本设计方法自动检

6、测系统需求分析就是确定系统的功能、技术指标和设计任务。主要是对被设计系统运用系统论的观点和方法进行全面的分析和研究，以明确对本设计提出哪些要求和限制，了解被测对象的特点、所要求的技术指标和使用条件等。需求分析的重点：被测信号的形式与特点，被测量的数量、变化范围，输入信号的通道数、性能指标要求，激励信号的形式和范围要求，测试系统所要完成的功能，测量结果的输出方式及输出接口配置，对系统的结构、面板布置、尺寸大小、研制成本、应用环境等。11.2.1系统需求分析（1）从整体到局部的设计原则：即“自顶向下”原则。将整个复杂的任务分解成若干个相对容易处理的子任务，按照模块化的方法进行设计。（2）环

7、节最少原则：由于测量系统误差为各个环节（单元）的误差之和，环节越多，误差越大。因此，在满足检测要求的前提下，应尽量减少各环节（含反馈环节）数量，减少测量误差。（3）经济性原则：为了使设计的自动检测系统有较高的性价比，在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案，使用较少的元器件和设备，保障系统的可靠性，相应地研制费用、管理维护费用、培训费用将会降低。（4）可靠性原则：可靠性是自动检测系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，可用平均