自動檢測技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

自動檢測技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展摘要在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化高速發(fā)展的時(shí)代，隨著工業(yè)自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動檢測技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化、化工、軍事、航天、通訊、醫(yī)療、電子等行業(yè)，是自動化科學(xué)技術(shù)的一個格外重要的分支科學(xué)。眾所周知，自動檢測技術(shù)是在儀器儀表的使用、研制、生產(chǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門綜合性技術(shù)。自動檢測系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)等各個階段，對提高產(chǎn)品性能及生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本及整個生產(chǎn)周期成本起著重要作用。本文首先介紹自動檢測系統(tǒng)的概念，其次通過自動檢測系統(tǒng)的各個組成部分，詳述系統(tǒng)的工作原理，介紹了自動檢測系統(tǒng)組建的概念、結(jié)構(gòu)以及在組建中所使用的關(guān)鍵技術(shù)。以此為鋪墊，進(jìn)而深入探討自動檢測技術(shù)在各領(lǐng)域間的應(yīng)用與推廣。關(guān)鍵詞：自動檢測 系統(tǒng) 應(yīng)用 發(fā)展第1章 自動檢測系統(tǒng)的概念與組成自動檢測技術(shù)是一種盡量減少所需人工的檢測技術(shù)，是一種依賴儀器儀表，涉及物理學(xué)、電子學(xué)等多種學(xué)科的綜合性技術(shù)。與傳統(tǒng)檢測技術(shù)相比，這一技術(shù)可以減少人們對檢測結(jié)果有意或無意的干擾，減輕人員的工作壓力，從而保證了被檢測對象的可靠性，因此自動檢測技術(shù)已經(jīng)成為社會發(fā)展不可或缺的重要部分。自動檢測技術(shù)主要有兩項(xiàng)職責(zé)，一方面，通過自動檢測技術(shù)可以直接得出被檢測對象的數(shù)值及其變化趨勢等內(nèi)容；另一方面，將自動檢測技術(shù)直接測得的被檢測對象的信息納入考慮范圍，從而制定相關(guān)決策。檢測和檢驗(yàn)是制造過程中最基本的活動之一。通過檢測和檢驗(yàn)活動提供產(chǎn)品及其制造過程的質(zhì)量信息，按照這些信息對產(chǎn)品的制造過程進(jìn)行修正，使廢次品與反修品率降至最低，保證產(chǎn)品質(zhì)量形成過程的穩(wěn)定性及產(chǎn)出產(chǎn)品的一致性。傳統(tǒng)的檢測和檢驗(yàn)主要依賴人，并且主要靠手工的方式來完成。傳統(tǒng)的檢驗(yàn)和檢測是在加工制造過程之后進(jìn)行，一旦檢出廢次品，其損失已發(fā)生。基于人工檢測的信息，經(jīng)常包含人的誤差影響，按這樣的信息控制制造過程，不僅要在過程后才可以實(shí)施，而且也會引入誤差。自動檢測是以多種先進(jìn)的傳感技術(shù)為基礎(chǔ)的，且易于同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)合，在合適的軟件支持下，自動地完成數(shù)據(jù)采集、處理、特征提取和識別，以及多種分析與計(jì)算。而達(dá)到對系統(tǒng)性能的測試和故障診斷的目的。1.1檢測與檢驗(yàn)的概念檢測是指為確定產(chǎn)品、零件、組件、部件或原材料是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求目標(biāo)值而進(jìn)行的測試、測量等質(zhì)量檢測活動，檢測有3個目標(biāo)：1 實(shí)際測定產(chǎn)品的規(guī)定質(zhì)量我及其指標(biāo)的量值。2 根據(jù)測得值的偏離狀況，判定產(chǎn)品的質(zhì)量水平，確定廢次品。3 認(rèn)定測量方法的正確性和對測量活動簡化是否會影響對規(guī)定特征的控制。檢驗(yàn)，又稱試驗(yàn)，他是對產(chǎn)品功能和性能進(jìn)行評定的一種質(zhì)量控制方法。檢驗(yàn)指的是在實(shí)際工作環(huán)境或設(shè)計(jì)規(guī)定的工作條件下，對產(chǎn)品的功能、性能和壽命進(jìn)行測定、試驗(yàn)和評價(jià)的質(zhì)量控制活動。檢驗(yàn)分為破壞性試驗(yàn)和無損檢測試驗(yàn)兩大類。產(chǎn)品的檢驗(yàn)評價(jià)是設(shè)計(jì)改進(jìn)和修改、制造過程改善的依據(jù)，特別是要求安全認(rèn)證的產(chǎn)品。1.2自動檢測系統(tǒng)的概念自動檢測是指在計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)、設(shè)備進(jìn)行性能檢測和故障診斷。他是性能檢測、連續(xù)監(jiān)測、故障檢測和故障定位的總稱。現(xiàn)代自動檢測技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、測量技術(shù)、傳感技術(shù)等學(xué)科共同發(fā)展的產(chǎn)物。凡是需要進(jìn)行性能測試和故障診斷的系統(tǒng)、設(shè)備，均可以采用自動檢測技術(shù)。自動檢測系統(tǒng)是指能自動完成測量、數(shù)據(jù)處理、顯示（輸出）測試結(jié)果的一類系統(tǒng)的總稱。他是在標(biāo)準(zhǔn)的測控系統(tǒng)總線和儀器總線的基礎(chǔ)上組合而成，采用計(jì)算機(jī)、微處理器作控制器通過測試軟件完成對性能數(shù)據(jù)的采集、變換、處理、顯示等操作程序，具有高速度、多功能、多參數(shù)等特點(diǎn)。第2章 自動檢測系統(tǒng)的原理2.1自動檢測系統(tǒng)的組成當(dāng)前自動檢測系統(tǒng)的基本組成如圖1所示，包括控制器、激勵信號源、測量儀器、開關(guān)系統(tǒng)、適配器、人機(jī)接口、檢測程序。2.2自動檢測系統(tǒng)的工作原理控制器，自動檢測系統(tǒng)的核心，由計(jì)算機(jī)組成。它是在檢測程序的作用下，對檢測周期內(nèi)的每一步驟進(jìn)行控制，完成管理檢測周期、控制數(shù)據(jù)流向、接收檢測結(jié)果、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、檢查讀數(shù)是否在誤差范圍內(nèi)、進(jìn)行故障診斷、將檢測結(jié)果送到顯示器等功能。激勵信號源，主要應(yīng)用于主動式檢測系統(tǒng)，它向被測單元提供檢測所需的激勵信號。測量儀器，檢測被測單元的輸出信號。開關(guān)系統(tǒng)，控制被測單元和自動檢測系統(tǒng)中有關(guān)部件間的信號通道。即控制激勵信號輸入被測單元，和被測單元的被測信號輸往測量裝置的信號通道。適配器，實(shí)現(xiàn)被測單元與自動檢測系統(tǒng)之間的信號連接。人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)操作員和控制器的雙向通信。操作員用鍵盤或開關(guān)向控制器輸入信息，控制器將檢測結(jié)果及操作提示等有關(guān)信息送到顯示器顯示。當(dāng)需要打印檢測結(jié)果時(shí)，人機(jī)接口內(nèi)應(yīng)配備打印機(jī)。檢測程序，自動檢測系統(tǒng)是在檢測程序的控制下進(jìn)行性能檢測和故障診斷的。檢測程序完成人機(jī)交互、儀器管理和驅(qū)動、檢測流程控制、檢測結(jié)果的分析處理和輸出顯示、故障診斷等，他是自動檢測系統(tǒng)的重要組成部分。2.3自動檢測系統(tǒng)的組建計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為自動檢測系統(tǒng)的組建提供了多種可能，典型的自動檢測系統(tǒng)包括三部分：自動檢測設(shè)備（Automatic Test Equipment,ATE）、測試程序集（Test Program Set,TPS）和TPS軟件開發(fā)工具.自動檢測系統(tǒng)組建中的關(guān)鍵技術(shù)包括程控接口技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、專家系統(tǒng)、現(xiàn)場故障檢測技術(shù)、開放或可互操作的ATS實(shí)現(xiàn)技術(shù)。第3章 自動檢測技術(shù)的應(yīng)用檢測技術(shù)與自動化裝置的應(yīng)用基礎(chǔ)是扎實(shí)的理論以及科研和工程實(shí)踐過程中不斷積累的新技術(shù)，加上學(xué)科基礎(chǔ)理論和光、機(jī)、電結(jié)合打撈技術(shù)的迅速發(fā)展，更加促進(jìn)了檢測技術(shù)與自動化裝置學(xué)科的發(fā)展。3.1目前我國自動檢測技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣我國高校自動檢測技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)培養(yǎng)電氣自動化領(lǐng)域的人才，他們掌握檢測技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)必需的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，具備信息科學(xué)與技術(shù)、測試技術(shù)、智能儀器以及控制等方面技術(shù)應(yīng)用能力，能在機(jī)電、輕工、石油、化工、電力等行業(yè)從事電子儀器、儀表及設(shè)備的應(yīng)用、維修及生產(chǎn)過程控制等工作。國內(nèi)最先進(jìn)的智能電表自動化檢測技術(shù)日前在天津投入使用，打破了以往人工檢測模式，每天檢測電表3000余塊，提高了電表在安裝前的精確度和檢測效率，這條自動檢測線的啟用，使檢測、校準(zhǔn)電表精確度達(dá)到了99.8%，為實(shí)現(xiàn)當(dāng)年天津市計(jì)劃安裝98萬塊智能電表提供了保障。在自動化檢測與應(yīng)用方面，大連石化公司大容器檢測設(shè)備“全站儀”歷經(jīng)一年使用，共檢定油罐100多臺，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國家計(jì)量檢定規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)要求，標(biāo)志著該公司油罐計(jì)量檢測技術(shù)領(lǐng)先國內(nèi)大連石化與國家大容器檢定站專家共同開展科研攻關(guān)，提高和完善油罐計(jì)量檢測技術(shù)和管理水平，成功開發(fā)出“全站儀”并投入使用，改變了過去大容器油罐檢測“人拉肩挑”的方法，使計(jì)量檢測數(shù)據(jù)自動采集、自動計(jì)算完全實(shí)現(xiàn)智能自動化。3.2自動檢測技術(shù)在高新科技領(lǐng)域的推廣在高新科技領(lǐng)域推廣中，最為重要的是GE無損檢測技術(shù)。典型的應(yīng)用案例交流會在上海GE中國科技園順利召開，會上介紹的15個精選案例，是經(jīng)過為期一個多月的案例征集，從30多個提交案例中，經(jīng)過專家評審會從實(shí)用性、行業(yè)代表性、技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)成本以及對其他行業(yè)的借鑒意義5個方面綜合考慮評選出來，分別由GE的專家、相關(guān)行業(yè)內(nèi)的專家及用戶來介紹。內(nèi)容涉及超聲、X射線、相控陣、數(shù)字射線、內(nèi)窺鏡等技術(shù)，行業(yè)涉及航空航天、電力、石油天然氣、冶金等。開發(fā)商品化的無損檢測專業(yè)教學(xué)應(yīng)用軟件和電子讀物，特別是引入多媒體技術(shù)，把文字、圖形、圖像以及影像資料綜合在一起，改善了教學(xué)效果，有利于培養(yǎng)新一代的無損檢測人員。這類軟件可以按照專業(yè)、層次而分成多個品種類型以適應(yīng)不同的應(yīng)用場合和需求。在自動化檢測技術(shù)領(lǐng)域，開發(fā)應(yīng)用信息技術(shù)的關(guān)鍵在于無損檢測技術(shù)人員和計(jì)算機(jī)技術(shù)人員有機(jī)地結(jié)合起來，才能開發(fā)出實(shí)用型軟件并提供給廣大無損檢測人員使用。目前，我們已經(jīng)具備了良好的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)，使這方面的開發(fā)應(yīng)用成為可行。盡管還有不少困難，例如適用內(nèi)容的搜集、選擇與編排，極大的輸入工作量以及軟件編排設(shè)計(jì)的合理性與實(shí)用性方面的問題等，但是，在無損檢測技術(shù)領(lǐng)域開拓應(yīng)用信息技術(shù)是大有可為的，它將促進(jìn)我國無損檢測技術(shù)的迅速發(fā)展。近年來，自動化控制技術(shù)在中國紡機(jī)集團(tuán)的產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用，有效地增強(qiáng)了產(chǎn)品的機(jī)電一體化水平，提高了產(chǎn)品的市場競爭力，適應(yīng)和滿足了客戶的需求，進(jìn)一步提高了電氣產(chǎn)品的質(zhì)量。在我國檢測設(shè)備的研發(fā)領(lǐng)域，檢測技術(shù)的“軍轉(zhuǎn)民”取得了豐碩的成果。隨著“轉(zhuǎn)化”的穩(wěn)步推進(jìn)，對我國制造業(yè)的影響也隨之加深。軍用科學(xué)技術(shù)惠及廣大的民品制造企業(yè)，可有效降低生產(chǎn)成本、提高工作效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了企業(yè)的核心競爭力，推動我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。第4章 自動檢測技術(shù)的發(fā)展隨著半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新型或具有特殊功能的傳感器出現(xiàn)，檢測裝置也向小型化、固體化及智能化發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域更加寬廣。首先，不斷提高監(jiān)測系統(tǒng)的測量精度、量程范圍、延長使用壽命、提高可靠性?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展要求測量系統(tǒng)有更高的精度。近年來，人們研制出許多高精度的檢測儀器以滿足各種需求。例如，用直線光柵測量直線位移時(shí)，測量范圍可達(dá)二三十米，而分辨率可達(dá)到微米級；人們已經(jīng)研制出測量低至幾個帕的微壓力和高達(dá)幾千兆帕高壓的；力傳感器；開發(fā)了能夠測出極微弱磁場的磁敏傳感器等。從20世紀(jì)60年代開始，人們對傳感器的可靠性和故障率的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了大量的研究，使得監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和使用壽命大幅度提高。其次，應(yīng)用新技術(shù)和新的物理效應(yīng)，擴(kuò)大檢測領(lǐng)域。檢測原理大多以各種物理效應(yīng)為基礎(chǔ)，近代物理學(xué)的進(jìn)展如納米技術(shù)、激光、紅外、超聲波、微波、光纖、放射性同位素等新成就為檢測技術(shù)的發(fā)展提供了更多的依據(jù)。如圖像識別、激光測距、紅外測溫、C型超聲波無損探傷。放射性測厚。中子探測爆炸物等非接觸測量得到迅速發(fā)展。20世紀(jì)70年代以前，檢測技術(shù)主要用于工業(yè)部門，如今，檢測領(lǐng)域正擴(kuò)大到整個社會需要的各個方面，不僅包括工程、海洋開發(fā)、航空航天等尖端科技和新興工業(yè)領(lǐng)域，而且已涉及生物、醫(yī)療、環(huán)境污染監(jiān)測、危險(xiǎn)品和毒品的偵查、安全檢測等方面，并且已經(jīng)開始滲入到人們的日常生活設(shè)施之中。 再次，發(fā)展集成化、功能化的傳感器。隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，硅和砷化鎵電子元件的高度集成化大量向傳感器領(lǐng)域滲透。人們將傳感技術(shù)與信號處理電路制作在同一塊硅片上，從而研制體積更小、性能更好、功能更強(qiáng)的傳感器。例如，高精度的PN結(jié)測溫集成電路；又如，將排成陣列的上千萬個光敏元件及掃描放大電路制作在一塊芯片上，制成彩色CCD數(shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)以及可攝像的手機(jī)等。今后還將在光、磁、溫度、壓力等領(lǐng)域開發(fā)出新型的集成度很高的傳感器。第四，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，使檢測技術(shù)智能化。自20世紀(jì)70年代微處理器問世以來，人們迅速將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到測量技術(shù)領(lǐng)域中來，使檢測儀器智能化，從而擴(kuò)展了功能，提高了精度和可靠性，目前研制的測量系統(tǒng)大多帶有微處理器。第五，發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化傳感器及檢測系統(tǒng)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)可以將十分復(fù)雜的信號處理和控制電路集成到單塊的芯片中去。傳感器的輸出不再是模擬量，而是符合某種協(xié)議格式（如可即插即用）的數(shù)字信號。從而可以通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，也可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和共享，從而構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化的檢測系統(tǒng)。還可以遠(yuǎn)在千里之外，隨時(shí)隨地瀏覽現(xiàn)場工況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試、遠(yuǎn)程故障診斷。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)操作。第5章 結(jié)語隨著信息技術(shù)和計(jì)算計(jì)技術(shù)的發(fā)展，大量的技術(shù)成果被應(yīng)用到自動檢測技術(shù)當(dāng)中，促進(jìn)了自動檢測技術(shù)的快速發(fā)展。目前，自動檢測技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到社會生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，因此其功能極為強(qiáng)大；自動檢測技術(shù)所需人員很少，因此可靠性較高；自動檢測技術(shù)測得的被檢測對象的參數(shù)信息基本不會受到來自人的隨機(jī)干擾，因此精確度較高；運(yùn)用自動檢測技術(shù)的測量過程主要是自動完成的，只要測量之間設(shè)置好時(shí)間、程序等指數(shù)，就可以很好地完成測量工作，因此實(shí)時(shí)性很強(qiáng)。自動檢測系統(tǒng)從被檢測對象出發(fā)，經(jīng)傳感器等檢測元件將被檢測對象轉(zhuǎn)化為信號，通過復(fù)雜的變換過程進(jìn)行信號處理，最終將信號輸出。近年來計(jì)算計(jì)技術(shù)和物理科學(xué)的不斷更新為自動檢測技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了可能。自動檢測技術(shù)能夠采用更加先進(jìn)的檢測方法，應(yīng)用范圍也更加廣泛。自動檢測技術(shù)在高新領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，形成了具有現(xiàn)代特點(diǎn)的智能檢測技術(shù)。隨著自動檢測技術(shù)在高新領(lǐng)域的不斷增長，網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化將成為自動檢測技術(shù)的發(fā)展方向