第9章自动检测系统及其设计（课件）- 《传感器与检测技术基础》同步教学（北京理工版）

第9章自动检测系统及其设计 9. 1自动检测系统概述 9. 2输入通道 9. 3测量数据的预处理 9. 4自动检测系统设计 下一页 返回 上一页 9. 1自动检测系统概述 9.1.1自动检测系统的基本概念与组成 1.自动检测系统的概念 自动检测系统是以微型计算机为核心，单纯以“检测”为目的的系统。一般用来对被测过程中的一些物理量进行测量并获得相应的精确测量数据，因此，又称为数据采集系统此过程通常是在人工最少参与的情况下，在计算机统一控制下自动完成测试过程中的包括数据采集、数据分析处理以及测试结果的显示、输出等。通常把能完成上述功能的自动测试的设备的总体称为“自动检测系统”。 下一页 返回 9. 1自动检测系统概述 2.自动检测系统的组成 自动检测系统实现测试过程的一切操作都是在计算机控制下自动完成的，人的作用就是根据测试任务组建系统和编制测试软件完成必要的操作，例如开机等系统正常工作以后，各种操作均由系统本身自动完成。自动检测系统的构成，不仅要从硬件上将计算机与传感器联系起来，而且要配以合适的软件才能完成整个测量任务。因此，自动检测系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。 ①硬件系统的组成。如图9一1所示为自动检测系统的硬件组成框图。 ②软件系统的组成。软件系统包括系统管理、数据采集、数据管理、系统控制、网络通信与系统支持软件6个部分。 下一页 返回 上一页 9. 1自动检测系统概述 9.1.2自动检测系统的功能特点 ①自动对零功能。 ②多点快速巡回检测。 ③量程自动切换功能。 ④数字滤波功能。 ⑤数据处理功能。 ⑥多媒体功能。 ⑦通信和网络功能。 下一页 返回 上一页 9. 1自动检测系统概述 9.1.3自动检测系统的发展历程 1.第一代自动检测系统 早期的自动检测系统多为专家系统，是针对某项具体测试任务而设计的，通常称为第一代自动检测系统。它主要用于要求大量重复测试、可靠性高的复杂测试，或者为了提高测试速度及工作于测试人员不准停留的场合。常见的第一代自动检测系统，主要有数据自动采集系统、产品自动检测检验系统、自动分析及自动检测系统等。 下一页 返回 上一页 9. 1自动检测系统概述 2.第二代自动检测系统 20世纪70年代，自动检测系统解决了标准化的通用接口总线问题，进而使自动检测系统进入了目前应用最为广泛的第二代。在这种自动检测系统中，各个设备都用标准化的接口和母线系统按积木的形式连接起来。系统中的各个设备，包括计算机、可程控仪器、可控开关等均统称为器件或装置，各器件均配以标准化的接口电路，用统一的无源母线电缆连接这种系统组建方便，组建者无需自行设计接口电路，更改、增加测试内容也很灵活，显示了很大优越性，因此得到了广泛的应用。 采用标准化通用接口母线是第二代自动检测系统的主要特征。 下一页 返回 上一页 9. 1自动检测系统概述 3.第三代自动检测系统 在第三代自动测试系统中，用计算机软件代替传统仪器的某些硬件，用人的智力资源代替很多物质资源。特别是，在这种系统中用微型计算机直接参与测试信号的产生和测试特性的解析，即通过计算机直接产生测试信号和测试功能。这样，仪器中的一些硬件甚至整件仪器都从系统中“消失”了，而由计算机及其软件来完成它们的功能，形成一种所谓的“虚拟仪器”。 返回 上一页 9. 2输入通道 9. 2. 1模拟量输入通道的基本组成与类型 1.模拟量偷入通道的作用及组成 模拟量输入通道是自动检测系统中被测对象与微机之间的联系通道。因为微机只接收数字信号，而被测对象常常是一些非电量，所以输入通道的作用是:将被测非电量转换为电信号;将转换后的电信号经滤波、放大、隔离，变换以及非线性化处理后得到适合A/D转换的电压信号，即信号调理;将处理后的电压信号经A/D转换器转换为数字信号。 由模拟量输入通道的作用可知，模拟量输入通道一般由传感器、信号调理电路、数据采集电路3部分组成，如图9一2所示 下一页 返回 9. 2输入通道 2.模拟量输入通道的常见类型及其结构 实际的自动检测系统往往需要同时测量多种物理量(即多参数测量)或同一种物理量的多点测量(多点巡回测量)。因此，多路模拟量输入通道更具有普遍性。按照系统中个路公用一个还是每路各用一个数据采集电路，多路模拟输入通道可分为集中采集式(简称集中式)和分散采集式(简称分布式)两大