学年论文 现代检测系统

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1、现代检测系统南京信息工程大学电子科学与技术系，南京210044摘要：介绍了现代检测系统的构成及应用，故障检测与诊断的方法；讨论了现代检测系统组建时，用到的各个部件；详细论述了系统故障检测部分以及用到的关键技术；提出了目前在虚拟仪器系统中较为常用的几种总线方式和应用特点。关键词：现代检测系统；故障检测与诊断；虚拟仪器系统对现代工业生产而言，采用各种测量与诊断系统对生产全过程进行检查、监测以及故障诊断，对确保安全生产，保证产品质量，提高产品合格率，降低能源和原材料消耗，提高企业的劳动生产率和经济效益是必不可少的。所谓测量与诊断系统就是对被测对象进行信息的提取、信号的转换存储与传输、

2、信号的显示记录和信号的分析处理，最终对被测对象做出诊断的系统。它又可以被细分为测量系统和检测系统两部分。测量系统中主要有传感器、放大器、调理系统或数据采集等。而检测系统主要包括信息的提取、转换、存储、传输、显示和分析处理等。测量系统中基本特性为静态特性和动态特性。通过研究他们实现对测量系统的标定和最终实现不失真测量。对于测量到得数据进行分析检测，检测系统由原先的简单进行信号放大、电参量转换到现在的信号分析处理现代检测系统。借助于计算机为基础现代检测系统能够真正实现检测的自动化与智能化，从而决定它能在更大范围内实现测量与诊断的应用。一、现代检测系统的构成尽管现代检测系统所用的仪器

3、种类繁多，用途、性能千差万别，但它们的作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测。通常由各种传感器将非电被测参量转换成电信号，然后经信号调理（信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等）、数据采集、信号处理后显示并输出。由以上设备以及系统所需的交、直流稳压电源和必要的输入设备便组成了一个完整的检测系统，其各部分关系如图0-1所示[2]。被测对象传感器信号调理电路数据采集信号处理信号记录信号传输信号显示输入设备稳压电源控制及功率放大执行器图0-1　现代检测系统一般构成1、传感器传感器是检测系统中形式最多样、与被测对象关系最密切的部分。传感器负责把被测量作为信号提取出来并传输到信号调

4、理部分。许多情况下，它和变换没有什么一个得界限，因为传感器实质上完成的也是一种变换，即将被测量的特征参数转换为有用的信号的变换。传感器作为检测系统的信号源，其性能的好坏将直接影响检测系统的精度和其他指标，是检测系统中十分重要的环节。因此通常检测系统对传感器有如下要求：（1）精确性　传感器的输出信号必须准确地反应其输入量，即被测量的变化。因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系；（2）稳定性　传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度而变化，受外界其他因素的干扰影响亦应很小，重复性要好；（3）灵敏度即要求被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的

5、输出信号；就具体应用而言又可以根据检测对象的特点来选取合适的传感器如选用低耗能、耐腐蚀获成本低的传感器等[1]。2、信号调理信号调理是指对检出的信号进行适当的分析处理。进行调理时，重要的是考虑原始信号中哪些信息是希望了解的，以及如何不丢失和不歪曲有用信息。信号调理的任务是是针对传感器输出的特点及其非理想情况进行合理变换及处理。这部分任务可以由电路、光路或气路来完成，但由电路完成居多。完成信号变换的电路就称为信号调理电路。信号变换的任务是多种多样的，例如，传感器的输出阻抗很高时，调理电路进行阻抗变换；传感器输出的信号微弱时，调理电路就进行信号的放大；信号淹没在噪声中时，调理电路进

6、行抑制噪声的处理等等。对信号调理电路的一般要求是：（1）能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号；（2）信噪比高，抗干扰性能要好。3、数据采集数据采集（系统）在检测系统中的作用是对信号调理后的连续模拟信号进行离散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的一系列数值信息，同时以一定的方式把这些转换数据及时传递给微处理器或依次自动存储。数据采集系统通常以各类模／数（A／D）转换器为核心，辅以模拟多路开关、采样／保持器、输入缓冲器、输出锁存器等。数据采集系统的主要性能指标是：（1）输入模拟电压信号范围，单位　V；（2）转换速度（率），单位　次／s；（3）分辨率，通常以模拟信号输入为满度时的转换

7、值的倒数来表征；（4）转换误差，通常指实际转换数值与理想A／D转换器理论转换值之差[3]。4、信号处理信号处理部分现代检测系统中不断被注入新内容的一个部分，并越来越成为检测系统的研究中心。它是检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人的大脑相类似。常规的检测只是将传感器获得的信号进行放大和变换，以进行显示或传送，而分析则是由人工完成的。而现代检测系统通过以各种型号的单片机、微处理器为核心来构建，对高频信号和复杂信号的处理有时需增加数据传输和运算速度快、处理精度高的专用高速数据处理器