现代检测技术
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一、概念1.精度等级:取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器(系统)精度等级的标志,也即用最大引用误差去掉±号和百分号(%)后的数字来表示精度等级,精度等级用符号G 表示。
2.灵敏度:是指测量系统在静态测量时,输出量的增量与输入量的增量之比。
即3.迟滞:迟滞,又称滞环,它说明传感器或检测系统的正向(输入量增大)和反向(输入量减少)时输出特性的不一致程度,亦即对应于同一大小的输入信号,传感器或检测系统在正、反行程时的输出信号的数值不相等。
4.重复性:重复性表示检测系统或传感器在输入量按同一方向(同为正行程或同为反行程)作全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。
5.分辨力:能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量称为检测系统的分辨力。
常用全量程中能引起输出变化的各点最小输入量中的最大值 相对满量程输出值的百分数表示系统的分辨率 ,即:6.有效度:衡量检测系统可靠性的综合指标是有效度,对于可排除故障、修复后又可投入正常工作的检测系统,其有效度A 定义为平均无故障时间与平均无故障时间、平均故障修复时间MTTR (Mean Time to Repair )和的比值,即 :7.调制:是指利用信号(调制波)来控制或改变高频振荡(载波)的某个参数(幅值、频率或相位)‘使它随着欲测信号信号作有规律的变化,以利于实现信号的放大与传输。
8.解调:是对已调波进行鉴别,以恢复缓变的测量信号。
9.卷积的物理意义:对系统的输入信号即激励的响应是激励函数与系统冲激响应函数的卷积,即:y(n) = x(n)*h(n)。
信号在时域的卷积等于频域的乘积。
二、简答1.乘法器式相敏检波电路的工作原理?什么是相敏检波电路?为什么要使用相敏检波电路?相敏检波电路与包络检波电路在功能与电路构成方面的最主要的区别?答:①。
乘法器式相敏检波电路的工作原理:检波电路使用乘法器,通过与待测信号频率相同的参考信号与待测信号相乘,其结果通过低通滤波器得到与待测信号幅度和相位相关的直流信号。
现代检测技术教学设计前言现代检测技术是应用科学中的一项重要技术,它具有广泛的应用领域和强大的检测能力。
因此,加强现代检测技术的教学,提高学生的技能和能力,对于培养高素质人才具有重要的意义。
本文将针对现代检测技术的教学设计进行探讨,旨在为学生提供更好的学习体验,帮助他们更好地理解和应用现代检测技术。
教学目标通过本次课程的学习,学生将能够掌握以下技能:•理解现代检测技术的基本概念和原理;•掌握常见的现代检测技术的方法和应用;•学会利用现代检测技术完成具体的实验和分析任务;•提高学生的实验设计和实验数据分析能力。
教学内容现代检测技术的教学内容可以划分为以下几个部分:理论知识•现代检测技术的概念和定义;•现代检测技术的分类和应用场景;•现代检测技术的基本原理和方法;•现代检测技术的发展趋势和前景。
•常见检测技术的操作流程和方法;•现代检测技术的仪器设备和配合操作;•常见检测指标的测试方法和实验参数调整;•实验过程中实验数据的记录和分析。
综合应用•现代检测技术在食品、化工、医药等领域的应用;•现代检测技术在环境监测、安全检测、质量检测等方面的应用;•现代检测技术在新材料、纳米技术等新领域的应用;•现代检测技术在科研、创新和企业发展中的重要性和作用。
教学方法现代检测技术的教学方法应当包括以下几个方面:讲授教学通过教师的讲授,让学生掌握现代检测技术的基本概念和原理。
教师可以通过投影仪或者PPT等方式将教学内容呈现给学生。
实验教学实验教学是现代检测技术教学的重要组成部分。
通过实验让学生掌握实际操作流程和方法,并通过实验数据的记录和分析,提高学生的实验设计和实验数据分析能力。
课堂讨论课堂讨论可以让学生通过讨论来加深对课程内容的理解,并在讨论中得到思维碰撞,拓展自己的思维方式。
课堂学习结束后,可以安排实践环节,让学生走出教室,将课堂所学应用到实际操作中。
例如,参观相关企业或实验室,进行现场学习和交流。
教学评价对于现代检测技术的教学评价,可以采用以下几种方式:实验报告学生完成实验后需提交实验报告,学校和教师可通过实验报告来了解学生的实验操作能力、实验设计水平和实验结果分析能力。
现代检测技术-图文第一章1、检测系统通常由哪几个部分组成?各类检测系统对传感器及信号调理电路的一般要求是?答:传感器要求准确性、稳定性、灵敏性、耐腐蚀性好、低能耗等。
信号调理要求能准确转换、稳定放大、可靠的传输信号,信噪比高、抗干扰能力要好。
2、试述信号调理和信号处理的主要功能和区别,并说明信号调理单元和信号处理单元通常由哪些部分组成?答:信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波,转换,滤波,放大等,以便检测系统后续处理或显示。
信号处理模块是自动检测仪表,检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节,其作用和大脑相类似。
信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。
信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速处理器(DSP)和大规模可编程集成电路,或直接采用工业控制计算机来构建。
第二章1、什么是绝对误差?什么是相对误差?什么是引用误差?答:(1)绝对误差是测量结果与真值之差,绝对误差=测量值-真值(2)相对误差是绝对误差与被测量值之比,常用绝对误差与仪表示值之比,以百分数表示,相对误差=(绝对误差/仪表示值)某100%(3)引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示。
引用误差=(绝对误差/量程)某100%仪表的精度等级是根据引用误差来划分的。
2、工业仪表常用的精度等级是如何定义的?精度等级与测量误差是什么关系?答:人为规定:取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器(系统)精度等级的标志,即用最大引用误差去掉正负号的数字来表示精度等级。
精度等级常用符号G表示。
0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七个等级是我国工业检测仪器(系统)常用精度等级。
检测仪器(系统)的精度等级由生产商根据其最大引用误差的大小并以选大不选小的原则就近套用上述精度等级得到。
3、已知被测电压范围为0~5V,现有(满量程)20V、0.5级和150V、0.1级两只电压表,应选用哪只电表进行测量?答:A表20某0.5/100=0.1B表150某0.1/100=0.15两者比较,通常选用A表进行测量所产生的测量误差较小。
现代检测技术应用实训报告一、引言现代检测技术是指利用先进的仪器设备和方法,对物质的组成、结构、性质、形态等进行分析和检测的技术。
它在工业生产、环境保护、食品安全等领域发挥着重要作用。
本文将重点介绍现代检测技术应用实训的相关内容。
二、实训目的现代检测技术应用实训旨在培养学生对现代检测技术的实际操作能力,提高其分析和解决问题的能力,为其未来的工作做好充分准备。
三、实训内容1. 仪器设备的认识与操作在实训中,学生首先需要了解和熟悉各种常用的检测仪器设备,如质谱仪、光谱仪、色谱仪等。
通过实际操作,学生可以掌握这些仪器设备的使用方法和操作流程。
2. 样品的制备与处理对于不同的检测项目,需要对样品进行不同的制备和处理工作。
学生需要学习如何正确地采集样品,并进行预处理以提高检测的准确性和可靠性。
3. 数据分析与结果解读实训过程中,学生要学会对实验数据进行分析,并能够准确地解读实验结果。
他们需要掌握统计学方法和数据处理软件的使用,以便从海量数据中提取有用信息。
4. 仪器维护与故障排除在实际工作中,仪器设备常常会出现故障或需要进行维护。
学生需要学习如何排除仪器设备的故障,并学会对仪器进行维护和保养,以确保其正常运行。
四、实训过程1. 实验前的准备工作在进行实验之前,学生需要对实验内容和流程进行充分的了解和准备。
他们需要查阅相关文献,了解实验的目的和方法,并制定实验计划和安全防护措施。
2. 实验的具体操作在实验过程中,学生需要按照实验计划和操作规程,仔细进行实验操作。
他们需要注意实验条件的控制和操作方法的正确性,确保实验结果的准确性和可靠性。
3. 数据处理和结果分析实验结束后,学生需要对实验数据进行处理和分析。
他们可以使用各种数据处理软件,如Excel、Origin等,对数据进行统计和绘图,从中获取有用的信息和结论。
4. 实验报告的撰写与展示实验结束后,学生需要按照规定的格式和要求,撰写实验报告。
报告内容包括实验目的、原理、实验步骤、数据处理和结果分析等。
现代检测技术应用实训心得一、引言现代检测技术在各个领域的应用越来越广泛,为了更好地掌握这些技术,我参加了一次现代检测技术应用实训。
通过实际操作和学习,我深刻认识到现代检测技术的重要性和应用前景。
本文将全面、详细、完整地探讨现代检测技术应用实训的心得体会。
二、实训内容2.1 实训目标通过实训,掌握现代检测技术的基本原理和应用方法,提高实际操作能力,为今后的工作和研究打下坚实基础。
2.2 实训内容1.仪器设备介绍:实训开始前,我们首先了解了各种现代检测技术的仪器设备,包括红外光谱仪、质谱仪、核磁共振仪等。
通过仪器设备的介绍,我们对这些仪器的原理和应用有了初步了解。
2.原理与操作:接下来,我们学习了各种现代检测技术的原理和操作方法。
例如,学习了红外光谱的原理和操作步骤,了解了如何通过红外光谱仪对物质进行鉴定和分析。
3.实际操作:在掌握了基本原理和操作方法后,我们进行了实际操作。
我们使用红外光谱仪对一些未知样品进行了鉴定和分析,掌握了实际操作的技巧和注意事项。
4.数据处理与分析:实训的最后一部分是数据处理与分析。
我们学习了如何通过电脑软件对实验数据进行处理和分析,得出准确的结果,并进行结果的解读和讨论。
三、实训心得3.1 深入理解现代检测技术的原理通过实训,我深入理解了现代检测技术的原理。
在实际操作中,我亲自操作仪器设备,学习了各种检测技术的原理和操作方法。
通过与老师和同学的讨论,我对现代检测技术的原理有了更深入的理解。
3.2 掌握实际操作技巧和注意事项实训中,我不仅学习了现代检测技术的原理,还掌握了实际操作的技巧和注意事项。
例如,在使用红外光谱仪进行实验时,我学会了如何正确放置样品,选择适当的仪器参数,并进行数据采集和处理。
这些技巧和注意事项对于获得准确的实验结果非常重要。
3.3 数据处理和结果解读能力的提高通过实训,我学习了如何通过电脑软件对实验数据进行处理和分析。
我掌握了数据处理的基本方法,并学会了使用软件绘制图表和进行统计分析。
现代检测技术的发展,已经成为工业、医学、食品、环保等领域的关键技术和主要手段。
在很多行业,准确、快速、高效地进行检测和检验,对于保证质量、安全和环保都扮演了至关重要的角色。
本文将从的发展历程、应用领域、优缺点和未来发展趋势等方面进行探讨。
一、的发展历程是建立在物理、化学、生物等多个科学领域基础上的综合性技术,它从传统检测技术中逐步演化而来。
20世纪的50年代至70年代,人类开始全面发展电子技术、计算机技术、光学技术等基础科学技术,为检测技术的发展奠定了坚实的基础。
在此基础上,先进的检测设备和技术得以发展,如红外光谱仪、拉曼光谱仪、质谱仪、核磁共振仪、荧光光谱分析仪等。
这些设备充分利用现代先进技术,在化学、物理等领域拓展了新的研究领域和新的检验手段。
同时,检测技术也开始扩展到新的应用领域,如环保、食品安全、医学检验、制药等。
随着科技的不断发展,已经成为许多领域必不可少的手段,为人类提供了巨大帮助。
二、的应用领域1. 食品安全在食品安全领域中有着广泛的应用。
如常见的农药残留、重金属、细菌、化学物质等污染物质,都需要使用先进的检测技术来进行检测。
此外,食品中成分的检测也需要的支持。
2. 医学检验在医学检验中也发挥着重要的作用。
如医学影像技术、细胞检测技术、分子诊断技术等都是现代医学检验中不可或缺的手段。
3. 环保环保领域中,所解决的问题是环境污染问题。
针对环境中的水、空气、土壤等进行监测和检测,可用于监测污染物浓度、监控跟踪排放源、评估生态环境质量等。
4. 制造业在制造业中,主要用于材料质量检测、生产线的监控和诊断、产品的质量监控等。
如金属疲劳检测、X光检测、红外热成像等技术都被广泛应用于制造业。
三、的优缺点相对于传统检测技术,在准确性、稳定性、快速性等方面优势很明显。
其快速、简便且结果准确,对于检测工作和检验工作都十分方便和快捷。
而传统检测技术有些繁琐、耗时,且没有那样全面、深入。
但是,的设备较贵,使用成本也很高。
现代检测技术应用实训报告一、引言现代检测技术的应用范围广泛,涵盖了工业、医疗、环保、食品安全等多个领域。
本文将重点介绍在实训过程中所涉及的几种现代检测技术及其应用。
二、无损检测技术无损检测技术是一种非破坏性的检测方法,可以对材料、构件或产品进行内部缺陷的检测,如裂纹、气泡、夹杂等。
常用的无损检测技术包括超声波检测、X射线检测、磁粉检测和涡流检测等。
1. 超声波检测超声波检测利用声波在材料中传播的特性来检测材料内部的缺陷。
通过发送超声波脉冲,然后接收反射回来的信号,可以确定材料中存在的缺陷位置、大小和形状。
超声波检测广泛应用于工业制造中的焊接、铸造和铆接等工艺。
2. X射线检测X射线检测利用X射线的穿透性来检测材料内部的缺陷。
通过照射被检测物体,利用X射线透射的不同程度来确定材料中的缺陷。
X 射线检测常用于金属材料的缺陷检测,如焊缝、铸件和管道的质量检测。
3. 磁粉检测磁粉检测是利用材料表面的磁场分布来检测材料表面和近表面的缺陷。
通过在被检测材料表面涂覆磁粉,当材料表面有缺陷时,磁粉会在缺陷处发生聚集,形成可见的磁粉线。
磁粉检测广泛应用于金属材料的裂纹检测。
4. 涡流检测涡流检测是利用交流电磁感应原理来检测材料表面和近表面的缺陷。
通过将交流电流通过线圈,产生交变磁场,当被检测材料表面有缺陷时,会产生涡流。
通过检测涡流的变化,可以确定材料表面的缺陷。
三、光学检测技术光学检测技术是利用光的传播和反射特性来检测材料的表面缺陷和形貌。
常用的光学检测技术包括显微镜检测、激光扫描检测和红外热像检测等。
1. 显微镜检测显微镜检测利用显微镜的放大功能来观察材料表面的细微缺陷。
通过放大镜头和照明系统,可以清晰地观察到材料表面的微观缺陷,如划痕、裂纹和颗粒等。
显微镜检测广泛应用于材料科学、生物学和电子工程等领域。
2. 激光扫描检测激光扫描检测利用激光束的扫描功能来检测材料表面的缺陷。
通过激光束的扫描,可以获取材料表面的三维形貌。
教学目标:1. 了解现代检测技术的概念和发展历程;2. 掌握现代检测技术的主要方法和应用领域;3. 培养学生运用现代检测技术解决实际问题的能力。
教学重点:1. 现代检测技术的概念和发展历程;2. 现代检测技术的主要方法和应用领域。
教学难点:1. 现代检测技术在实际应用中的问题与解决方案。
教学过程:一、导入1. 提问:同学们,什么是检测技术?它在我们生活中有哪些应用?2. 引导学生思考,激发学生学习兴趣。
二、新课讲授1. 现代检测技术的概念和发展历程(1)介绍现代检测技术的定义,强调其在各个领域的应用;(2)简要回顾现代检测技术的发展历程,从传统检测技术到现代检测技术;(3)分析现代检测技术的发展趋势。
2. 现代检测技术的主要方法和应用领域(1)介绍现代检测技术的主要方法,如光电检测、声波检测、电磁检测等;(2)分析各种检测方法的特点和适用范围;(3)举例说明现代检测技术在各个领域的应用,如工业、农业、医疗等。
三、案例分析1. 选择一个具体的应用案例,如工业无损检测;2. 分析案例中使用的现代检测技术及其原理;3. 讨论案例中可能遇到的问题及解决方案。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容,强调现代检测技术的概念、方法和应用领域;2. 总结现代检测技术在各个领域的实际应用,提高学生对现代检测技术的认识。
五、作业布置1. 阅读相关文献,了解现代检测技术在某个领域的应用;2. 结合所学知识,思考如何运用现代检测技术解决实际问题。
教案范文:一、导入同学们,你们知道什么是检测技术吗?它在我们生活中有哪些应用呢?今天,我们就来学习一下现代检测技术。
二、新课讲授1. 现代检测技术的概念和发展历程现代检测技术是指利用物理、化学、生物等原理,对物体、材料、环境等进行检测和分析的方法。
从传统检测技术到现代检测技术,经历了多个发展阶段。
现代检测技术具有精度高、速度快、应用范围广等特点。
2. 现代检测技术的主要方法和应用领域现代检测技术主要包括光电检测、声波检测、电磁检测等方法。
现代检测技术实验报告现代检测技术实验报告引言现代检测技术在各个领域中扮演着重要的角色。
它们不仅可以用于工业生产中的质量控制,还可以应用于医学诊断、环境监测和食品安全等方面。
本次实验旨在探索几种常见的现代检测技术,并评估它们的优缺点以及应用前景。
一、红外光谱技术红外光谱技术是一种常用的非破坏性分析方法。
它通过测量物质吸收或散射红外辐射的能力,来确定样品的分子结构和组成。
在实验中,我们使用了红外光谱仪对不同化合物进行了测试。
结果显示,红外光谱技术可以准确地识别物质的功能团和化学键类型。
然而,由于仪器的高昂成本和对样品的要求较高,红外光谱技术在实际应用中仍存在一定的限制。
二、质谱技术质谱技术是一种基于物质分子质量和相对丰度的分析方法。
在实验中,我们使用了质谱仪对不同样品进行了分析。
结果显示,质谱技术可以快速、准确地确定样品的分子式和相对分子质量,从而帮助我们了解样品的组成和结构。
然而,质谱技术在分析复杂混合物时存在一定的挑战,需要对样品进行预处理和数据解释。
三、核磁共振技术核磁共振技术是一种基于原子核在磁场中的行为进行分析的方法。
在实验中,我们使用了核磁共振仪对不同化合物进行了测试。
结果显示,核磁共振技术可以提供关于样品的结构、动力学和相互作用的详细信息。
然而,由于仪器的复杂性和对样品的要求较高,核磁共振技术在实际应用中受到一定的限制。
四、生物传感技术生物传感技术是一种利用生物分子与检测物质相互作用的方法。
在实验中,我们使用了生物传感器对不同生物样品进行了检测。
结果显示,生物传感技术可以高灵敏度地检测生物分子的存在和浓度变化。
它在医学诊断、环境监测和食品安全等领域具有广阔的应用前景。
然而,生物传感技术在实际应用中还需要进一步改进,以提高其稳定性和可重复性。
结论综上所述,现代检测技术在各个领域中发挥着重要作用。
红外光谱技术可以用于化学物质的鉴定,质谱技术可以用于分析样品的组成,核磁共振技术可以提供样品的详细信息,而生物传感技术可以用于生物分子的检测。
一 电化学技术1 1 电导分析法:电导分析法:电导分析法:根据溶液的电导性质来进行分析的方法称为电导分析法。
根据溶液的电导性质来进行分析的方法称为电导分析法。
根据溶液的电导性质来进行分析的方法称为电导分析法。
它包括电导法和电导滴定法两它包括电导法和电导滴定法两种,电导法是直接根据溶液的电导或电阻与被测离子浓度的关系进行分析的方法;电导滴定法是根据溶液电导的变化来确定滴定终点(滴定时,滴定剂与溶液中被测离子生成水、沉淀或其他难解离的化合物,从而使溶液中的电导发生变化,利用化学计量点时出现的转折来指示滴定终点)。
2 2 电位分析法:电位分析法:根据电池电动势或指示电极电位的变化来进行分析的方法。
它包括电位法和电位滴定法。
电位法是直接根据指示电极的电位与被测物质浓度关系来进行分析的方法;电位滴定法是根据滴定过程中指示电极电位的变化来确定终点(滴定时,在化学计量点附近,由于被测物质的浓度产生突变,使指示电极电位发生突越,从而确定终点)。
3 3 电解分析:电解分析:以电子为沉淀剂使被测物质在电解条件下析出或和其他物质分离,以电子为沉淀剂使被测物质在电解条件下析出或和其他物质分离,直接称量析出的被测物直接称量析出的被测物质的质量来进行分析。
质的质量来进行分析。
4 4 库仑分析法:库仑分析法:库仑分析法:根据电解过程消耗的电荷量来进行分析。
根据电解过程消耗的电荷量来进行分析。
根据电解过程消耗的电荷量来进行分析。
它包括控制电流库仑分析法和控制电位库仑分它包括控制电流库仑分析法和控制电位库仑分析法。
析法。
5 5 伏安法(极谱法)伏安法(极谱法):根据被测物质在电解过程中其电流—电压变化曲线来进行分析的方法。
二 光分析技术1 1 原子发射光谱:是根据每种化学元素的原子或离子在热激发或电激发下,发射特征的电磁辐射,进行原子发射光谱:是根据每种化学元素的原子或离子在热激发或电激发下,发射特征的电磁辐射,进行元素的定性、半定量和定量分析的方法。
介绍几种现代检测手段介绍如下:
1.机器学习(Machine Learning):机器学习是一种人工智能的分
支,可以用于检测不良行为、欺诈、垃圾邮件等。
通过训练模
型和分析数据,机器学习可以自动识别和分类各种不同的行为
并采取相应的措施。
2.行为分析(Behavioral Analysis):行为分析是一种用于检测
恶意行为的技术,通过分析用户的行为模式来识别可能的攻击。
例如,如果用户在短时间内登录了多次失败,可能是恶意攻击
者试图暴力破解密码。
3.可视化分析(Visual Analytics):可视化分析是一种将数据可
视化以便更好地理解和分析的技术。
通过将大量的数据呈现为
图形或图表,可以更容易地发现隐藏在数据中的模式和趋势。
4.自动化测试(Automated Testing):自动化测试是一种通过自
动运行测试用例来检测软件的质量和性能的技术。
自动化测试
可以帮助开发团队快速发现和解决问题,减少测试的成本和时
间。
5.漏洞扫描(Vulnerability Scanning):漏洞扫描是一种用于检
测软件或系统中存在的安全漏洞的技术。
通过自动扫描系统或
应用程序,可以快速发现存在的安全漏洞,并采取相应的措施
来修复漏洞。
《现代检测技术》综述
前言:
随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步,现代化生产的规模越来越大,管理的形式和方式趋于多样性,管理也更加科学,人们对产品的产量和质量的要求也越来越高,这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。
从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测,从一般的参数的量值测量到参数的状态估计,从确定性的测量到模糊的判断等等,已成为当前检测领域中的发展趋势,正受到越来越广泛的关注,从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法,这些技术和方法统称为现代检测技术。
检测的发展和现代检测技术:
检测是指在各类生产、科研、试验及服务等各个领域,为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量,而工业化的发展则对传统的检测提出了更高的要求,为了保证生产过过程能正常、高效、经济的运行,严格控制生产过程中某些重要的工艺参数(如温度、压力、流量等)进行严格的控制,基于这样的理念现代检测呼之欲出。
1 检测的发展:
检测技术是20世纪六十年代发展起来的一门具有广泛应运价值的交叉学科,发展过程经历了三个阶段。
(1)第一阶段是依靠人工为主。
通过专家现场获取设备运行时的感观状态,感知异常的震动、噪声、温度等信息,凭经验确定可能存在何种故障或故障隐患。
(2)第二阶段是信号分析监测与诊断阶段。
随着传感器技术、测量技术以及分析技术的发展,状态监测逐步发展为依靠传感器和测量仪器获取设备的工作参数(如频率、振幅、速度、加速度、温度等参数),通过与正常工作状态下的参数进行对比,确定故障点或故障隐患点。
(3)第三阶段是现代化状态监测与故障诊断阶段。
随着信号处理技术、软测量技术、计算机技术和网络技术的发展,状态监测与故障诊断技术也发展到计算机时代,数据采集工作站采集现场的各种传感器信号,通过计算机网络将数据发送到远程的监测与诊断工作站,利用各种信号处理技术和分析软件对设备状态进行监测。
2 现代检测
2.1现代检测技术
现代测试技术是一门交叉性学科,是自动化、电子信息工程、电气自动化、机电一体化等专业的专业基础课程。
尽管现代检测仪器和检测系统的种类、型号繁多,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,其组成单元按信号传输的流程来区分:通常由各种传感器(变送器)将非电被测物理或化学成分参量转化成电信号,然后经信号调理、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要的交、直流稳压电源盒必要的输入设备便组成了一个完整的检测系统,涉及内容主要包括传感器原理与技术、信号调理、数据采集、信号处理、
信号显示、信号输出、输入设备与稳压电源。
现代检测技术是指采用先进的传感技术、信息处理技术、建模与推理等技术实现用常规仪表、方法和手段无法直接获取的对待测参数的检测。
2.2 现代检测技术的特征
(1)从待测参数的性质看,现代检测技术主要用于非常见的参数的测量,对于这些参数的测量目前还没有合适的传感器对应,难以实现常规意义的“一一对应”的测量;另一种情况是待测参数虽已有传感器,但测量误差比较大,受各种因素的影响比较大,不能满足测量要求。
(2)从应用的领域(对象)看,现代检测技术主要用于复杂设备(对象)、复杂过程的影响性能质量等方面的综合性参数的测量,如高速运动机械的故障分析、油品质量的检测、多相流系统中的流动参数的测量等。
对于这样的被测对象或测量要求,很难用单一传感器来完成。
(3)从使用的技术或方法看,现代检测技术主要利用了新型的传感技术或传感器。
更多的利用了软技术,即通过对传感器输出的信号进行处理得到特征量;通过建立传感器的输出与待测量之间的模型;通过应用专业知识、数据库、规则等进行推理,根据被测量的信息获取待测量。
2.3 现代检测技术常用的方法
2.3.1先进传感技术
传感技术是关于传感器原理、结构、材料、设计、制造及应用的综合技术。
传感器处于检测过程的第一个环节,它直接感受被测参数,并将被测参数的变化转换成一种易于传输的物理量,通过传感器获得的信息正确与否直接关系到整个测量或控制系统的成败与精度。
因此,传感器在检测系统中占有非常重要的位置。
传感器的工作原理是建立在各种物理效应、化学效应和生物效应基础之上的,新材料、新效应、新工艺的不断问世,大大促进了传感技术的发展。
2.3.2 现代信息处理技术
现代信号处理方法,就是对传感器输出的信号进行处理或变换,获取信号的某些特征值,并通过这些特征值与待测参数的关系来得到待测参数的信息。
常见的现代信号处理方法主要有:(1)幅域分析方法;(2)时域分析方法;(3)频域分析方法。
2.3.3软测量技术
软测量技术的基本原理,是利用较易测量的辅助变量(或称为二次变量),依据这些辅助变量与难以直接测量的待测变量(称为主导变量)之间的数学关系(称为软测量模型),通过各种数学计算和估计方法以实现对主导变量的测量。
所以,软测量实际上以现有传感器为基础,以各种计算机软件为核心的一种硬件与软件相结合的新测量方法。
2.3.4 数据融合技术
基于多传感器数据融合技术的检测系统是由若干个传感器和具有数据综合和决策功能的计算机系统组成,以完成通常单个传感器无法实现的测量。
多传感器数据融合技术具有很多优点,如可以增加检测的可信度,降低不确定性,改善信噪比,增加对待测量的时间和空间覆盖程度等。
发展趋势:
近年来,传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。
新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传
统仪器仪表产业的改造,而且可导致建立新型工业和军事变革。
微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的,目前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器(如上述EJX变送器)。
微电子机械加工技术,包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、L1GA技术(X光深层光刻、微电铸和微复制技术)、激光微加工技术和微型封装技术等。
MEMS的发展,把仪表的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。
传感器和多通道检测仪表,在微电子技术基础上,内置微处理器,或把微传感器和微处理器及相关集成电路(运算放大器、A/D、D/A、存贮器、网络通讯接口电路)等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化。
网络化方面,目前主要是指采用多种现场总线和以太网(互联网),这要按各行业的需求,选择其中的一种或多种,近年内最流行的有FF、Profibus、CAN、LonWorks、AS-I、Interbus、TCP/IP等。
除MEMS外,新型传感器的发展还有赖于新型敏感材料、敏感元件和纳米技术,如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、纳米传感器、新型量子传感器、微型陀螺、网络化传感器、智能变送器、模糊传感器、多功能传感器等。
多传感器数据融合技术正在形成热点,它形成于20世纪80年代,它不同于一般信号处理,也不同于单个或多个传感器的监测和测量,而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。
有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高,在信息获取基础上,多种功能进一步集成以至于融合,这是必然的趋势。
多传感器数据融合技术也促进了显示仪表技术的发展。
多传感器数据融合的定义概括为:把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合,采用计算机技术对其进行分析,消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,加以互补,降低其不确定性,获得对被测对象的一致性解释与描述,从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性,使系统获得更充分的信息。
其信息融合在不同信息层次上出现,包括数据层(像素层)融合、特征层融合、决策层(证据层)融合。
由于它比单一传感器信息有如下优点,即容错性、互补性、实时性、经济性,所以数字压力表逐步得到推广应用。
应用领域除军事外,还适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。
结束语
现代检测技术广泛应用于国防军事、医疗诊断、环境保护、工业、农业、交通运输、地质灾害的预报等领域并发挥着越来越大的作用。
随着现代科学技术的发展以及新材料、新工艺的出现,现代检测技术必将得到迅猛的发展。
参考文献
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